Den høyeffektive gjenvinningsteknologien av verdifulle metaller fra avfallslitium-ion-batterier har blitt et forskningshotspot i inn- og utland. Med sikte på den nåværende statusen til gjenvinningsteknologien for verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier, introduserer denne artikkelen forskningsmetodene for forbehandling og katodematerialbehandling i gjenvinningsprosessen av verdifulle metaller, og evaluerer kort fordelene og ulempene ved ulike metoder. I løpet av resirkuleringsprosessen ble de tekniske vanskelighetene som den komplekse separasjons- og renseprosessen og den enkle genereringen av sekundær forurensning analysert, og det ble påpekt at oppfølgingen skulle utføre grundige undersøkelser av resirkuleringsprosessen, utforske effektiv resirkuleringsprosess, og industrialisere utviklingstrenden av laboratorieforskningsresultater.

I det moderne livet har elektroniske kommunikasjonsenheter som kameraer, videokameraer, bærbare datamaskiner og mobiltelefoner som bruker litiumion-batterier blitt mye brukt av mennesker. Hovedkomponentene i et litiumionbatteri er positiv elektrode, negativ elektrode, separator og elektrolytt. Den positive elektroden til batteriet er sammensatt av et positivt elektrodeaktivt materiale, et ledende middel, et bindemiddel, en strømkollektor og lignende. Den negative elektroden til batteriet er hovedsakelig sammensatt av det aktive materialet for negativ elektrode og strømkollektoren. En separator sammensatt av en polymer skiller de positive og negative elektrodene. Elektrolytten spiller rollen som lading og utlading av batteriet. Litium-ion-batterier har imidlertid begrenset levetid, vanligvis mindre enn 3 år. Avfallsbatterier inneholder giftige stoffer som kan skade jord- og vannkvaliteten i miljøet. Diffusjonen av disse giftige stoffene i kroppen til mennesker og dyr vil sette helsen i fare. Gjenvinning av verdifulle metaller kan ikke bare forbedre miljøet, men også forbedre de økonomiske fordelene til bedrifter. Derfor har den grønne gjenvinnings- og gjenbruksteknologien av verdifulle metaller i brukte litium-ion-batterier blitt et forskningshotspot de siste årene. Denne artikkelen gjennomgår hovedsakelig innenlandske og utenlandske teknologimetoder for gjenvinning og behandling av verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier, og ser frem til utviklingstrenden for gjenvinningsteknologi. Gjenvinning av verdifulle metaller kan ikke bare forbedre miljøet, men også forbedre de økonomiske fordelene til bedrifter. Derfor har den grønne gjenvinnings- og gjenbruksteknologien av verdifulle metaller i brukte litium-ion-batterier blitt et forskningshotspot de siste årene. Denne artikkelen gjennomgår hovedsakelig innenlandske og utenlandske teknologimetoder for gjenvinning og behandling av verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier, og ser frem til utviklingstrenden for gjenvinningsteknologi. Gjenvinning av verdifulle metaller kan ikke bare forbedre miljøet, men også forbedre de økonomiske fordelene til bedrifter. Derfor har den grønne gjenvinnings- og gjenbruksteknologien av verdifulle metaller i brukte litium-ion-batterier blitt et forskningshotspot de siste årene. Denne artikkelen gjennomgår hovedsakelig innenlandske og utenlandske teknologimetoder for gjenvinning og behandling av verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier, og ser frem til utviklingstrenden for gjenvinningsteknologi.

1 Nåværende status for forskning i inn- og utland

I praktiske anvendelser er kjerneteknologiene for resirkulering hovedsakelig delt inn i to kategorier: brannmetode og våtmetode. Brannmetoden er en prosess for å trekke ut eller separere ikke-jernholdige metaller fra batterimaterialer ved oppvarming under høye temperaturforhold i henhold til de fysiske egenskapene (smeltepunkt, damptrykk) til forskjellige metaller. Våtmetoden er en resirkuleringsprosess som bruker syre, alkali eller organisk løsningsmiddel for å lekke ut verdifulle metallkomponenter i batterier. Gjenvinningsprosessen kan grovt deles inn i tre trinn: batteriforbehandling, separering av aktive materialer og strømsamlere, og gjenvinning og gjenbruk av verdifulle metaller.

