我國是鋰離子電池生產的第三大國,同時每年又有大量報廢的鋰離子電池。在廢鋰離子電池中,金屬鈷、銅、鎳以及鋁價格高,資源緊缺,半數以上依賴進口,非常具有回收價值。對這些電池進行資源化回收,不但可以減少廢電池對于環境的污染,帶來顯著的社會環境效益,更可以實現廢鋰離子電池中有價組分的充分回收利用,進而產生巨大的經濟效應。
然而,由于使用量、生產量大,廢鋰離子電池報廢量也相當巨大,但我國對鋰離子電池管理欠缺,對大量廢棄的鋰離子電池未經處理就直接進入城鄉生活垃圾,并伴隨城鄉生活垃圾的處理與處置而進入填埋場。而電池中毒性較大的LiPF 4電解質、有機電解液以及鎳、鈷等重金屬就會進入土壤和水體造成污染,并通過食物鏈進入人和動物體內,所以環境污染大。
廢舊鋰離子電池的回收不僅是一個環保問題, 同時對開發和利用Li 、Co 二次資源具有重要的意義。從廢舊鋰離子電池中回收貴金屬Co 的方法有絡合交換法[1] 、焚燒萃取法、濕法冶金法以及酸溶-萃取沉淀分離法[2]等。本實驗在酸性條件下, 用Na 2 S 2O 3 還原溶解電池中的LiCoO 2 ,通過多次沉淀分離, 得到較高純度的Co 和Li 的化合物, 方法簡單, 而且母液也可回收利用, 具有很好的環保效應。
因此本實驗的研究實現廢鋰離子電池中有價金屬的資源化利用,即解決環境污染問題,又很大地緩解金屬資源緊缺問題,本項目將促進資源循環產業的興起和發展,有效提升廢棄物中的資源價值,對社會經濟發展和行業技術進步具有積極的支撐作用,具有良好的資源和環境意義和顯著的社會經濟效益。
1.2 國內外本領域科技創新發展概況和新發展趨勢
1.2.1鋰離子電池的發展概況
鋰離子電池自1990年商品化以來,因其具有電壓高、質量輕、比能量大、自放電小、循環壽命長、無記憶效應、工作溫度范圍寬,環境污染少等優點,迅速占領二次電池市場,逐漸取代傳統的充電電池,在移動電器、電動汽車技術、大型發電廠的儲能電池、USP 電源、醫療儀器電源及宇宙空間等領域均有重要作用。隨著移動便攜式設備的快速發展,鋰離子電池在日常生活中的應用越來越普遍。目前鋰離子電池的應用領域主要為手機和筆記本電池市場,2003年全球鋰離子電池的應用中,手機和筆記本的市場份額分別為61.2%和25.1%,在便攜攝像機、數碼相機和PDA 三者中的應用也超過了10%。而在中國,90%以上的鋰離子電池應用領域仍然為手機市場。隨著各種性能優異的正極材料、負極材料、電解質材料相繼出現,使得鋰離子電池性能越來越好,產量也顯著增長,在小型二次充電電池領域鋰離子電池的市場份額逐年增加,產量已經超過鎳鎘電池,其銷售收入所占份額在全部小型二次電池市場已經超過70%。表l —l 給出了近12年來世界鋰離子電池產量變化。近幾年來,我國鋰離子電池產業也取得了飛速進步,現在是世界鋰離子電池產業三大國之一。2000年我國鋰離子電池產量約0.2億只,占全球份額的3.6%;2005年中國產量上升至7.6億只,占全球份額的37.1%,我國成為緊隨日本之后的世界第二大鋰離子電池生產國。