关键词：废锂离子电池；物理分选技术；研究现状及展望
引言
中国已经成为世界上最大的锂离子电池生产国，且市场需求仍在不断扩大。目前全球锂离子电池产业发展迅猛，其主要原因在于电动汽车产业的空前崛起。同时，3C产品消费量稳定，储能基站、设备需求量不断增大，都有力地支撑了国内甚至全球锂离子电池市场不断扩大。未来，锂离子电池产业向前发展的关键仍然在于关键材料的技术进步。通过电池材料的研发，进一步提高电池性能，降低成本，提升安全性，是锂离子电池技术研发永恒不变的主题。在优化现有体系锂离子电池技术的同时，同步开展新体系动力电池的前瞻性研发，以开发新型锂离子动力电池为重点，满足动力、安全、使用寿命等多种需求，驱动锂电产业整体进步，促进新体系锂离子电池工业化和规模化应用。
1、锂离子电池的概念
锂离子电池是二次充电电池，它在电池充放电过程中依靠锂离子在正负极之间的来回移动进行充电或放电的工作。锂离子电池的特点1)充放电时电压高。一般情况下，电压平台中的电压范围在3．0～4．2V之间，是普通电池放电时电压的3倍。2)使用寿命较长。锂离子电池是二次充电电池，当电池中的电量用完时，可以通过充电方式将电池的电量充满，并且可以循环使用，在这种情况下，提高了锂离子电池的使用寿命。3)比能量较大。一般情况下，锂离子电池的体积和质量比能量分别在310W·h/L和110～200W·h/kg以上，为目前蓄电池中最高。4)充放电的效率比较高。锂离子电池在充放电过程中的能量转换效率相比其他普通电池要高很多，因此锂离子电池的充电时长短且使用时间长。5)安全性能较强。锂离子电池是一种新型能源，在使用过程中可以实现循环使用，属于无公害和无记忆的电池，在很大程度上能够满足更多的使用需求，提高电池使用的安全性。
2、锂离子电池的生产工艺
（1）制浆工艺。首先将正负极材料的固定材料进行混合并搅拌，搅拌均匀后加入相应的溶液，再成型，作为电池的正负极材料。（2）涂膜工艺。在电池生产过程中，将正负极材料的浆液通过自动涂布机涂覆在金属箔箱的表层，并通过烘干机将其烘干，从而形成电池的正负极极片。将电池中的正负极分离的是隔膜，其作用是将离子的导电性隔断。（3）装配工艺。整个过程包括极片和隔膜的分切、极片卷绕、电芯卷绕和叠片等等。（4）化成工艺。指对已经成型的电池进行严格的充放电检测。
3、废锂离子电池物理分选技术研究现状
3.1破碎及浮选
破碎是利用挤压、剪切、摩擦等工艺将锂电池的金属外壳及内部电极材料选择性进行定向分离的过程，通过破碎可将废旧电池通过不同级别的破碎逐步实现电池的破碎，具体包括粗碎、中碎、细碎等。经过破碎初选的锂电池能够实现电池关键组分的初步分离，为了得到纯度更高的电极材料，还可以进一步通过超声、磁选、浮选等技术进行再次细选，通过浮选的方式能够使材料中的始末与正极材料实现分离，在废旧锂离子电池破碎之后，进一步进行了筛分，通过浮选的方式，将钴酸锂与石墨进行了分离，并通过表面改性最终实现了有效的分离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用焙烧-浮选法对废旧锂电池中回收锂离子电池中的钴酸锂物质分离，最佳条件为：浆料浓度4%~12%，捕收剂与起泡剂用量分别为0.2kg/t及0.2kg/t，钴酸锂品味达到92%以上，钴酸锂的回收率93%以上。
3.2热解
热解是通过有机物在高温350℃下分解、蒸发的原理将电极材料中的有机物、粘合剂进行分离，继续提高温度到700℃，铝箔熔化，实现铝箔的分离。采用两步热解法对电极材料进行了提纯实验，将废旧电池物料在100℃~150℃温度下保温1h，升高温度至500℃~900℃继续煅烧0.5h~2.0h，能够脱出胶黏剂的同时，还可以使炭黑等材料氧化脱除。在处理正极材料时在真空热解过程中加入CaO作为固氟剂，来吸收热解过程中可能产生的氟磷化合物，解决了废弃带来的二次污染，对处理温度、CaO加入量、处理时间等因素进行了考察，研究结果表明：随温度的增加固氟效果提升，处理温度在500℃以上开始缓慢下降，并CaO添加量为30%时固氟效果最佳，处理时间为30min的停留时间含氟化合物的分解完全。
3.3放电
首先对废旧锂离子电池进行放电，然后在通风柜内经拆卸将正极、负极、隔膜、金属外壳和塑料分开。正极经蒸馏水洗涤后，在110℃条件下干燥24h，并切割成长、宽均为1cm的薄片待用。按一定质量比称取正极片与葡萄糖置于平底烧瓶中，再按设定的固液比（m（正极片）∶V（柠檬酸））向其中加入一定浓度的柠檬酸溶液，在恒温水浴条件下进行酸浸反应，烧瓶上方装配回流水冷凝管装置以防止水分蒸发。反应一段时间后，将溶液过滤分离出滤渣，滤渣经110℃干燥后称重。往滤液中加入和钴离子相同物质的量的草酸，将钴离子沉淀后经过滤回收草酸钴，再用饱和碳酸钠溶液沉淀剩余溶液中的锂离子。
4、废锂离子电池物理分选技术研究展望
为了提高物理分选的分选效率和回收率，应从以下方面考虑和加强相关技术研究:(1)应根据废锂离子电池自身的材质和结构特征，针对性的选择破碎方法,扩大选择性破碎效果，应加强对破碎产物的性质特征的研究，充分了解各组分的组成、结构及相互关系等，从而为制定合理物理分选工艺的基础。(2)在废锂离子电池物理分选预处理过程中，应加强废锂离子电池中隔膜、负极材料、电解液等有用组分的低成本、高效率回收技术研究，在选择处理工艺时耍特别注意废电池的有毒有害物质的处理。(3)在制定回收处理的工艺过程中，应注重多学科交义融合，运用适当的方法来改变废锂离子电池某些组分的磁性、比重、可浮性等物理化学性质或优化处理工艺，扩大不同组分间的物理化学性质差异，从而利用物理分选技术以达到绿色、高效、经济的回收目的。
结束语
随着锂电池技术的发展，锂电池在材料和结构出现了新的变化，对废锂离子电池的绿色化和资源化回收提出了新的要求，不应简单的把物理分选仅仅作为回收过程中的预处理工序，物理分选与湿法冶金、火法冶金和生物冶金等其它工艺的深度融合的联合处理工艺是未来回收废锂离子电池的重要研究内容。
参考文献
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论文作者:刘 荣
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年20期
论文发表时间:2020/4/23
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