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锂电池主要由电芯与外壳共同构成,电芯中有隔离膜与正负极,正极活性材料中有碳黑导电剂,钴酸锂粉末与有机粘合剂,这些材料被直接涂附在铝片材质的集电体部位;负极活性材料主要成分为碳素粉末,除此之外还有较少的粘合剂,材料涂附于铜片集电体中。锂电池在进行多次充放电活动之后,会出现容量降低、电极膨胀的现象、然后报废。

近年来,动力电池作为电动汽车的“心脏”一直备受关注。随着电池技术的快速发展,当前多家车企对于固态电池都在投入重金竞相研发。固态电池与传统锂电池相比具有更高的能量密度,同时拥有更大的功率和更长的使用时间,是下一代锂电池发展的大趋势。

从长远发展来看,废旧锂电池处理不当或随意丢弃,会对生态环境造成危害。如正极材料中的钴和镍等重金属元素、电解液中的有机物、负极中的碳材料等都会对水体和土壤造成污染,严重的可能数十年都难以恢复。有关部门正在快制定报废电池回收及再生利用的管理、技术和评价标准,如电池余量检测标准等;加快研究财税优惠、产业基金、积分管理等激励政策,探索动力锂电池残值交易等市场化模式,促进动力锂电池回收利用等各种优惠政策和措施。

废旧锂离子电池的回收处理过程主要包括预处理、二次处理和深度处理。由于废旧电池中仍残留部分电量,所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选;二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离,常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离;深度处理主要包括浸出和分离提纯2个过程,提取出有价值的金属材料。按提取工艺分类,电池的回收方法主要可分为:干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。

在拆解废旧锂离子电池之前需要对其进行放电处理,这是为了防止锂离子电池的剩余电量造成安全隐患。常用的放电处理措施包括物理放电和化学放电。物理放电主要采用低温冷冻或者负载放电的方式;化学放电会将废旧锂离子电池放置在特定的盐溶液中,以实现锂离子电池的放电。浸泡盐溶液的浓度需要严格控制,好选用低浓度的盐溶液,以免废旧锂离子电池在放电过程中发生电解液的泄漏,进而污染锂离子电池的电极片。化学放电的处理方式适用范围相对较广,但是这种处理方式的操作时间相对较长。

当废旧锂离子电池被完全放电后,需要拆解电池的正极材料、负极材料、隔膜和外壳等。电池的拆解既可以用人工操作,也可以通过机械处理来完成。通常情况下,人工拆解主要用于实验室研究,拆解的工作量相对较小;机械拆解是借助冲击破碎机来拆解与粉碎电池,可以实现大规模的工业化处理,而且机械拆解所得的正极材料更纯净,其杂质含量相对较少,更方便后续的操作处理。

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