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镍氢电池回收的结构与原理 镍氢电池正极活性物质为Ni（OH）2（称NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金（电极称储氢电极），电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等，不同工艺制备的电极在容量、大电流放电性能上存在较大差异，一般根据使用条件不同的工艺生产电池。通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。充放电化学反应如下 [1] ： 正极：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e- 负极：M+H2O+e-=MHab+OH- 总反应：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH 注：M：氢合金；Hab：吸附氢；反应式从左到右的过程为充电过程；反应式从右到左的过程为放电过程。 充电时正极的Ni（OH）2和OH-反应生成NiOOH和H2O，同时释放出e-一起生成MH和OH-，总反应是Ni（OH）2和M生成NiOOH，储氢合金储氢；放电时与此相反，MHab释放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni（OH）2和OH-。电池的标准电动势为1.319V。
新能源车销售快速增长，动力电池装机强劲。自2014年开始有私人购买起，我国的新能源汽车经历了快速发展，产销量呈现高速增长趋势。根据中汽协的统计数据，2018年全年新能源汽车销售量达到125.6万辆，是2014年销售量的16.8倍，2014-2018年均复合增长率达到102.5%。根据《汽车产业中长期发展规划》，到2020年新能源汽车年产销目标将达到200万辆，而2018年销量已经完成目标的62.5%，超过规划目标预期，我们认为在政策鼓励、渗透率不断的利好背景下，新能源车有望继续快速发展，预计到2020年销量有望超过230万辆。 废旧动力电池若未妥善处置将存在较大的环境风险。锂离子动力电池外层为塑料、铝、铁质外壳包裹，内层包括正极、负极活性物质、铝或铜箔集流体、粘接剂和聚乙烯或聚丙烯多孔隔膜材料、电解液及其电解质盐等多种物质及化学材料。动力电池主要材料中虽然不含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但在正极、电解液等多种材料中也含有钴、镍、铜、锰、有机碳酸酯等具有一定毒害性的化学物质，部分难降解的有机溶剂及其分解和水解产物会对大气、水、土壤造成严重污染并对生态系统产生破坏；钴、镍、铜等重金属在环境中的富集效应终会对人类带来损害。 可回收的有价金属具备资源价值。从锂电池所含主要材料及化学物质可以看出，动力电池中含有大量可回收的高价值金属，如锂、钴、镍等，回收后能够产生较大的经济效益。与此同时，回收的金属能够在一定程度上增加部分材料在国内的供给来源，具备经济性。
锂电池回收技术主要分为废旧磷酸铁锂电池回收技术、废旧三元电池回收技术。废旧磷酸铁锂电池回收技术是以废旧磷酸铁锂电池为原料经放电、拆解破碎、酸浸、除杂等工序制备氯化锂溶液，后进入氯化锂生产系统制备无水氯化锂、电池级碳酸锂、氢氧化锂等产品；废旧三元电池回收技术以废旧三元锂电池为原料，经放电、初破碎、粉选、酸浸、除杂、沉锂等工序得到镍钴锰净化液；镍钴锰净化液经共沉淀、压滤分离、干燥等工序步骤制备三元前驱体，生产过程对萃取剂及副产物进行分离，减少了物耗，提高了资源的回收率，降低了三废处理成本。锂电池回收市场发展趋势2017年，全球新能源汽车总销量超过了142万辆，累计销售突破了340万辆。