1.1 Forbehandling av brukte litium-ion-batterier

1.1.1 Utslipp

Brukte litium-ion-batterier har reststrøm i seg. For å unngå ulykker under fjerning av batteri, lad ut batteriet før du tar det ut. Behandlingsmetodene inkluderer fysisk utslippsmetode og kjemisk utslippsmetode. Den fysiske utladningsmetoden bruker hovedsakelig lavtemperatur tvungen utladning. Denne metoden er egnet for små batch produksjon. Umicore og Toxco selskaper i USA bruker flytende nitrogen for å forbehandle batteriet ved lav temperatur, og trygt bryte batteriet ved en temperatur på -198 ℃, men denne metoden Høyere krav til utstyr. Den kjemiske utladningsmetoden bruker hovedsakelig elektrolyse for å utlade. Elektrolytten er for det meste natriumkloridløsning. Når batteriet er plassert i løsningen, kortsluttes batteriets positive og negative elektroder i den ledende væsken, og fullstendig utlading av batteriet er raskt realisert. Ulempen med denne metoden er at konsentrasjonen og temperaturen til elektrolytten vil påvirke utladningshastigheten til batteriet, og de verdifulle metallene i batteriet vil oppløses i den ledende væsken, noe som reduserer metallgjenvinningshastigheten. Samtidig har løsningen som inneholder verdifulle metaller sterk forurensning, noe som gjør utvinning vanskelig og øker utvinningskostnadene.

1.1.2 Demontering og brudd

I laboratoriet, på grunn av den lille størrelsen på batteriet, blir de fleste batteriene demontert og separert manuelt. I faktisk produksjon brukes ofte metoden for mekanisk knusing for å demontere batteriet. En metode for mekanisk knusing er den våte metoden. Den våte metoden bruker forskjellige sure og alkaliske løsninger som overføringsmedium for å overføre metallioner fra elektrodematerialet til utlutningsløsningen, og deretter gjennom ionebytting, utfelling, adsorpsjon og andre midler fjernes metallionene fra løsningen i form av salter, oksider etc. ekstrahert. Den våte resirkuleringsteknologien er relativt kompleks, men gjenvinningsgraden av verdifulle metaller er relativt høy. Det er for tiden hovedteknologien for behandling av avfallsnikkel-hydrogen-batterier og litium-ion-batterier. Wang Yuansun og andre prøvde å dynke batteriet i fortynnet alkalisk vann og deretter knuse det. Denne metoden kan redusere produksjonen av HF, men kan ikke effektivt gjenvinne den fluorholdige elektrolytten, som lett kan forårsake sekundær forurensning. En annen metode er tørrmetoden. Tørrmetoden inkluderer hovedsakelig mekanisk sorteringsmetode og høytemperaturpyrolysemetode (eller høytemperaturmetallurgimetode). Den mekaniske sorteringsmetoden har fordelene med kort utvinningsprosess og sterk relevans for utvinning, som er det foreløpige stadiet for å realisere metallseparasjon og gjenvinning. Han et al. sammenlignet de ulike effektene av våte og mekaniske sorteringsmetoder på resirkulering og avhending av brukte litium-ion-batterier. Resultatene viser at mekanisk sorteringsmetodeknusing ikke vil bryte batterikomponentene til fine partikler som lett blandes sammen, og utvinningsgraden høyere. Den mekaniske sorteringsmetoden kan imidlertid ikke skille komponentene i avfallslitium-ion-batteriet fullstendig. Folk prøver å bruke metoden for høytemperaturpyrolyse, det vil si å varme opp batteriet i en muffelovn for å fjerne det organiske løsningsmidlet i batteriet. Joo et al. brukte mekanisk sortering og høytemperaturpyrolyse for å effektivt gjenvinne kobolt og litium fra avfallslitium-koboltoksidbatterier. Imidlertid kan høytemperaturpyrolyse også forårsake negative effekter, for eksempel generering av skadelige gasser under høytemperaturbehandling, som lett kan forårsake eksplosjoner, så en renseanordning må installeres. den mekaniske sorteringsmetoden kan ikke separere komponentene i avfallslitium-ion-batteriet fullstendig. Folk prøver å bruke metoden for høytemperaturpyrolyse, det vil si å varme opp batteriet i en muffelovn for å fjerne det organiske løsningsmidlet i batteriet. Joo et al. brukte mekanisk sortering og høytemperaturpyrolyse for å effektivt gjenvinne kobolt og litium fra avfallslitium-koboltoksidbatterier. Imidlertid kan høytemperaturpyrolyse også forårsake negative effekter, for eksempel generering av skadelige gasser under høytemperaturbehandling, som lett kan forårsake eksplosjoner, så en renseanordning må installeres. den mekaniske sorteringsmetoden kan ikke separere komponentene i avfallslitium-ion-batteriet fullstendig. Folk prøver å bruke metoden for høytemperaturpyrolyse, det vil si å varme opp batteriet i en muffelovn for å fjerne det organiske løsningsmidlet i batteriet. Joo et al. brukte mekanisk sortering og høytemperaturpyrolyse for å effektivt gjenvinne kobolt og litium fra avfallslitium-koboltoksidbatterier. Imidlertid kan høytemperaturpyrolyse også forårsake negative effekter, for eksempel generering av skadelige gasser under høytemperaturbehandling, som lett kan forårsake eksplosjoner, så en renseanordning må installeres. brukte mekanisk sortering og høytemperaturpyrolyse for å effektivt gjenvinne kobolt og litium fra avfallslitium-koboltoksidbatterier. Imidlertid kan høytemperaturpyrolyse også forårsake negative effekter, for eksempel generering av skadelige gasser under høytemperaturbehandling, som lett kan forårsake eksplosjoner, så en renseanordning må installeres. brukte mekanisk sortering og høytemperaturpyrolyse for å effektivt gjenvinne kobolt og litium fra avfallslitium-koboltoksidbatterier. Imidlertid kan høytemperaturpyrolyse også forårsake negative effekter, for eksempel generering av skadelige gasser under høytemperaturbehandling, som lett kan forårsake eksplosjoner, så en renseanordning må installeres.

