1.3 Separering, utvinning og utnyttelse av verdifulle metaller

Gjenvinning og utnyttelse av verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier er hovedsakelig gjenvinning av positive aktive materialer. Katodesirkulering og prosesseringsmetoder inkluderer hovedsakelig biologisk metode, høytemperaturforbrenningsmetode, syreoppløsningsmetode og elektrokjemisk oppløsningsmetode.

1.3.1 Biologisk lov

Den biologiske metoden bruker den metabolske funksjonen til mikroorganismer for å omdanne metallelementene i den positive elektroden til løselige forbindelser og selektivt løse dem opp. Etter å ha oppnådd metallløsningen, separeres komponentene i det positive elektrodematerialet av uorganiske syrer, og til slutt realiseres separasjon og gjenvinning av verdifulle metaller. . Jia Zhizhi et al. brukte ferrooksidaner og tiooksidaner for å behandle brukte litium-ion-batterier. Denne metoden har lave utvinningskostnader og er lett å oppnå ved romtemperatur og trykk. Ulempen med denne metoden er imidlertid at stammen ikke er lett å dyrke og utvaskingsløsningen er vanskelig å skille. Zeng et al. brukte acidofile bakterier for å bruke svovel og jernholdige ioner som energikilder for å metabolisere produkter som svovelsyre og jernioner for å løse opp metallelementer i avfallslitium-ion-batterier. Imidlertid vil samutfelling av Fe(III) med andre metallelementer ved et høyere innhold redusere løseligheten av metaller, påvirke veksthastigheten til biologiske celler og redusere metalloppløsningshastigheten. Den biologiske metoden har egenskapene til lav pris, lav forurensning og gjenbrukbarhet, og har blitt en viktig utviklingsretning for gjenvinningsteknologien for avfallslitiumionverdimetaller. Det har imidlertid også problemer som må løses, som seleksjon og dyrking av mikrobielle stammer, optimale utlutningsforhold og biolutingsmekanismen til metaller. samutfellingen av Fe(III) med andre metallelementer ved et høyere innhold vil redusere løseligheten av metaller, påvirke veksthastigheten til biologiske celler og redusere metalloppløsningshastigheten. Den biologiske metoden har egenskapene til lav pris, lav forurensning og gjenbrukbarhet, og har blitt en viktig utviklingsretning for gjenvinningsteknologien for avfallslitiumionverdimetaller. Det har imidlertid også problemer som må løses, som seleksjon og dyrking av mikrobielle stammer, optimale utlutningsforhold og biolutingsmekanismen til metaller. samutfellingen av Fe(III) med andre metallelementer ved et høyere innhold vil redusere løseligheten av metaller, påvirke veksthastigheten til biologiske celler og redusere metalloppløsningshastigheten. Den biologiske metoden har egenskapene til lav pris, lav forurensning og gjenbrukbarhet, og har blitt en viktig utviklingsretning for gjenvinningsteknologien for avfallslitiumionverdimetaller. Det har imidlertid også problemer som må løses, som seleksjon og dyrking av mikrobielle stammer, optimale utlutningsforhold og biolutingsmekanismen til metaller. og har blitt en viktig utviklingsretning for gjenvinningsteknologien for avfallslitiumionverdimetaller. Det har imidlertid også problemer som må løses, som seleksjon og dyrking av mikrobielle stammer, optimale utlutningsforhold og biolutingsmekanismen til metaller. og har blitt en viktig utviklingsretning for gjenvinningsteknologien for avfallslitiumionverdimetaller. Det har imidlertid også problemer som må løses, som seleksjon og dyrking av mikrobielle stammer, optimale utlutningsforhold og biolutingsmekanismen til metaller.

1.3.2 Høytemperaturforbrenningsmetode

Høytemperaturforbrenningsmetoden refererer til å bløtlegge det fjernede katodematerialet i et organisk løsningsmiddel, og deretter brenne det ved høy temperatur for å oppnå verdifulle metaller. Japanske Sony og Sumitomo Corporation senket avfallslitium-ion-batterier i oksalsyre og forbrent dem ved 1 000 ℃ for å fjerne elektrolytten og separatoren, og oppdaget at batteriet sprakk. Restmaterialet etter forbrenning ble siktet og magnetisk separert. For å skille Fe, Cu, Al og andre metaller. Resultatene viser at når oksalsyrekonsentrasjonen er 1,00 mol·L-1, er faststoff-væske-forholdet 40-45 g·L-1, og løseligheten er optimal under omrøring i 15-20 minutter ved 80°C. Japaneren Matsuda Guangming et al. bløtla det positive elektrodematerialet og brukte deretter den mekaniske bruddmetoden for å bryte det, og deretter brukte muffelovnen høytemperatur varmebehandling, flotasjon og andre metoder for å skille metallet etter den mekaniske brudd. Imidlertid har denne metoden høyt energiforbruk og høy temperatur, og vil produsere avfallsgass for å forurense miljøet, og det oppnådde metallet har et høyt innhold av urenheter, noe som krever ytterligere rensing for å oppnå metallmaterialer med høy renhet.

