鋰離子電池中除了金屬元素會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞,電池中的有機(jī)電解液、鋰鹽和電池隔膜等也都會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人類身體健康會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。
鋰離子電池中的成分復(fù)雜,含有的元素種類較多,如果對(duì)廢棄的鋰離子電池處理不當(dāng),其造成的環(huán)境問題是非常嚴(yán)重的。
由于鋰離子電池內(nèi)部包含多種金屬,比如鈷、銅、鐵、鋁、錳等。如果不對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行回收,就會(huì)污染環(huán)境,嚴(yán)重的危害人體健康。
近年來,鋰離子電池大規(guī)模地應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品,電動(dòng)汽車,儲(chǔ)能系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電配套設(shè)施中。隨之而來的問題是,廢舊鋰離子電池的數(shù)量越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì),在2020年前后,動(dòng)力電池的報(bào)廢量將達(dá)到50萬噸。此外,目前我國(guó)手機(jī)的總產(chǎn)量已超過20億只,以一部手機(jī)配一塊鋰離子電池計(jì),電池的平均壽命為3年,那么3年后,我們身邊的廢舊鋰離子電池?cái)?shù)量就可能達(dá)到數(shù)以百億塊。這還不包括筆記本電腦、照相機(jī)、充電寶等常用設(shè)備中所使用的鋰離子電池。因此,廢舊鋰離子電池的回收已成為全球面臨的問題,否則將產(chǎn)生諸多與資源浪費(fèi)和環(huán)境污染相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
鈷酸鋰回收——鈷酸鋰特點(diǎn):
1、電化學(xué)性能:
a、每循環(huán)一周期容量平均衰減﹤0.05%;
b、放電比容量﹥135mAh/g;
c、3.6V初次放電平臺(tái)比率﹥85%。
2、加工性能。
3、振實(shí)密度大, 有助于提高電池體積比容量。
4、產(chǎn)品性能穩(wěn)定, 一致性好
鈷酸鋰的用途:
主要用于制造手機(jī)和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。
鈷酸鋰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
1、名稱: 鈷酸鋰 分子式: LiCoO2 分子量: 97.882。
2、主要用途: 鋰離子電池。
3、外觀要求: 灰黑色粉末, 無結(jié)塊。
4、X射線衍射: 對(duì)照J(rèn)CDS標(biāo)準(zhǔn)( 16-427) , 無雜相存在5、包 裝: 鐵桶內(nèi)塑料袋包裝。
鈷酸鋰應(yīng)用及前景:
鈷酸鋰電池的應(yīng)用還是比較少的,小電池用鈷鋰的技術(shù)很成熟,但鈷鋰的成本太高,很多公司用錳鋰來代替,有的全是錳鋰的。鈷酸鋰性能穩(wěn)定,應(yīng)用于手機(jī)等的技術(shù)為成熟,但應(yīng)用的缺點(diǎn)就是成本高,鈷是比較的性金屬;另外應(yīng)用于動(dòng)力電池方面也有一定的難度。鈷酸鋰是目前成熟,也是商業(yè)化的正極材料,在短時(shí)間內(nèi),特別是在通訊電池領(lǐng)域還有不可取代的優(yōu)勢(shì)。
2019年上半年國(guó)內(nèi)主要鈷酸鋰廠家排名的為:廈門鎢業(yè)、湖南杉杉、天津巴莫、天津盟固利、無錫格林美,其五家市場(chǎng)占比高達(dá)86%,而廈門鎢業(yè)憑借A家的訂單量繼續(xù)居于。
鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)商品化。鈷酸鋰具有放電電壓高、充放電電壓平穩(wěn)、比能量高等優(yōu)點(diǎn),在小型消費(fèi)品電池領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用,由于消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)的迅速發(fā)展,鈷酸鋰是鋰電池正極材料中銷售量占比的材料。
鈷酸鋰的生產(chǎn)方法:
鈷酸鋰的化學(xué)式為L(zhǎng)iCoO2,可簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)CO,用化學(xué)術(shù)語來說,其實(shí)就是鋰和鈷的復(fù)合氧化物,工業(yè)上一般是將鈷的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸鋰高速分散后,采用兩段式高溫固相燒結(jié)得到:
四氧化三鈷的熔點(diǎn)為895℃,碳酸鋰熔點(diǎn)為723℃,所以工業(yè)上LCO的正式燒成溫度一般在900℃以上(實(shí)際燒成工藝溫度可高達(dá)1050℃),原料以熔融態(tài)進(jìn)行反應(yīng),生長(zhǎng)成5~20微米的單晶材料,涉及的化學(xué)反應(yīng)如下:
原料三氧化四鈷中1/3的鈷是二價(jià)的Co2+,2/3的鈷是三價(jià)的Co3+,而在終產(chǎn)物L(fēng)CO中的鈷全部是+3價(jià)的Co3+,所以整個(gè)LCO合成反應(yīng)是耗氧的(將Co2+氧化為Co3+),通過簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算可以得知,每生產(chǎn)一噸的LCO,大約需要27公斤的氧氣,同時(shí)排出225公斤的二氧化碳,反應(yīng)前后固體物料的失重約為16.5%。因此在實(shí)際生產(chǎn)中,一般使用空氣即可
鋰電正極材料中,LCO具有真密度和壓實(shí)密度,這使其在對(duì)電池體積有苛刻要求的電池領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得天厚。另外,LCO也比現(xiàn)在盛行的三元材料具有更好的循環(huán)性能、低溫性能、倍率性能等。
LCO材料的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì):所有鋰電正極材料中,LCO具有真密度(5.1g/cm3)和壓實(shí)密度(~4.3 g/cm3),這使其在對(duì)電池體積有苛刻要求的電池領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得天厚。另外,LCO比現(xiàn)有的三元材料具有更好的循環(huán)性能、低溫性能、倍率性能等,至今在一些3C電池、低溫高倍率電池用正極材料方面仍然是非鈷莫屬。
鋰電一統(tǒng)天下的時(shí)代可能還有光明的未來,但動(dòng)力和儲(chǔ)能的興起使得鈷?cǎi)R上就面臨著捉襟見肘的窘境。
以一輛特斯拉用的電池來說,如果全部用LCO來制造,大約只能滿足8000萬輛車用電池的需求,顯然無論從年產(chǎn)量還是從未來電動(dòng)汽車的容量來說,鈷是難以支撐新能源產(chǎn)業(yè)的未來。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),全球只有不到60%的鈷會(huì)用于電池。
其次就是安全性,大容量LCO電池的安全性不容樂觀,特別是在滿電擠壓、過熱或過充電條件,LCO電池一般毫不猶豫地會(huì)以爆炸的方式體現(xiàn)自己的個(gè)性。LCO在爆炸方面的偏好似乎是不容妥協(xié)的,即使負(fù)極采用了高安全的鈦酸鋰的“鈷鈦”電池,其在過充和擠壓下同樣會(huì)發(fā)生猛烈爆炸。
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更新時(shí)間:2024-03-30 02:25:07
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