锂离子电池循环利用与碳足迹管理建设

截至2023年年底,我国新能源汽车保有量为2 041万辆;符合行业规范条件审核的综合利用企业累计156家,共设立回收服务网点10 468个,已覆盖全国31个省市。2023年锂离子电池产量超过940 GW·h,废旧锂离子电池循环利用量22.5万t,预计2024年废旧锂离子电池循环利用量超过26万t。有关行业政策规范和标准,提出了电池生产与材料生产环节的能耗指标,初步构建废旧锂离子电池循环利用和碳足迹管理体系。有研究表明,电池生产碳排放为61～106 kg(CO₂)/kW·h,其中：生产和组装环节碳排放为2～47 kg(CO₂)/kW·h;上游环节(采矿、精炼等)为59 kg(CO₂)/kW·h,占比超过一半。     

废旧锂离子电池资源化回收及再利用发展动态

通过锂离子电池发展状况和锂离子电池结构和组成,阐明了废旧锂离子电池回收的必要性;通过废旧锂离子电池的预处理、活性物质与集流体的分离、活性物质的再利用等工艺过程的介绍,综述了废旧锂离子电池回收及再利用技术发展现状,分析不同回收技术存在问题,展望了废旧锂离子电池回收再利用技术的发展趋势。     

废旧锂离子电池资源化回收及再利用发展动态

通过锂离子电池发展状况和锂离子电池结构和组成,阐明了废旧锂离子电池回收的必要性;通过废旧锂离子电池的预处理、活性物质与集流体的分离、活性物质的再利用等工艺过程的介绍,综述了废旧锂离子电池回收及再利用技术发展现状,分析不同回收技术存在问题,展望了废旧锂离子电池回收再利用技术的发展趋势。     

回收废旧锂离子电池中有价组分的研究现状

锂离子电池广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能等领域,但由于其使用周期有限、产品更新换代快,导致锂离子电池报废数量与日俱增,由此引发的资源及环境问题日益突出。对废旧锂离子电池实现资源化、无害化处理已成为国内外研究的重点。针对目前废旧锂离子电池回收的主要方法进行总结,并简要对比了各方法及工艺的优缺点,在此基础上提出了对今后回收废旧锂离子电池的建议。     

废旧动力锂离子电池回收的研究进展

含有镍钴金属的废旧三元动力锂离子电池回收主要采用"放电→热解→破碎→分选→湿法冶金"工艺,得到高价值的镍钴产品。为了缩短三元材料制备路径,对湿法冶金得到镍钴锰溶液直接共沉制备三元材料前驱体。对于体积较大的废旧磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池,一方面,开发自动化的拆解分选工艺和设备是电池回收处理的难题;另一方面,将报废电池中的正极材料再生为电池级的LiFePO_4和碳酸锂(Li2CO3)电池材料是研究的焦点。     

废旧锂离子电池回收工艺研究进展

目前废旧锂离子电池的回收利用,主要集中在电池正极材料中有价金属的分离回收,采用的方法可分为火法冶金法、物理分选法以及湿法冶金法.应用最广泛的是湿法冶金法,其中最主要的是用酸浸出联合溶液萃取法,其次还有沉淀法、电解法等,对于离子交换法分离方面也有相关报道.根据锂离子电池的发展和未来的环境要求,今后的回收利用将朝综合处理和...     

锂离子电池洁净厂房环境控制方法综述

随着“碳达峰、碳中和”政策的推进，新能源汽车行业迎来爆发式的发展，这对电池品质提出了越来越高的要求，进而对锂离子电池洁净厂房的建设条件也变得越来越严格。电池生产车间内，水汽、灰尘的存在轻则会使电池品质下降、报废，重则带来安全隐患，如爆炸，因此环境控制成为锂离子电池生产车间建设中的重中之重。本文从洁净度、湿度和NMP废气回收三个方面来阐述锂离子电池洁净厂房环境控制的方法，为锂离子电池洁净厂房的建设提供参考和思路。     

废旧锂离子电池电解液回收处理方法综述

结合废旧锂离子电池回收利用工艺,阐述电解液组成、特点、处理方法(高温、常温、湿法处理等)及处理过程对环境的影响.从环境保护和资源利用的角度,对电解液的各种处理方法进行讨论.     

