第五代廢電池回收技術
發(fā)布日期：2023-02-17 瀏覽量：1
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【技術背景】
第五代廢電池回收技術包括廢鉛酸電池、廢鋰離子電池、廢燃料電池等廢電池的污染防治、清潔資源化、先進制造技術。各種廢電池含有重要的戰(zhàn)略資源，而目前廢電池回收市場缺口巨大，比如我國每年廢鉛酸電池500萬噸左右，而實際循環(huán)220萬噸左右；隨著新能源汽車保有量的快速增長，鋰離子電池理論回收量達到47.8萬噸，但是實際可統(tǒng)計的真實回收量僅為19.6萬噸，占比僅為41%；新興的鈉離子電池和燃料電池等暫時只有華中科技大學具備可產業(yè)化的再生技術。雖然電池在使用過程中不會產生有毒有害的物質，但如果不能對廢電池進行正確、有效地處理，將會給環(huán)境帶來極大污染風險隱患和資源浪費。對各種廢電池加以回收再生，不僅可以消除廢電池帶來的各種危害，還能通過資源循環(huán)和高端制造產生新的經濟增長點。
【痛點問題】
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1、廢電池傳統(tǒng)回收模式依賴冶煉技術導致的次生環(huán)境問題；
2、資源化產品形式單一，且資源化產品價值偏低；
3、項目設備投資額度大、投資回報周期長；
4、廢電池運輸等過程中的環(huán)境管理和安全風險。
【解決方案】
本技術摒棄了傳統(tǒng)冶煉模式，建立廢電池回收的第五代技術，包括非冶煉模式的分布式清潔處置技術、廢電池梯次回收利用技術、新型雜質去除與雜質的資源化技術、關鍵材料資源化同步生產高附加值產品的先進制造技術等系列成套技術。目前，工藝所有廢水廢氣廢渣二次污染可以達標處置，高附加值資源化產品經過驗證達到市場標準。
圖1 廢電池回收第五代技術工藝路線圖（以廢鉛酸電池為例）
【技術優(yōu)勢】
1、鉛酸電池的鉛膏對鉛原料的純度要求很高，一般采用高純電解精鉛（純度>99.9990%），傳統(tǒng)冶煉法的再生鉛，其純度無法達到這個要求。而本技術可以直接從再生鉛中獲得電解級的精鉛。
2、本技術提出的制備工藝可以從廢鉛酸電池鉛膏中穩(wěn)定制得高附加值碘化鉛原材料，如圖2所示，通過廢鉛酸電池鉛膏回收制備的碘化鉛三個樣品的XRD圖譜都與標準譜線具有較高的一致性，前期武漢光電國家實驗室對本技術再生鉛制備的碘化鉛進行鈣鈦礦電池測試，試驗結果表明可以替代進口產品。
圖2 廢鉛膏回收制碘化鉛的實物圖與XRD圖
3、二氧化鉛電極是現代電化學環(huán)境工程技術中常用的關鍵電極材料，本技術利用廢鉛膏回收制二氧化鉛電極如圖3所示。
圖3 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽極實物圖
通過X射線衍射儀分析經廢鉛酸電池鉛膏回收制備的鈦基二氧化鉛DSA陽極材料的晶形結構如圖4所示，可以看出，從純鉛電解質和從回收鉛電解質得到的二氧化鉛表現出相同的晶形結構。
圖4 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽極中二氧化鉛中間層α-PbO2與表層β-PbO2的XRD圖
【性能指標】
圖5 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽極與商業(yè)鈦基二氧化鉛DSA陽極電化學高級氧化H酸性能對比
圖6 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽極與IrO2涂層DSA陽極電解污泥脫水性能對比
圖6顯示從廢鉛膏回收料制備二氧化鉛陽極與課題組自制的高效IrO2涂層陽極對比電解污泥脫水性能?？梢钥闯龆弑憩F出了接近的電解脫水性能。
【應用場景】
污染防治、資源循環(huán)、先進制造。
【市場前景】
預期市場包括三個方面：
1、定制化的固廢處置服務，包括廢電池、有害垃圾等。
2、資源化產品銷售，包括高純碘化鉛、磷酸鐵鋰前驅體等。
3、基于再生料的生態(tài)環(huán)境保護電化學工程裝備銷售。
【知識產權】
該技術已申請多項中國發(fā)明專利，下表是部分展示：
