1.3 Виділення, відновлення та утилізація цінних металів

Відновлення та утилізація цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях є в основному відновленням позитивних активних матеріалів. Методи переробки та обробки катодів в основному включають біологічний метод, метод високотемпературного спалювання, метод розчинення кислоти та метод електрохімічного розчинення.

1.3.1 Біологічний закон

Біологічний метод використовує метаболічну функцію мікроорганізмів для перетворення металевих елементів у позитивному електроді на розчинні сполуки та вибіркового їх розчинення. Після отримання розчину металу компоненти матеріалу позитивного електрода відокремлюються неорганічними кислотами, і, нарешті, здійснюється розділення та відновлення цінних металів. . Jia Zhizhi та ін. використовували ферооксидани та тіооксидани для обробки відпрацьованих літій-іонних батарей. Цей метод має низьку вартість відновлення та його легко досягти при кімнатній температурі та тиску. Однак недоліком цього методу є те, що штам непросто культивувати, а розчин для вилуговування важко відокремити. Zeng та ін. використовували ацидофільні бактерії для використання сірки та іонів заліза як джерел енергії для метаболізму таких продуктів, як сірчана кислота та іони заліза, для розчинення металевих елементів у відпрацьованих літій-іонних батареях. Однак спільне осадження Fe(III) з іншими металевими елементами при більш високому вмісті зменшить розчинність металів, вплине на швидкість росту біологічних клітин і зменшить швидкість розчинення металу. Біологічний метод має такі характеристики, як низька вартість, низьке забруднення та можливість повторного використання, і став важливим напрямком розвитку технології відновлення відходів цінних металів іонів літію. Однак тут також є проблеми, які потрібно вирішити, такі як відбір і культивування мікробних штамів, оптимальні умови вилуговування та механізм біовилуговування металів. спільне осадження Fe(III) з іншими металевими елементами при більш високому вмісті зменшить розчинність металів, вплине на швидкість росту біологічних клітин і зменшить швидкість розчинення металу. Біологічний метод має такі характеристики, як низька вартість, низьке забруднення та можливість повторного використання, і став важливим напрямком розвитку технології відновлення відходів цінних металів іонів літію. Однак тут також є проблеми, які потрібно вирішити, такі як відбір і культивування мікробних штамів, оптимальні умови вилуговування та механізм біовилуговування металів. спільне осадження Fe(III) з іншими металевими елементами при більш високому вмісті зменшить розчинність металів, вплине на швидкість росту біологічних клітин і зменшить швидкість розчинення металу. Біологічний метод має такі характеристики, як низька вартість, низьке забруднення та можливість повторного використання, і став важливим напрямком розвитку технології відновлення відходів цінних металів іонів літію. Однак тут також є проблеми, які потрібно вирішити, такі як відбір і культивування мікробних штамів, оптимальні умови вилуговування та механізм біовилуговування металів. і став важливим напрямком розвитку технології відновлення відходів цінних металів іонів літію. Однак тут також є проблеми, які потрібно вирішити, такі як відбір і культивування мікробних штамів, оптимальні умови вилуговування та механізм біовилуговування металів. і став важливим напрямком розвитку технології відновлення відходів цінних металів іонів літію. Однак тут також є проблеми, які необхідно вирішити, такі як відбір і культивування мікробних штамів, оптимальні умови вилуговування та механізм біовилуговування металів.

1.3.2 Метод високотемпературного спалювання

Метод високотемпературного спалювання стосується замочування видаленого катодного матеріалу в органічному розчиннику, а потім його спалювання при високій температурі для отримання цінних металів. Японські Sony і Sumitomo Corporation занурили відпрацьовані літій-іонні батареї в щавлеву кислоту і спалили їх при 1000 ℃, щоб видалити електроліт і сепаратор, і виявили розтріскування батареї. Залишковий матеріал після спалювання був просіяний і магнітно розділений. Для розділення Fe, Cu, Al та інших металів. Результати показують, що коли концентрація щавлевої кислоти становить 1,00 моль·л-1, співвідношення тверда речовина-рідина становить 40-45 г·л-1, а розчинність є оптимальною при перемішуванні протягом 15-20 хв при 80°C. Японець Мацуда Гуанмін та ін. просочував матеріал позитивного електрода, а потім використовував метод механічного руйнування, щоб зламати його, а потім використовував муфельну піч для високотемпературної термічної обробки, флотації та інших методів для відділення металу після механічного руйнування. Однак цей метод має високе споживання енергії та високу температуру, і призведе до утворення відпрацьованого газу, який забруднює навколишнє середовище, а отриманий метал має високий вміст домішок, що вимагає подальшого очищення для отримання металевих матеріалів високої чистоти.

