鋰電池正負極片中含有鋰、鈷、鎳、銅、鋁等多種有價金屬。通過回收,可以將這些金屬重新提取出來,用于生產(chǎn)新的電池或其他產(chǎn)品,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,減少對原生礦產(chǎn)資源的依賴。
正負極片的組成與回收價值
正極片:由活性物質(zhì)(如三元材料 Li (NiCoMn) O?、磷酸鐵鋰 LiFePO?等)、集流體(鋁箔)、粘結劑(如 PVDF)組成,含有鋰、鎳、鈷、錳等金屬,回收價值高。
負極片:由活性物質(zhì)(人造石墨或天然石墨)、集流體(銅箔)、粘結劑(如丁苯橡膠 SBR)組成,石墨可再生利用,銅箔純度高(通常 99.5% 以上),回收經(jīng)濟性顯著。
回收正負極片不僅能減少礦產(chǎn)資源依賴,還能避免重金屬污染(如鈷、鎳)和石墨資源浪費。
正極活性物質(zhì)回收:
濕法冶金:將脫落的正極活性物質(zhì)溶解于酸液(如硫酸、鹽酸),通過沉淀、萃取、離子交換等工藝分離鋰、鎳、鈷、錳等金屬,制備成電池級原料(如碳酸鋰、氫氧化鎳鈷錳),用于新正極材料生產(chǎn)(回收率可達 95% 以上,是當前主流技術)。
直接修復法:對性能衰減的正極材料(如三元材料)進行除雜、補鋰等處理,恢復其晶體結構和電化學性能,直接用于梯次電池生產(chǎn)(成本低于濕法冶金,適用于輕度衰減的極片)。
負極石墨回收:
石墨經(jīng)除雜(去除殘留粘結劑、金屬顆粒)、高溫提純(800-1200℃,去除有機物和水分)后,可重新作為負極材料用于中低端電池,或加工為石墨烯、碳黑等衍生產(chǎn)品。
鋰電池的負極材料主要是人造石墨、天然石墨、中間相碳纖維球和各種改性 石墨等。在現(xiàn)有鋰電池的生產(chǎn)技術中,一般是將活性物質(zhì)調(diào)制成漿料,然后再涂布與集流體 而制成極片使用。在漿料攪拌工序中,不可避免的會產(chǎn)生不合格的漿料,在后續(xù)的極片涂布 和分切過程中也會產(chǎn)生不合標準的廢極片和邊角料,這些將導致10-20%的負極材料損耗。
鋰電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。目前研制成功并得到應用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。