據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)市場(chǎng)銷售電動(dòng)乘用車共計(jì)351003量，相比2015年的205290輛增長(zhǎng)了70.98%，自2009年至今中國(guó)市場(chǎng)總計(jì)銷售電動(dòng)乘用車651680輛，中國(guó)是目前電動(dòng)車保有數(shù)量最大的國(guó)家，而且電動(dòng)汽車的銷量還在逐年增加，如此巨大的電動(dòng)汽車保有量，在這些汽車最終報(bào)廢時(shí)，廢舊電池回收將是一個(gè)存在著巨大機(jī)遇的市場(chǎng)，這還不包括數(shù)量眾多的電動(dòng)自行車以及插電式混合動(dòng)力汽車。
 

        目前電動(dòng)汽車上使用的動(dòng)力電池主要分為兩類：三元材料鋰離子電池和磷酸鐵鋰鋰離子電池，由于目前中國(guó)針對(duì)電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)是按照動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度制定的，能量密度越高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)也就越高，這也就是使得越來(lái)越多的汽車廠家開(kāi)始選擇采用能量密度更高的三元材料鋰離子電池。因此在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，采用三元材料動(dòng)力電池的車型會(huì)越來(lái)越多。今天小編就帶大家了解一下如何從廢舊動(dòng)力電池中回收高價(jià)值的金屬元素，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，減少環(huán)境污染。
 

        三元材料一般分為兩類：NCM和NCA，由于NCM在價(jià)格上更加具有優(yōu)勢(shì)，因此動(dòng)力電池上使用的三元材料主要是NCM。采用NCM材料的鋰離子電池若不進(jìn)行回收，直接丟棄，則會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，其中Ni和Co元素，電解液中的有機(jī)化合物和負(fù)極的碳材料會(huì)污染水體和土壤，Ni和Co元素還對(duì)人體有神經(jīng)毒性。Ni和Co元素是價(jià)值較高的有色金屬，其中Ni元素的價(jià)格最高時(shí)可達(dá)40萬(wàn)元/噸，鈷價(jià)也水漲船高達(dá)到37萬(wàn)元/噸，可以說(shuō)廢舊鋰離子電池回收不僅僅綠色環(huán)保，還有豐厚的回報(bào)。
 

        較為傳統(tǒng)的回收辦法是采用酸浸工藝，首先需要對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行拆解獲取正極粉末，然后利用強(qiáng)酸浸出有價(jià)金屬，然后利用氧化劑如H2O2，還原劑Na2SO3進(jìn)行處理，然后對(duì)溶液進(jìn)行純化后，利用容液萃取的工藝獲取純的Ni、Co和Mn的溶液。雖然該方法工藝簡(jiǎn)單，但是效率卻非常低，并且會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)環(huán)境造成污染，并會(huì)造成Li回收率低等問(wèn)題。小編曾經(jīng)有幸參與過(guò)紅土鎳礦項(xiàng)目，傳統(tǒng)的濕法冶金方法處理的天然Ni礦的Ni含量大多數(shù)不到1%，而三元材料中Ni含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一數(shù)值，因此需要對(duì)傳統(tǒng)的濕法冶金方法進(jìn)行改造，從而提高浸出效率。
 

        傳統(tǒng)的冶金名校，如北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、中南大學(xué)等高校在廢棄鋰離子電池有價(jià)金屬回收方面具有天然優(yōu)勢(shì)，可以將在有色金屬冶煉方面經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在電池回收領(lǐng)域。近日，北京科技大學(xué)的JuntaoHu等人就在JournalofPowerSource上發(fā)表文章報(bào)道了一種高效從廢棄鋰離子電池中回收高價(jià)值金屬的方法。JuntaoHu的方法是首先利用還原焙燒的方法對(duì)NCM材料進(jìn)行處理，使NCM轉(zhuǎn)換成為簡(jiǎn)單化合物或者金屬Ni、Co和Mn等，然后利用Li是堿金屬，其氧化物能夠與水反應(yīng)生成可溶性的LiOH，而Ni、Co和Mn的氧化物與水不反應(yīng)的特點(diǎn)，首先分離出Li元素，最后再利用強(qiáng)酸浸出的工藝對(duì)Ni、Co和Mn元素進(jìn)行浸出，然后再在溶液狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行分離。該方法首先分離Li元素，從而顯著提高了Li元素的回收率。
 

        實(shí)驗(yàn)中，JuntaoHu首先從廢棄的三元鋰離子電池中獲取了NCM粉末，然后利用球磨方式將NCM與碳類還原劑進(jìn)行混合，然后在氬氣氣氛下進(jìn)行焙燒，在焙燒結(jié)束后迅速將粉末取出，JuntaoHu主要考察了焙燒溫度(500-900℃)，碳還原劑數(shù)量和焙燒時(shí)間因素對(duì)焙燒效果的影響。NCM粉末的主要金屬元素含量如下表所示
 

        為了提高Li元素的回收效率，JuntaoHu采用了CO2溶液浸出方式，對(duì)還原焙燒后的粉末進(jìn)行處理，隨后對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)固液分離，獲取含有Li元素的溶液，剩余的固體粉末再次使用強(qiáng)酸(H2SO4溶液)進(jìn)行浸出處理，最后進(jìn)行過(guò)濾獲得含有Ni和Co、Mn元素的溶液。研究發(fā)現(xiàn)，焙燒溫度對(duì)金屬元素的回收率有著重要的影響，適當(dāng)提高溫度可以顯著的提高回收效率，金屬元素的最高回收率可達(dá)Li，89.4%，Ni和Co超過(guò)95%。對(duì)于碳還原劑的數(shù)量研究顯示，提高碳還原劑的數(shù)量能夠提高Li元素的回收率。對(duì)焙燒事件的研究顯示，0.5h焙燒就足以使NCM粉末充分反映。
 

        分離的含有Ni、Co和Mn元素的溶液通過(guò)調(diào)整PH到3.5，去除溶液中的Fe元素，然后利用氟化鹽沉淀法出去Ca和Mg元素，隨后利用D2EHPA分離Mn元素，利用PC88A在不同的PH下對(duì)Ni、Co進(jìn)行分離。然后對(duì)溶液進(jìn)行蒸干，就可以獲得Ni、Co和Mn的硫酸鹽。