LiFePO4锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池经破碎分选后制得黑粉，对黑粉采取湿法回收及再生，其中，锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝，铁粉置换法除铜，可将铜质量分数降至0.000 1%以下，采用硫酸铵化学沉淀，可将铝质量分数降至0.000 6%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂，并通过高温固相法制备LiFePO₄正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00～3.75 V循环，充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。     

废旧电池的回收利用

对包括废旧铅酸、锌锰、氢镍、锂离子和镉镍等电池的回收利用现状进行了综述。这些废旧电池的回收处理主要是采用基于火法冶金和湿法冶金原理的两种工艺流程。其中,由于废旧铅酸、镉镍和锌锰电池中所含的铅、镉、锌、汞等组分在400～1300℃的温度范围内容易挥发分离,因此,回收处理这些电池时一般侧重采用火法冶金工艺流程,但也存在设备和运行成本较高的缺点;回收废旧氢镍电池和锂离子蓄电池时,则侧重使用湿法工艺流程来回收其中的钴、镍等有价金属,但也存在二次污染处理量较大的缺点。结合近期的研究工作进展指出,未来研究的重点应包括解决回收利用过程的经济性、治理产生的二次污染以及对各种废旧电池进行综合回收利用。     

多组分协同优先提锂工艺

从废旧的锂离子电池中提取有价金属并进行利用，对于环保和资源循环方面具有重要的意义。针对退役动力锂离子电池正极材料(主要成分为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂)进行多组分协同优先提锂工艺研究。在正极材料、NaHSO₄、C、Na₂SO₄的质量比1.0∶0.8∶0.1∶0.8,焙烧温度600℃,焙烧时间60 min,水浸液固比25 ml∶1 g,水浸温度25℃,水浸时间40 min的条件下，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)及XRD对溶液及滤渣中的Li、Ni、Co和Mn元素含量进行分析，得到Li元素浸出率达到99.8%,Ni、Co和Mn元素的浸出率分别为3.6%、0.5%和1.5%,优先提锂效果显著。将富锂溶液进一步制备得成Li₂CO₃产品，沉锂率达到90%,产品经检测，满足电池级碳酸锂行业标准。     

LiFePO4锂离子电池金属异物的来源与控制

金属异物的存在易导致锂离子电池发生内部短路,产生热失控危害。通过采集原材料投料工序磁棒吸附物和各工序采样点采集物的方式,对LiFePO₄锂离子电池生产过程中的Fe、Cu、Al等金属异物来源进行分析。基于分析结果提出:金属异物的控制需从完善检测标准和强化现场管控两方面同步开展,质量管理可作为控制LiFePO₄锂离子电池内部金属异物的一种手段。     

动力型铅酸及LiFePO_4锂离子电池的容量特性

对12 V/55 Ah(C/20)动力型阀控铅酸(VRLA)电池和3.2 V/11 Ah动力型LiFePO4锂离子电池进行了容量实验,探讨了它们的容量特性和放电电流、放电起始电压、放电温升和环境温度的关系.LiFePO4锂离子电池的容量在2 C电流下仅有约10%的衰减,而VRLA电池的衰减在1.5 C时有近50%.     

循环次数对C/LiNiMnCoO_2电池中锂离子扩散系数的影响

采用容量间歇滴定法(CITT)测定在不同电压、不同循环次数下C/LiNiMnCoO2电池中锂离子的固相扩散系数。结果表明,锂离子在C/LiNiMnCoO2电池中的固相扩散系数在3.7V处存在一个小峰,随着循环次数的增加,该峰逐渐平坦,扩散系数在低电压(3.5V)下从2×10-11cm2/s增加到4×10-11cm2/s,在高电压(3.8～4.2V)区间快速地从2×10-11cm2/s减少到5×10-12cm2/s。     

