鋰電池被人認為是相對環保的儲能方式, 但報廢的鋰電池究竟會不會對環境造成汙染?
1, 廢鋰電池現狀
就實際情況而言, 回收利用廢棄鋰電池的企業很少, 由於一般企業的經營規模都比較小, 再加上生產設備以及生產技術都比較落後, 因此, 企業的產生只是出於摸索階段, 並沒有實際投入生產, 也就談不上對廢棄類電池的處理. 如今我國最常用到的處理廢棄的鋰電池的方法是將廢棄的鋰電池和其他一些固體廢棄物進行混合, 然後將其焚燒, 這樣一來對環境造成了極為嚴重的汙染. 目前, 隨診鋰電池行業的不斷髮展, 國內一些專家提出了新的廢棄鋰電池處理的方法.
趙鵬飛等人提出使用機械將廢棄鋰電池剪碎, 然後用振動, 分選的方法將廢棄的鋰電池進行分類, 進行分類後選出正負極材料, 電極活性材料, 石墨以及電極活性材料等, 並且將電極材料置於具有500攝氏度的馬弗爐中予以熱處理, 然後再使用浮選的方法, 將鋰, 鈷氧化物分選出來回收利用.
陳亮等人用H 2SO 4+H2O酸浸出電極材料, 同時還用N 9O2來萃取銅, 藉助NaOH溶液對鋁進行沉澱, 接著再使用使其完全沉澱, 並且生成鎳鈷錳碳酸鹽. 通過實驗總結出鎳, 鈷, 錳的浸出率分別為98%, 97%和96%, 總而言之, 鎳, 鈷和錳的或收率都高於5%, 具有較高的回收價值以及回收效果.
徐源等人通過使用不同的萃取方法, 有價萃取分離廢舊的鈷酸鋰離子電池, 在此過程中, 首先需要使用酸溶浸出的方法分離出正極材料中的金屬離子, 然後將雜誌用P 2O4萃取去除, 分別除去雜誌中的Fe 3+, Al 3+, Ca 2+, Cu 2+, 以及Mg 2+離子, 但是在水裡仍然存在Li 2+與Co 2+離子, 接著就需要使用P0來將這兩中離子去除, 同時還得使用HCl溶液反萃取有機富鈷中的CoCl 2, 通過使用兩級反萃取的方法可以實現對離子的完全分離, 使鋰離子留在水中. 使用Na 2CO 3沉澱鋰離子能夠得到Li 2CO3.
總而言之, 我國大量生產鋰電池, 並且對鋰電池的消耗量也比較大, 儘管人們對鋰電池的回收較為關注, 但是對於鋰電池進行回收利用以及資源再生方面並沒有給予足夠的重視. 如今, 對於鋰電池的處理方式通常是與其他普通垃圾以期處理. 同時, 人們對鋰電池的回收方式並不了解, 使得回收過後的鋰電池無法得到有效的應用.
2, 廢鋰電池放電處理及手工拆解
廢棄的鋰電池中通常還殘留有電量, 在對鋰電池進行處理的過程中, 如果沒有將殘餘的電量釋放掉, 就會在進行電池拆分過程中很容易產生著火以及爆炸現象, 因此, 在對廢棄的鋰電池進行試驗之前, 就需要先進行廢棄鋰電池的放電處理. 處理廢棄鋰電池的方法通常有物理方法以及化學方法兩種, 物理放電的方法主要是藉助外接負載來放電, 是通過使電池連接外界電阻, 使剩餘電量在放熱的過程中消耗掉, 但是這種方法適合用於對少量電池的放電. 以氯化鈉鹽溶液放電進行預處理的方法具有易操作, 方便, 簡單的特點, 並且較為經濟實用, 不會產生出二次汙染物, 因此在進行廢鋰電池放電時被廣泛使用.
在進行實驗時, 首先需要將廢鋰電池放在飽和的食鹽水中, 使其放電10min, 正負極電池短路就會將電池中的電量完全釋放. 將放電結束後的電池放在60℃以下的烘乾箱中放電10h, 並且人工對鋰電池的外殼進行拆解, 從而得到電池的內芯, 再由人工對鋰電池的塑料薄膜以及正負極進行分選, 從而獲取正極材料.
3, 廢鋰電池資源再生過程中汙染物分析及控制
3.1, 電解液汙染排放控制
電解鋰電池的電解液揮發性較強, 並且具有較高的腐蝕性, 毒性並且易燃易爆. 電解質的成分主要有六氟磷酸鋰(LiPF6), 可以和水以及酸發生反應, 從而產生HF等毒性氣體以及有毒物質, 產生氟汙染;通常情況下, 電解質溶液中是EC+DMC以及PC+DEC等混合溶劑, 這些成分都屬於易燃易爆物質, 在釋放出去以後就會形成有機物質. 氟化物可以和NaOH發生反應, 從而產生NaF. 因此在去除氟汙染時通常使用NaOH溶液. 隨著手工拆解, 會使電解液揮發出去, 對於收集造成很大的不便, 因此開展該項工作就顯得比較困難.
處理電解液的措施: 在進行實驗時, 在密閉的通風廚下對廢鋰電池進行手工拆解, 並且將通風窗開啟, 完成電池拆解之後需要快速將塑料薄膜, 正, 負極浸到0.5mol的NaOH溶液, 經過一定的時間之後除去電解液中的氟化物. 因鋁箔表面有活性物質以及乙炔黑鈷酸鋰, 此外, 需要用稀堿液配置NaOH溶液, 在對電解液進行處理的時候, 沒有存在NaOH溶解流出鋁箔, 因此, 析出電解液之後, 需要用鑷子夾出正極, 並且將其烘乾當做實驗材料, 但是揮發的部分微量醋溶液可以被NaOH溶液吸收, 經過處理過的尾氣需要用通風廚排到室外, 從而起到保護環境的作用.
3.2, 酸消耗與剩餘酸控制
通過對H 2SO 4+H2O進行計算, 發現在酸體系之下, 在廢鋰電池中浸出鋰, 鈷實驗中酸的剩餘量以及消耗量, 能通過控制實驗中浸出酸量, 來有效降低酸的排放, 在此實驗過程中, 對酸剩餘量以及消耗量的計算方法是藉助中和滴定的方法來完成的, 通過將不同的硫酸濃度作為考察依據, 來對浸出酸的最佳量進行計算.
結束語
如今, 由於我國使用鋰電池的量比較大, 因此廢鋰電池的報廢量也比較大, 廢鋰電池中, 鋰, 鈷等金屬離子的回收利用具有較高的價值, 因此, 就需要合理利用廢鋰電池, 在避免對環境造成汙染的前提下, 使廢鋰電池創造出一定的經濟效益.