1.3.3 Syreoppløsningsmetode

Denne metoden refererer til bruk av syre for å løse opp det positive elektrodematerialet, og deretter ekstrahere metallet i løsningen med et organisk ekstraksjonsmiddel for å oppnå separasjon av metallioner, og for å oppnå verdifulle metaller etter behandling. Ved 80 °C, Halliper et al. oppløst litiumkoboltoksid i katodematerialet til litiumionbatterier ved henholdsvis 1,5 mol/L og 0,9 mol/L H2SO4 og H2O2. Zhou Tao et al. bruk koboltionløsningen som er oppnådd ovenfor, ekstraher kobber med ekstraksjonsmiddel AcorgaM5640, ekstraher kobolt med Cyanex 272, utvinningsgraden for kobber når 98 %, utvinningsgraden for kobolt er 97 %, og gjenværende litium kan utfelles med natriumkarbonat. kom ut. Wang et al. brukte saltsyre for å løse opp katodematerialet, PC-88A ble brukt som ekstraksjonsmiddel for å ekstrahere koboltioner, og koboltsulfat ble oppnådd etter påfølgende behandling. Fordelen med denne metoden er at det oppnådde metallet er av høy renhet. Ulempen er at ekstraksjonsmidlet er dyrt, giftig, skadelig for menneskekroppen, og prosesseringsprosessen er mer komplisert.

1.3.4 Elektrokjemisk oppløsningsmetode

I denne metoden brukes det positive elektrodematerialet som katode, blyet brukes som anode, og den blandede løsningen av uorganisk syre (svovelsyre eller saltsyre) og sitronsyre eller hydrogenperoksid brukes som elektrolytt, og elektrolyseeksperiment utføres for å utfelle koboltplasma, og deretter brukes ekstraksjonsmidlet til å ekstrahere metallet. Chang Wei et al. brukte 0,4 mol/L svovelsyre og 36 g/L sitronsyre som elektrolytt, og elektrolyserte ved 25 °C i 120 minutter, koboltutlutningshastigheten nådde 90,85 %, og aluminiumsoppløsningshastigheten var 5,8 %. Lu Xiuyuan[18] tok i bruk den ortogonale eksperimentmetoden, ved å bruke 3 mol/L svovelsyre og 2,4 mol/L hydrogenperoksid, reaksjonstiden var 20 minutter, og koboltutlutningshastigheten var så høy som 99,6 %. Den elektrokjemiske oppløsningsmetoden er relativt enkel og gjennomførbar, og utvaskingshastigheten av verdifulle metaller er høy, men energiforbruket under elektrolyseprosessen er relativt stort, så det er fortsatt nødvendig å fortsette å forbedre den elektrokjemiske metoden for å gjøre den egnet for store -skala produksjon. Under elektrolyseprosessen er elektrolysereaksjonsligningen som oppstår:

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

anode:
2H2O-4e-=O2(g)+4H+

2 Resirkulering og utnyttelse av brukte litium-ion-batterier

(1 ) I prosessen med å demontere og knuse avfallslitium-ion-batterier er separasjonseffekten fortsatt ikke ideell. Derfor er sikker og effektiv demontering og knusing av brukte litium-ion-batterier en forutsetning for resirkulering av brukte batterier.

(2) For tiden, i forskningsprosessen for verdifulle metaller i avfallslitium-ion-batterier, er gjenvinningsprosessen av verdifulle metaller hovedsakelig basert på våtmetoden. Denne metoden bruker kjemiske stoffer som syre og alkali, som vil produsere skadelig avfallsgass og avfallsvæske, som vil forårsake visse skader på mennesker og miljø. Derfor er også sekundær forurensning i prosessen et viktig problem som skal løses.

(3) I prosessen med å gjenvinne verdifulle metaller fra avfallslitium-ion-batterier, fokuserer de fleste på gjenvinning av verdifulle metaller i katodematerialer. Forsømmelse av den negative elektroden og elektrolytten. Spesielt er elektrolytten for det meste sammensatt av høykonsentrasjonsorganiske løsningsmidler, elektrolyttlitiumsalter, tilsetningsstoffer og andre råvarer. Disse stoffene er giftige og forurenser miljøet. Derfor er det nødvendig å finne alternativer til disse materialene for å redusere elektrolyttens skade på miljøet.

(4) Mesteparten av den nåværende forskningen er hovedsakelig på litiumjernfosfatbatterier i brukte litiumionbatterier, og det er mindre forskning på nikkel-kobolt litiummanganat- og litiumjernfosfatbatterier. Derfor bør omfanget av forskning utvides, og resirkuleringsprosessen av ulike typer litium-ion-batterier bør utvikles, slik at de verdifulle metallene i ulike typer avfallslitium-ion-batterier kan resirkuleres effektivt.

3 Konklusjon

Oppsummert er gjenvinningen av brukte litium-ion-batterier fortsatt i laboratoriestadiet, og prosessen med industrialisering er relativt langsom. Ved resirkulering og prosessering av brukte litium-ion-batterier er det fortsatt noen problemer med hvordan man trygt kan demontere, hvordan man kan forbedre gjenvinningsgraden av verdifulle metaller i katodematerialer samtidig som man unngår sekundær forurensning, hvordan man håndterer elektrolytten i brukte batterier i en grønn måte, og hvordan man effektivt kan forbedre gjenvinningsprosessen. økonomiske fordeler og forbedrede miljøeffekter. Derfor haster det å styrke forskningen på gjenvinning, behandling og bruk av litium-ion-batterier i fremtiden, for å virkelig realisere den grønne gjenvinningen og resirkuleringen av brukte batterier. "