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钴镍电池材料废料回收 |
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近年来,锂离子电池大规模地应用于便携式电子产品,电动汽车,储能系统以及可再生能源发电配套设施中。随之而来的问题是,废旧锂离子电池的数量越来越多。据统计,在2020年前后,动力电池的报废量将达到50万吨。此外,目前我国手机的总产量已超过20亿只,以一部手机配一块锂离子电池计,电池的平均寿命为3年,那么3年后,我们身边的废旧锂离子电池数量就可能达到数以百亿块。这还不包括笔记本电脑、照相机、充电宝等常用设备中所使用的锂离子电池。因此,废旧锂离子电池的回收已成为面临的问题,否则将产生诸多与资源浪费和环境污染相关的风险。
国内外动力电池回收利用现状:
从动力电池全生命周期来看,动力电池的回收再利用包含梯次利用、金属和电池材料再生、动力电池制造和配套到电动汽车几个阶段。其中,梯次利用的对象一般是电池模组的重组在使用过程,而对于电池单体的回收再利用,往往要经过电池包的手工拆解/设备拆解,然后对电极材料进行火法/湿法冶金。就锂电池而言,国内外采用物理拆解、火法和湿法工艺组合的方式,可回收得到金属铜、铝及金属钴和镍等产物。
随着新能源汽车保有量的增长,动力锂电池的梯次利用和回收成为一个面对的问题。在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下,运营模式就显得尤为重要,这关乎成本和盈利等企业切身利益。目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局,运营模式也各有不同。
动力电池的报废量不仅与新能源车的产量密切相关,还与不同车型的占比、电池技术路线的转移趋势及不同动力电池的使用寿命等因素有关。
钴酸锂应用及前景:
钴酸锂电池的应用还是比较少的,小电池用钴锂的技术很成熟,但钴锂的成本太高,很多公司用锰锂来代替,有的全是锰锂的。钴酸锂性能稳定,应用于手机等的技术为成熟,但应用的缺点就是成本高,钴是比较的性金属;另外应用于动力电池方面也有一定的难度。钴酸锂是目前成熟,也是商业化的正极材料,在短时间内,特别是在通讯电池领域还有不可取代的优势。
钴酸锂结构:
阴有分层结构。在放电期间,锂离子从阳极移动到阴极; 充电时流量从阴极流向阳极。钴酸锂的缺点是寿命相对较短,热稳定性低和负载能力有限(比功率)。像其他钴混合锂离子电池一样,钴酸锂采用石墨阳极,其循环寿命主要受到固体电解质界面(SEI)的限制,主要表现在SEI膜的逐渐增厚,和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系增加了镍,锰和/或铝以提高寿命,负载能力和降低成本。
锂电正极材料中,LCO具有真密度和压实密度,这使其在对电池体积有苛刻要求的电池领域的应用优势得天厚。另外,LCO也比现在盛行的三元材料具有更好的循环性能、低温性能、倍率性能等。
LCO材料的优势和劣势:所有锂电正极材料中,LCO具有真密度(5.1g/cm3)和压实密度(~4.3 g/cm3),这使其在对电池体积有苛刻要求的电池领域应用优势得天厚。另外,LCO比现有的三元材料具有更好的循环性能、低温性能、倍率性能等,至今在一些3C电池、低温高倍率电池用正极材料方面仍然是非钴莫属。