锂电池的回收与处理技术分析

材料

系、部：安全与环境工程学院环境工程系

学生姓名：***

指导教师：***

职称：讲师

专业：环境工程

班级：环本1002

学号：***********

201 届毕业设计（论文）课题任务书系：专业：

湖南工学院201 届毕业设计（论文）指导教师评阅表系：

湖南工学院201 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩

评定表

系（公章）：

说明：最终评定成绩＝a+b，两个成绩的百分比由各院、系自己确定，但应控制在给定标准的10％左右。

摘要

随着电子技术的发展以及电子产品的普及,锂电池已成为人们生活中不可或缺的电源工具.不论是日常生活中用到的遥控器,钟表,还是人们出行用到的电动车,都离不开锂电池.由于很多锂电池使用寿命比较短,随意的丢弃会对环境造成非常消极的影响,因此严格规范锂电池的回收处理技术既是十分必然的同时又是意义非凡的.本文初步介绍了锂电池的种类,组成结构,以及国内外对锂电池回收处理的概况,也提出了一些可行的处理技术对锂电池进行回收处理.

关键词 :锂电池,回收处理,处理工艺,

目录

一概况分析 (9)

1.1 锂电池的目前情况 (9)

1.2 锂电池的危害 (11)

1.3 锂电池回收处理的重要性 (13)

二国内外废电池回收处理概况 (13)

2.1 欧美日等国电池回收已具相当规模 (13)

2.2我国电池回收量少、网络缺、水平底 (14)

三设计范围 (15)

四锂电池的回收和处理工艺 (16)

五设备选型 (16)

六其他需要说明的问题 (21)

参考文献 (21)

一概况分析

1 .1锂电池的目前情况

1.1.1锂电池简介

锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。最早得以应用于心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得起植入人体的搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数位相机、手表中。

1.1.2 锂电池的早期研究

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行薄膜电池的研究。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的行动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的污染。

1.1.3 锂电池的后期发展

1 1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。

2. 1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料.[2]

3 1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的

R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

4 1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

5 1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

6 1991年索尼公司与TUSAME 昭和重工发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

7 1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是，锂电池多数是二次电池，也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。

后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即

我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上，人们把锂离子电池也称为锂电池，但这两种电池是不一样的。现在锂离子电池已经成为了主流。

1.2 锂电池的危害

日益增长的垃圾产量正在使我们居住的星球超负荷运转，层出不穷的公害事件、"垃圾围城"早已为我们敲响了警钟。如何实现无害化、减量化、资源化已是当务之急。"放错了地方的资源"是近年来人们对垃圾的重新认识。实行垃圾分类将使能够回收的垃圾废物实现物尽其用，变废为宝。

就体积和重量而言，废锂电池在生活垃圾中是微不足道的，但它的害处却非常大，；锂电池中含有汞、镉、铅等重金属物质。汞具有强烈的毒性，铅能造成神经紊乱、肾炎等；镉主要造成肾损伤以及骨疾－骨质疏松、软骨症及骨折。若把废锂电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，惨出的重金属可能污染地下水和土壤。

锂电池在我们生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我们生活和工作的每一个角落。WALKMAN、BP机、移动电话、照相机、计算器。目前，全国的锂电池消费量在70亿只左右。据预测，到2000年仅BP机的锂电池用量就将达到15.5亿只。这些锂电池若未得到妥善处理，将直接或间接地危害人们的身体健康。实施并倡锂电池分类收集活动