锂离子扩散系数的测定及影响因素

锂离子（Li⁺）扩散系数是电池电化学仿真建模必不可少的参数之一。以锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）为研究对象,通过理论分析与实验测试相结合,采用恒流间歇滴定法（GITT）测定固相材料中Li⁺的扩散速率,解析Li⁺在固相电极充放电过程中的扩散行为。测得的Li⁺在活性材料中的扩散系数为10^-10～10^-12 cm²/s,主要集中在约10^-11 cm²/s;充电和放电过程中,Li⁺扩散系数都随着Li⁺浓度的升高而降低,但由于活性物质颗粒的形变,充放电数值存在较明显的差异;温度对Li⁺扩散系数影响较大,通过阿伦尼乌斯公式计算,得到Li⁺扩散的活化能为7.061 kJ/mol。     

废旧锂离子电池回收工艺概述

描述不同废旧锂离子电池回收工艺,分析各工艺的优缺点,如:物理分选法对环境的危害小,但产物纯度不高;湿法冶金法能够较好地回收电池中的各种材料,但废水处理较为麻烦,工艺流程复杂。指出目前锂离子电池回收工艺主要存在流程复杂、回收物质不全、回收金属纯度不高及回收过程中产生的废弃物难处理等问题。     

定向循环技术回收制锂的研究进展

从退役锂离子电池中回收锂是解决锂资源短缺的重要途径之一。从退役锂离子电池产业链出发,分别研究退役三元正极材料和磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池中定向循环回收制锂的技术进展,分析不同技术优缺点,并展望该工艺的发展趋势和前景。三元正极材料锂离子电池前端提锂工艺有助于提高锂回收率,磷酸铁锂锂离子电池湿法回收有较高的锂回收率。同时,提出构建高效低成本浸出体系、优化低温焙烧体系,构建全链条一体化定向循环低碳回收体系的设想。     

电流过载工况下三元锂离子电池性能衰退机制

三元锂离子电池在电动汽车和电力储能领域广泛应用,其寿命与安全是行业关注热点。该文研究25A.h商用三元锂离子电池在额定电流和2倍额定电流工况下,全寿命周期内性能衰退规律,并拆解循环后电池,表征关键电池材料,分析负极界面变化,从原子层级推演三元电池性能衰退机制。结果表明,在电流过载工况下,电池循环1500周前后性能出现加速衰退,并伴随满电直流内阻升高,库伦效率降低,电池产气等现象。这可能是由于过载电流加速正极材料中Ni³⁺、Co³⁺和Mn⁴⁺离子的析出,并迁移至负极表面催化电解液溶剂分解成小分子气体引起。过渡金属离子溶出、电池内阻增大以及电池产气,3个因素耦合加强,共同导致三元锂离子电池性能“跳水”现象。     

锂离子电池研究与发展的最新态势——第215届电化学会议评述

介绍了2009年5月24-29日在美国旧金山举行的第215届电化学会议的情况,对本次会议中有关锂离子电池的学术发展与最新动态进行了分析.新材料的开发和电池系统的设计与模拟是本届会议的主要亮点,会议报道了一些达到混联式动力汽车(PHEV)用锂离子电池标准的锂离子电池体系,如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/C、LiFePO4/C和LiMn2O4/C等.总体来看,围绕提高电池比能量、循环寿命、储存寿命和安全性的研究仍将是今后的研究热点.     

回收磷酸铁锂正极材料的性能

使用XRD、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)和扣式电池充放电等方法,对从废旧磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池中回收并修复的LiFePO4粉末的结构、成分和充放电性能进行分析.用回收的LiFePO4材料制备方形硬壳LP2770134全电池并进行测试.以0.1 C在2.0～4.2 V循环,回收的LiFePO4材料比容量相较于新鲜材料降低约15 mAh/g;回收的LiFePO4中存在的铝、铜等杂质,会导致电池自放电严重;回收LiFePO4材料制备的全电池,循环性能良好,以1 C在2.00～3.65 V循环4574次,容量保持率为80.24％.