1.3.3 Метод кислотного розчинення

Цей метод відноситься до використання кислоти для розчинення матеріалу позитивного електрода, а потім для екстрагування металу в розчині органічним екстрагентом для досягнення відділення іонів металу та отримання цінних металів після обробки. При 80 °C Halliper et al. розчинений оксид кобальту літію в катодному матеріалі літій-іонних батарей при 1,5 моль/л і 0,9 моль/л H2SO4 і H2O2 відповідно. Чжоу Тао та ін. використовуйте отриманий вище розчин іонів кобальту, витягніть мідь за допомогою екстрагента AcorgaM5640, витягніть кобальт за допомогою Cyanex 272, ступінь вилучення міді досягає 98%, швидкість вилучення кобальту становить 97%, а залишок літію можна осадити карбонатом натрію. вийти. Wang та ін. використовували соляну кислоту для розчинення матеріалу катода, PC-88A використовували як екстрагент для вилучення іонів кобальту, і сульфат кобальту отримували після подальшої обробки. Перевагою цього методу є те, що отриманий метал має високу чистоту. Недоліком є ​​те, що екстрагент дорогий, токсичний, шкідливий для організму людини, а процес переробки більш складний.

1.3.4 Електрохімічний метод розчинення

У цьому методі матеріал позитивного електрода використовується як катод, свинець використовується як анод, а змішаний розчин неорганічної кислоти (сірчаної або соляної кислоти) і лимонної кислоти або перекису водню використовується як електроліт, і експеримент електролізу проводиться для осадження кобальтової плазми, а потім екстракційний агент використовується для вилучення металу. Chang Wei та ін. використовували 0,4 моль/л сірчаної кислоти та 36 г/л лимонної кислоти як електроліт і проводили електроліз при 25 °C протягом 120 хв, швидкість вилуговування кобальту досягла 90,85%, а швидкість розчинення алюмінію становила 5,8%. Lu Xiuyuan [18] застосував метод ортогонального експерименту, використовуючи 3 моль/л сірчаної кислоти та 2,4 моль/л перекису водню, час реакції становив 20 хвилин, а швидкість вилуговування кобальту досягала 99,6%. Метод електрохімічного розчинення відносно простий і здійсненний, а швидкість вилуговування цінних металів висока, але споживання енергії під час процесу електролізу відносно велике, тому все ще необхідно продовжувати вдосконалювати електрохімічний метод, щоб зробити його придатним для великих - масштабне виробництво. Під час процесу електролізу відбувається наступне рівняння реакції електролізу:

катод:
LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O2H++2e=H2(g)

анод:
2H2O-4e-=O2(g)+4H+

2 Переробка та утилізація відпрацьованих літій-іонних батарей

(1 ) У процесі демонтажу та подрібнення відпрацьованих літій-іонних акумуляторів ефект розділення все ще не ідеальний. Таким чином, безпечне та ефективне розбирання та дроблення відпрацьованих літій-іонних батарей є необхідною умовою для переробки відпрацьованих батарей.

(2) Наразі в процесі дослідження цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях процес відновлення цінних металів в основному базується на мокрому методі. У цьому методі використовуються хімічні речовини, такі як кислота та луг, які утворять шкідливі відпрацьовані гази та відпрацьовану рідину, що завдасть певної шкоди людям та навколишньому середовищу. Тому вторинне забруднення в процесі також є важливою проблемою, яку потрібно вирішити.

(3) У процесі відновлення цінних металів із відпрацьованих літій-іонних акумуляторів більшість із них зосереджені на відновленні цінних металів у катодних матеріалах. Нехтуйте негативним електродом і електролітом. Зокрема, електроліт в основному складається з органічних розчинників високої концентрації, електролітних солей літію, добавок та іншої сировини. Ці речовини токсичні і забруднюють навколишнє середовище. Тому необхідно знайти альтернативи цим матеріалам, щоб зменшити шкоду електроліту для навколишнього середовища.

(4) Більшість поточних досліджень в основному присвячені літій-залізо-фосфатним батареям у відпрацьованих літій-іонних батареях, і менше досліджень нікель-кобальт-літієвих манганатних і літій-залізо-фосфатних батарей. Таким чином, слід розширити обсяг досліджень і розробити процес переробки різних типів літій-іонних батарей, щоб цінні метали різних типів відпрацьованих літій-іонних батарей могли бути ефективно перероблені.

3 Висновок

Таким чином, переробка відпрацьованих літій-іонних акумуляторів все ще знаходиться на лабораторній стадії, а процес індустріалізації йде відносно повільно. Під час переробки та переробки відпрацьованих літій-іонних акумуляторів все ще існують певні проблеми щодо безпечного демонтажу, як покращити швидкість відновлення цінних металів у катодних матеріалах, уникаючи вторинного забруднення, як поводитися з електролітом у відпрацьованих акумуляторах у зелений шлях і як ефективно покращити процес переробки. економічні переваги та покращення впливу на навколишнє середовище. Таким чином, необхідно терміново посилити дослідження щодо відновлення, обробки та утилізації літій-іонних батарей у майбутньому, щоб справді реалізувати екологічне відновлення та переробку використаних батарей. "