徐盛明：构建镍钴废料深度预处理
时间:2017-04-05 14:21 作者:冉芬
电池联盟（冉芬 北京报道） 在3月29日举办的“2017第五届汽车动力蓄电池回收再生暨二次电池回收与再生技术研讨会”上，清华大学徐盛明教授做了题为《基于功能材料导向的镍钴废料循环利用研究》主题演讲。
 我现在给大家讲三个方面的工作： 第一，典型的镍钴废料的处理。 镍钴是我们国家很重要的战略技术资源，其实镍钴，特别是钴，我们国家90%的钴都是来自于非洲等其他的国家，现在我们的锂离子电池，刚才上午在北京市科委讨论锂离子电池回收的问题，光北京市去年就有11万辆电动汽车，我们相当部分的镍钴催化剂，总之镍钴的回收具有重要的意义。 其实国内外对镍钴的回收做了大量的工作，有很多，包括我们各种各样的工艺，直接溶炼等等，主要侧重点是贵金属的回收，主要包括镍、钴等回收，实际上采用了很多废催化剂，主要就是含有硫化物等，没有这么利用，我后面会简单的带一句，这是两个重点项目。 现在我们想要做的工作是什么呢，我向大家介绍的，就是以废锂离子电池和废催化剂，首先通过预处理，刚刚不是有很多老师都讲了，怎么能把它预处理好，把它工业化拓开，我们系统开发包括废催化剂等等，我们以资源整体回收利用作为考虑，我们专家也提到了锂的回收，我这个项目相当来说没有讲很大的范围，每一个小的，大家整个回收的过程贯穿一下，因为原料是2008年我们转让给邦普以后，2009年投产。 我们从科学性上来讲，构建一个镍钴废料深度的预处理，获得活性物质，从标准组份的分配、提取，这是功能材料的导向。其次解决这个过程的问题，首先从科学问题的去化，用这些手段解决这些科学问题，重点解决几个关键环节的工作，从而构建一个镍钴废料中的有价金属高效提取的体系。因为这两个是国家的重点项目。 第二，简单介绍一下我们废旧锂离子电池的预处理它的一些材料制备的情况。目前虽然有很多很多的方法，但是提取的时候有一些问题，用PVDF把正极材料黏附在一起了，负极也是用碳什么黏附在一起，以前一般来说用碱来处理，我们有很多专利，因为PVDF还有DMF等等这些溶剂是非常好的，但是溶了以后就黏呼呼的没法再用，成本也高，并且PVDF这些玩意是极性很高，除了铁不溶以外，所有的全都溶。这样我们成本就不用高，一定要用，刚刚我们王总说有一些方法，我也不办工厂，也不深究这些东西，我就讲我们好多年前做的工作说一下，后来发表了。 这个流程，像锂离子电池镍氢的，现在燃料油很多成本，另外刚开始在邦普建立的时候转让给邦普的时候，也是用了10%左右的氢氧化钠溶掉，但实际上溶掉过程中间，溶了我们讲相当于我们和面条一样，面多了加水，水多了加面，不过揉面的时候就是这样反而不行，这样我们消耗大量的酸碱，碱加多了我们要用酸碱中和，这样不合适。氢氧化铝出来以后我们堆了一房子，看起来非常白，很白的氢氧化铝，但很遗憾，当时我那个同学在科力清（音）做老总，我们不要钱，拉走，最后拉走以后，说做了阻燃剂氢氧化铝，他说不行，这个玩意好像重金属出来的，好像一检测重金属不太合格，满足不了建筑的要求，所以没有办法了，最后想的不能溶掉了。 另外我们看一下，以前特别是我们的三元材料，以前我们做的时候是没有回收锂的，现在锂去年最疯狂的时候到了17万/吨，14万，现在13万/吨，所以现在用那些东西萃取之类的都搞了，所以成本大概3万多，他们也能赚钱，所以在几个盐湖上弄，假如我们要按照工信部发展500万新能源汽车的话，我们国家是远远不够的。现在我们拿特斯拉乱一下，我们三种主要金属的含量，一辆车大概45公斤的碳酸锂，另外还有11公斤的钴，我们中国的钴储量才4万吨可开采的，所以是没有办法用的，另外中国的石墨是比较多的。 相似元素的分离成本还是比较高的。我们现在的工艺，为什么以前大家都采用的比较高，因为他们现在产生的工艺都是分离的工艺，这样我们分离一次至少要6千以上的成本，就是一个一个的，所以现在，当然我们怎么能避开这个工艺。 