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全球面临的问题,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。
钴酸锂回收——钴酸锂特点:
1、电化学性能:
a、每循环一周期容量平均衰减﹤0.05%;
b、放电比容量﹥135mAh/g;
c、3.6V初次放电平台比率﹥85%。
2、加工性能。
3、振实密度大, 有助于提高电池体积比容量。
4、产品性能稳定, 一致性好
钴酸锂基本信息:
中文别名:钴酸锂;钴(III)酸锂,一般用于锂离子二次电池正极材料 ,液相合成工艺,它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液为溶剂,锂盐、钴盐分别溶解在PVA或PE溶液中,混合后的溶液经过加热,浓缩形成凝胶,生成的凝胶体再进行加热分解,然后在高温下煅烧,将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。
钴酸锂的理化性质:
其外观呈灰黑色粉末。在酸性溶液中是强氧化剂,能将CI-氧化为Cl2,将Mn2+氧化为MnO4-。在酸性溶液中的氧化还原电位比高铁酸弱一些,但远高锰酸。
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。
钴酸锂的生产方法:
钴酸锂的化学式为LiCoO2,可简称为LCO,用化学术语来说,其实就是锂和钴的复合氧化物,工业上一般是将钴的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸锂高速分散后,采用两段式高温固相烧结得到:
四氧化三钴的熔点为895℃,碳酸锂熔点为723℃,所以工业上LCO的正式烧成温度一般在900℃以上(实际烧成工艺温度可高达1050℃),原料以熔融态进行反应,生长成5~20微米的单晶材料,涉及的化学反应如下:
原料三氧化四钴中1/3的钴是二价的Co2+,2/3的钴是三价的Co3+,而在终产物LCO中的钴全部是+3价的Co3+,所以整个LCO合成反应是耗氧的(将Co2+氧化为Co3+),通过简单的化学计量关系计算可以得知,每生产一吨的LCO,大约需要27公斤的氧气,同时排出225公斤的二氧化碳,反应前后固体物料的失重约为16.5%。因此在实际生产中,一般使用空气即可
钴粉回收、钴粉被用在石油工业的加铅裂化上,主要用做石油脱氢硫的催化剂。如美国的汽油平均含硫量从0.03%降到0.003%,钴催化剂发挥了很大作用。
随着纳米科技的发展,发现纳米钴粉对聚碳硅烷热裂解过程具有催化作用,并可降低裂解温度。钴的加入促进了热裂解过程中β-SiC 微晶的生长。
钴氧化物纳米催化剂对N2O=N2+O2分解反应有良好的催化作用,其中以Co2O3催化效果佳。Co-Mo纳米晶和金粉具有较高的析氢催化活性,其析氢过电位低于用同种方法制备的Ni-Mo 纳米晶合金复合电极