截至2017年底，我国新能源汽车累计销量达到180万辆，在全球累计销量中超过50％。其中2017年新能源汽车销售77．7万辆，同比增长53．3％。其中，纯电动汽车销售65．2万辆，同比增长59．6％。动力电池寿命一般为5~8年。随着我国新能源汽车的产量和保有量不断攀升，动力电池将在2020年左右达到报废小高峰。据统计，从2002~2006年我国废旧锂离子电池报废数量大约为200~500吨/年，预计到2020年，全球锂离子电池报废量为32.2GWh，约50万吨，其中我国累计锂离子电池报废量为12~20万吨，这些报废的电池应该如何处置已成为一个不容小觑的问题。一方面，废旧锂离子电池含有多种有害物质，如有机溶剂，重金属和有毒气体。另一方面废旧锂离子电池的正极材料，通常含有锂、钴、镍、锰及铁、铝等有价金属元素。规模庞大的动力锂电池市场伴生的将是锂电池回收和下游梯次利用行业机遇，发展锂电池回收和梯次利用在避免资源浪费和环境污染的同时也将产生可观的经济效益和投资机会。根据测算，从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属所创造的市场规模将会在2018年开始爆发，2018年达到52亿元，2020年达到136亿元，2023年将超过300亿。因此，开展废旧锂电池回收技术研究意义重大，一方面可以解决废旧锂电池导致的环境污染问题；另一方面可以回收锂、镍、钴、锰等有价金属元素，实现资源综合循环利用，缓解锂资源紧张局面。
本发明涉及新能源材料锂电池资源化回收处理领域，尤其是一种锂电池回收处理的方法。背景技术：锂离子电池由于工作电压高、体积小、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点，得到广泛的认可。随着2014年我国逐渐普及新能源车，其销量预计在2020年将达到200万辆。一般而言，当电池容量衰减到60～80％左右，便达到设计的使用寿命，急需进行替换，新能源车电池的有效寿命在4～6年左右，也就是说，在未来2年内必将迎来大规模的动力电池报废阶段。废弃锂离子电池中通常含钴5～15％、锂2～7％、镍0.5～2％，其回收再利用价值相对较高。另外，废弃锂离子电池中还含有六氟磷酸锂等有毒物质，会对环境和生态系统造成严重污染，钴、锰、铜等重金属通过积累作用也会由生物链危害人类自身，极具危害性。因此随着锂离子电池应用广泛性，对锂离子电池进行回收处理以减少对环境造成的污染、缓解资源匮乏等问题，具有重要的社会意义和经济意义。而如何回收率是值得研究的方向。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提出了一种锂电池回收处理的方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：锂电池回收处理的方法，包括以下步骤：1)将废旧锂电池放电后剪切破碎并进行分离，得到悬浮液；2)将步骤1)得到的悬浮液与无机酸、过氧化氢混合进行浸取，得酸化浸出液；3)将步骤2)得到的酸化浸出液进行沉积后，对其进行过来膜处理，后得到包含li+的溶液；步骤3)中的过滤膜处理的步骤具包括：过滤预处理、超滤处理、陶瓷纳滤、耐酸过滤处理；耐酸碱过滤处理的膜材料为陶瓷和/或高分子聚合物。经超滤处理分离颗粒的分子量大于500，粒径大于10nm；陶瓷纳滤以及酸碱过滤处理对沉积后的酸化浸出液进行分离、浓缩，旨在使所产水达到回收标准。步骤3)中过滤预处理包括除浊度、除悬浮物、降温和调ph。步骤3)中沉积为草酸法化学沉积和/或电沉积。步骤2)中无机酸为盐酸或或硝酸，不选用硫酸、磷酸是因为多元酸在后面采用纳滤处理时无法将锂和镍钴锰分开。无机酸的浓度为1～8mol/l。步骤2)中过氧化氢的浓度为1～10％。优选地，过氧化氢的浓度为2～4％。无机酸与过氧化氢的摩尔比为2.5～20:1。电沉积时，沉积条件为电流密度20～55ma/cm2，ph＝1.5～5.5，温度35～60℃。