现在看看我们预处理的结果怎么样，我们做的很多工作都发表了。 正极集流体，因为以前我们不知道怎么来烧，最后我们想了想，深层次的，一般工厂就把它弄出来烧一下、试一下，再烧一下、试一下，因为这个相对来说不太精确，我们想从理论上把它弄一下，大概需要多少温度，它的产物是什么。按照TG—MS的测试分析，测具体成份是什么，我们照一下照片大概是什么，包括我们的温度怎么样，实际上温度肯定不能到600度，时间也不能小于太长，假如我们弄完以后，把它搞完以后振动振动，得出就是非常漂亮的，现在邦普公司铝箔、铜箔90%都卖掉了，这就是我们核心的，正极的、负极的。得出的结果，铝箔分离的完全彻底，基本上没有什么，振荡出来以后，铜箔也是分别振荡。这是我们元素的扫描，看怎么分布的。 结果给大家展示一下就可以了。这是我们的铜箔，出来的时候干干净净的，现在工厂都已经工业化了。这个就是预处理过程对后续金属提取的影响，为什么呢？因为我们的钴是三价的，这样我们要还原，我们烧一烧以后，还原回烧本身有一点碳等预处理，这样就可以减少我们的还原剂的酸的容量，对金属的提取。结果，经过预处理以后可以打幅度的减少过氧化氢的用量，一般我们做实验过氧化氢比较好，好处就是不带入其他的杂质和离子，对后面的处理比较好。 另外，我们对过渡金属组分的共萃。我们现在的原料含镍、含钴、含锰，这个原料的处理，但是有一个特点，含锰、含镁70%以上，所以含镁也很高，因为现在我们也在做的一个工作，包括现在很多国内的公司，做三元材料的也采用这个东西。这就是我们采用共萃的结果，包括我们萃取剂的选择。这个我们都以后在美国的杂志上发表了。 这是我们的实验结果，有些最佳的条件等等。 这样我们出来以后通过萃取，最后我们得到的，包括萃取每个元素大概几级，这样都能够全部实现。 另外我们的锂资源综合回收，刚刚有教授问锂是不是回收了？我们锂确实也回收了，其实这个锂从哪里去了呢？锂的70%是留在溶液里面，留在萃取液，有20%左右共萃中间萃取，共萃在三元材料构成低的时候，这部分锂又进了水溶液里面，基本上不会带走，所以不会共存，所以这样我们的锂又可以通过配液过来，基本上我们能会收到80%左右吧，这就是我们锂离子电池的品质。 邦普在25日开工了10万吨锂电池回收项目，年产三元前驱3.6万吨，回收碳酸锂7千吨。 我们共沉积，怎么沉积，晶体怎么长大的，我们发表在了杂志上。这是共沉积的热力学的情况进行的基本的研究。 我们制备了各种类型的前躯体，现在我的学生基本上81333、811、622等等根据原料不同，根据我们的需求都能做。 后来我们把这些ETX等等，因为我们发表了一些杂志，他们要求我们是不是能把，我们再生的严肃和一般的概念，回收的这个产品是不是产品质量差一点，说你给我好好分析一下，因为审稿人没办法，看到我们的性能都是一样的，说怎么可能，你们看一看是不是有什么问题，最后要求我们ETX、XPS等等让我们好好的做一些分析，最后我们做了一些分析。当然做分析有好处，对我们来说有很多的进步。 这是三元材料过渡材料平均价态之类的。 对进行一些小结。我们通过控制，温度、时间等等，我们实现了废旧锂离子电池物质的金属箔片的深度分离，废旧锂离子电池正极集流体在600度。预处理分离得到的铜箔和铝箔可作为产品直接回收利用。预处理可显著减少后续浸出过程中还原剂的使用量，降低浸出成本。 我们探讨了预处理的条件，并且制备回收了锂，成功的实现了谈碳酸锂的再生制备。 简单的过一下废催化剂，镍钴吹我们怎么做呢？凡是镍钴催化以后再做成前躯体配置，在座肯定有很多的老板，电池不是不够嘛，是不是一定做镍钴材料，不一定，所有只要含镍钴的东西都行，因为这几各类型我们都做了，包括我们矿的原料，包括废催化剂，把镍钴制备以后都可以做成材料，没问题。 我们的石油催化剂里面有一些硫化物，这就是为什么变成危险催化剂，含有20%的油，不能控制温度，为什么说我们废催化剂不能烂烧，因为一烧通过热力学就可以看。 来源:电池联盟 (责任编辑：admin) |
