天际有锂 - 锂电池的原理和回收

      近年来，我国新能源产业发展迅速，锂离子电池作为能源变革的重要驱动方向之一，正深刻地改变和推动时代的演进和发展。锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池，具有高电压、高能量密度(包括体积能量、质量比能量)、低的自放电率、宽的使用温度范围、长的循环寿命、环保、无记忆效应以及可以大电流充放电等优点，被广泛应用于电动汽车、储能系统、智能电网等重要领域。

锂离子电池结构图[1]

a)圆柱状电池；b)纽扣电池；c)棱柱电池；d)平板电池

       锂离子电池本质上就是锂离子浓度差电池。其充放电过程就是锂离子携带电荷在正负极之间往返运动，从而实现电能的释放和电荷的转移的过程，即锂离子的嵌入和脱嵌过程[2]。

锂离子电池原理示意图

       锂离子电池的产量逐年剧增，经过多次充放电后，其电极材料结构会被破坏从而导致电池容量衰减严重，当电池容量衰减到初始容量的70%～80%的时候电池需要被更换，导致废旧电池数量爆发性的增涨。

全球可回收报废锂电池及锂电池生产废料预测[3]

       由于正极材料占锂离子电池成本超过30%，而且含有大量Ni、Co、Mn、Li等有价金属元素，废旧锂离子电池的正极金属回收是整个锂电池回收流程中重要的部分，因此正极材料的回收是当前废旧锂离子电池研究的主要对象。充分有效的回收废旧锂离子电池不仅可以保护生态环境与人类生命安全，还可以创造不菲的经济价值[4]。回收方法大致可以分为火法和湿法。火法回收通过高温熔炼和化学反应将废旧锂电池中的有价值材料回收利用。这种方法可以有效地处理废旧锂电池。火法回收工艺的优点在于可处理原料范围广、处理量大、流程简便、电池无需预处理等。

各类锂离子电池中主要金属所占比重

       天际智慧提供钢带式输送脱氧还原/煅烧装备，可用于电池湿极粉、磷酸铁锂废正极片的还原等。此外，还能完成铁粉、铜粉、镍粉、钴粉等金属粉末的还原;草酸钴、APT 等金属盐类的煅烧和还原;碳酸盐类的干燥、煅烧和还原等等。

钢带式输送脱氧还原/煅烧装备主要组成部分示意图

装备采用整体化设计，将冷却水，气体汇流排与炉体整体化设计，从而缩小占地面积。同时还具由产量大、能耗低、控温稳定精确等优点。

钢带式脱氧还原/煅烧装备优势特点

参考文献:

[1]张丽宁. 锂/锌离子电池锰氧化物材料的制备及电化学性能研究[D].天津师范大学,2023.

[2]曹智康.废锂电池正极钴酸锂的碳热还原及电化学综合回收[D].辽宁科技大学,2022.

[3]艾克.前景可观的动力电池回收市场[J].汽车与配件,2023(02):54-57.

[4]李峻,田阳,杨斌等.废旧锂离子电池正极材料有价金属回收研究现状[J/OL].中国有色金属学报:1-34[2024-03-21].