步骤2)中在浸取的搅拌时间为0.5～12h，转速为50～400r/min。本发明提供的上述回收处理方法可用于正极材料为li(ni、co、mn)o2、li2mno3、limn2o4、lifepo4等的锂电池回收，因此悬浮物溶液的正极材料成分为li(ni、co、mn)o2、li2mno3、limn2o4、lifepo4等。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明回收处理系统采用先进的综合回收工艺将废旧锂电池材料从分离、浓缩、到提纯，并利用化学沉淀/电沉积和耐酸碱的纳滤/反渗透膜处理，将废旧锂电池进行了充分的资源化回收处理。本发明的陶瓷纳滤具有高抗污、高耐压、耐油、耐酸碱、耐有机溶剂等优势，同时结合耐酸碱过滤的高耐酸/碱特种膜，具有明显的应用优势，可避免重复调ph值。本发明的锂电池回收处理方法的资源回收率可达99％，产物成分纯净；同时很大程度上降低了能耗，环保效益明显；本发明的锂电池回收处理方法易于控制、操作简单；经本发明的方法所产的水质可达到纯水的标准，有效地避免了大量水资源的浪费。附图说明图1为本发明锂电池回收处理方法的流程示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1锂电池回收处理的方法，包括以下步骤：1)将废旧锂电池放电后剪切破碎并进行分离，得到悬浮液。2)将步骤1)得到的悬浮液与1mol/l的hf、4％的h2o2混合并搅拌以进行浸取，搅拌时间为0.5h，转速为400r/min，得酸化浸出液；需要说明的是，实施例1-4中的加酸比例根据悬浮液中的阳离子量来确定，分子量计算确保将镍钴锰锂等全部浸出，并保证有3～10％的富裕量；另外，无机酸与双氧水的加入摩尔比为2.5:1。3)对酸化浸出液进行依次进行除浊度、除悬浮物、降温和调节ph值、超滤处理、陶瓷纳滤处理、耐酸碱过滤处理，得到包含li+的溶液，本实施例的回收率为92％。实施例2锂电池回收处理的方法，包括以下步骤：1)将废旧锂电池放电后剪切破碎并进行分离，得到悬浮液。2)将悬浮液与8mol/l的、2％的h2o2混合并搅拌以进行浸取，搅拌时间为12h，转速为50r/min，得酸化浸出液，无机酸与双氧水的加入摩尔比为20:1。3)再对其进行依次进行除浊度、除悬浮物、降温和调节ph值、超滤处理、陶瓷纳滤处理、耐酸碱过滤处理，得到li+溶液，本实施例的回收率为91％。实施例3锂电池回收处理的方法，包括以下步骤：1)将废旧锂电池放电后剪切破碎并进行分离，得到悬浮液；2)将悬浮液5mol/l的盐酸、3％的h2o2混合并搅拌以进行浸取，搅拌时间为6h，转速为250r/min，得酸化浸出液，无机酸与双氧水的加入摩尔比为10:1；3)将酸化浸出液进行电沉积，沉积条件为电流密度20ma/cm2，ph＝5.5，温度35℃；再对其进行依次进行除浊度、除悬浮物、降温和调节ph值、超滤处理、陶瓷纳滤处理、耐酸碱过滤处理，得到li+溶液，本实施例的回收率为99％。实施例4锂电池回收处理的方法，包括以下步骤：1)将废旧锂电池放电后剪切破碎并进行分离，得到悬浮液；2)将悬浮液与3mol/l的硝酸、2.2％的h2o2混合并搅拌以进行浸取，搅拌时间为8h，转速为320r/min，得酸化浸出液，酸与双氧水的加入摩尔比为7:1；3)将酸化浸出液进行电沉积，沉积条件为电流密度55ma/cm2，ph＝1.5，温度60℃；再对其进行依次进行除浊度、除悬浮物、降温和调节ph值、超滤处理、陶瓷纳滤处理、耐酸碱过滤处理，得到li+溶液，本实施例的回收率为95％。实施例1-4步骤3)中除浊度、除悬浮物、降温和调节ph值的指标值详见表1：表1：本发明在预处理压滤、陶瓷纳滤处理后不需再一次进行浸取，浸出的目的是将金属氧化物转化成离子，成为离子状态后都不需要再浸取。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。