锂离子电池中除了金属元素会对环境造成破坏,电池中的有机电解液、锂盐和电池隔膜等也都会对自然环境和人类身体健康会造成严重的破坏。
锂离子电池中的成分复杂,含有的元素种类较多,如果对废弃的锂离子电池处理不当,其造成的环境问题是非常严重的。
由于锂离子电池内部包含多种金属,比如钴、铜、铁、铝、锰等。如果不对废旧锂电池进行回收,就会污染环境,严重的危害人体健康。
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。
钴酸锂回收——钴酸锂用途:
主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。
锂离子电池作正极材料:涂碳铝箔在锂电池应用中的优势:
1、抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;
2、降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;
3、提高一致性,增加电池的循环寿命;
4、提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;
5、保护集流体不被电解液腐蚀;
6、改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。
钴酸锂的用途:
主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。
钴酸锂技术标准:
1、名称: 钴酸锂 分子式: LiCoO2 分子量: 97.882。
2、主要用途: 锂离子电池。
3、外观要求: 灰黑色粉末, 无结块。
4、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427) , 无杂相存在5、包 装: 铁桶内塑料袋包装。
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。
钴酸锂作为锂电正极材料的作用机理:LCO作为锂离子电池正极的机理在于其是一种锂离子导体,即内部的锂离子可以在一定电化学条件下从材料内部出来(脱嵌),然后在另一电化学条件下嵌入回去,且具有良好的可逆性。
钴酸锂正极材料与锂离子电池的发展:
2019年诺贝尔化学奖授予了John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino三位对锂离子电池的发展做出了重要贡献的科学家. 钴酸锂等正极材料的发现助推了锂离子电池商业化的进程,对电池的性能起着决定性的作用.。
钴粉回收、钴粉是硬质合金的主要原料之一,国内外的需求量逐年增加。随着硬质合金工业的发展,硬质合金用钴粉有3种发展趋势:超细钴粉、纳米WC-Co 粉末、球形钴粉。这对原料钴粉的质量要求越来越严格,不仅对钴粉的化学成分提出了更高的要求,而且对钴粉的物理性能如粒度、粒度分布、晶体形貌等也提出了严格的要求。要求粒度越来越细(粒度一般小于1.5μm),形貌为球形或类球形,粒度分布为正态分布。硬质合金用钴粉要求具有高的纯度,这是因为,一方面,纯钴对碳化钨能够完全浸润,对碳化钨的把持力很高,从而提高硬质合金的强度。另一方面,当钴粉中存在其他杂质,例如铅、硅、钙硫时,在合金烧结过程中将会影响合金的显微结构和性能。硬质合金生产要经过混合、加压和烧结过程,这些过程会产生机械流动、塑性流动和热扩散现象。研究表明,因减少WC 的晶粒尺寸而使碳化硅相晶粒接触数,可以通过粒度分布均匀且呈球形的钴粉在机械混合和塑性流动中达到高度均匀分布来消除,从而制得具有较大硬度和韧性的合金
锂电一统天下的时代可能还有光明的未来,但动力和储能的兴起使得钴马上就面临着捉襟见肘的窘境。
以一辆特斯拉用的电池来说,如果全部用LCO来制造,大约只能满足8000万辆车用电池的需求,显然无论从年产量还是从未来电动汽车的容量来说,钴是难以支撑新能源产业的未来。根据相关数据统计,只有不到60%的钴会用于电池。
其次就是安全性,大容量LCO电池的安全性不容乐观,特别是在满电挤压、过热或过充电条件,LCO电池一般毫不犹豫地会以爆炸的方式体现自己的个性。LCO在爆炸方面的偏好似乎是不容妥协的,即使负极采用了高安全的钛酸锂的“钴钛”电池,其在过充和挤压下同样会发生猛烈爆炸。