1.2 Separasjon av aktive materialer og strømavtagere

Separasjonen av det positive elektrodeaktive materialet og aluminiumsfoliestrømsamleren vedtar hovedsakelig to metoder, inkludert organisk løsningsmiddeloppløsning og høytemperaturdekomponering. Den organiske løsningsmiddelutladningen bruker hovedsakelig det organiske løsningsmiddelet til å løse opp PVDF, slik at det positive elektrodeaktive materialet og strømkollektoren separeres. Zeng bruker NMP for å bløtlegge elektrodeplaten, som effektivt skiller det aktive materialet og strømsamleren i batteriet. Yang ble oppløst med det organiske løsningsmidlet DMAC (N,N-dimetylacetamid), og bindemidlet på strømoppsamleren ble fjernet under prosessbetingelsene på 100 °C og 60 min. Imidlertid er de aktive materialpartiklene oppnådd ved denne utvinningsmetoden små, faststoff-væske-separasjonen er vanskelig, og utvinningsinvesteringen er stor. Pyrolyse er separasjon av katodematerialer og aktive legemer ved høye temperaturer. Daniel et al. tatt i bruk en metode for høytemperaturbehandling i vakuummiljø for å dekomponere det organiske materialet i strømkollektoren ved høy temperatur (600 °C), og en del av det positive elektrodematerialet på det positive elektrodematerialet ble separert fra aluminiumsfolien. Når temperaturen var høyere enn 650 °C, ble aluminiumsfolien og den positive elektroden alle materialer granulert og blandet sammen. Denne metoden produserer skadelige gasser og forurenser luften. og en del av det positive elektrodematerialet på det positive elektrodematerialet ble separert fra aluminiumsfolien. Når temperaturen var høyere enn 650 °C, ble aluminiumsfolien og den positive elektroden alle materialer granulert og blandet sammen. Denne metoden produserer skadelige gasser og forurenser luften. og en del av det positive elektrodematerialet på det positive elektrodematerialet ble separert fra aluminiumsfolien. Når temperaturen var høyere enn 650 °C, ble aluminiumsfolien og den positive elektroden alle materialer granulert og blandet sammen. Denne metoden produserer skadelige gasser og forurenser luften.