廢舊鎳氫電池的資源化.pdf

1、鎳氫電池自1989年問世以來,呈蓬勃發(fā)展之勢(shì)。2005年的中國MH/Ni電池產(chǎn)量超過9.6億只,超過日本成為世界上MH/Ni電池產(chǎn)銷量的第一大國。由于鎳氫電池存在使用壽命的問題,廢舊鎳氫電池因此也將大量產(chǎn)生。廢舊鎳氫電池中含有大量的有價(jià)資源,直接廢棄不僅帶來了資源的浪費(fèi),也會(huì)造成一系列的環(huán)境問題。因此,對(duì)電池中有價(jià)資源的回收再生和循環(huán)利用不僅可以有效緩解資源的緊張,也可以使電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 本文首先總結(jié)歸納了目前廢舊鎳氫電

2、池再生處理的方法。通過對(duì)已有的火法和濕法冶金及其它相關(guān)技術(shù)的論述,指出了它們的優(yōu)缺點(diǎn),提出了基于物理分選和化學(xué)再生聯(lián)用的新型處理工藝。該工藝采用磁選方法把電池外殼、電解液、正負(fù)極材料逐—分離開來,然后使用化學(xué)處理方法把正負(fù)極電極材料再生,使之回復(fù)到電極材料原有的狀態(tài),使電池的循環(huán)生產(chǎn)成為可能。其主要結(jié)論如下： (1)通過磁選分離廢舊鎳氫電池的各組分具有回收率高、重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)五顆廢舊鎳氫電池的處理結(jié)果表明,組成廢舊鎳氫電池

3、電芯的四部分——穿孔鋼帶(負(fù)極片)、正極片、負(fù)極粉和電池隔膜受磁鐵吸引的能力差異明顯,磁性強(qiáng)弱依次為穿孔鋼帶、正極片、負(fù)極粉和隔膜(隔膜無磁性),可以將它們逐—分離。XRD和ICP分析表明,磁選可有效地分離上述四種組分,得到了純凈的負(fù)極片、正極片、負(fù)極粉和隔膜。XRD研究也表明,獲得的純凈儲(chǔ)氫合金中含有少量因?yàn)槠湓谑褂眠^程中氧化產(chǎn)生的La(OH)3和Al(OH)3。 (2)使用分離得到的正極片制備了鋁摻雜α-Ni(OH)2和,

4、β-Ni(OH)2,產(chǎn)率分別達(dá)到99.32％和99.04％。對(duì)合成的正極樣品進(jìn)行XRD測(cè)試,結(jié)果表明鋁摻雜α-Ni(OH)2的結(jié)晶性良好,β-Ni(OH)2的結(jié)晶性較差。對(duì)它們的電化學(xué)性能研究表明,鋁摻雜α-Ni(OH)2樣品的最大放電容量為326mAh·g-1,首次放電容量為255 mAh·g-1,具有優(yōu)良的大電流密度放電性能和電化學(xué)可逆性；β-Ni(OH)2樣品的最大放電容量為271 mAh·g-1,首次放電容量為226 mAh·g

5、-1。所有這些結(jié)果與文獻(xiàn)一致。 (3)對(duì)失效MH/Ni電池的負(fù)極粉進(jìn)行醋酸處理可以除去表面的La(OH)3和Al(OH)3,隨后進(jìn)行熱處理可以再生儲(chǔ)氫合金粉,其平均回收率為91.2％。對(duì)再生合金粉進(jìn)行XRD測(cè)試,結(jié)果表明其結(jié)構(gòu)不變?nèi)詾锳B5型儲(chǔ)氫合金。恒流充放電研究發(fā)現(xiàn),如上方法得到的再生合金粉的電化學(xué)性能較未經(jīng)處理的失效合金粉有了很大程度的提高,再生合金粉的前20次循環(huán)最大放電比容量為292.8mAh·g-1,容量保持率為8