鉅大LARGE | 點擊量:1592次 | 2020年04月02日
廢鎳氫電池的回收方法
將失效MH/Ni電池外殼剝開,從電池芯中分選出負(fù)極片,用超聲波震蕩和其它物理方法,得到失效負(fù)極粉,再經(jīng)化學(xué)處理得到處理后的負(fù)極粉,將此負(fù)極粉壓片,在非自耗真空電弧爐中反復(fù)熔煉3~4次。除去熔煉鑄錠表面的氧化層,將其破碎,混合均勻后,用ICP方法測其混合稀土、鎳、鈷、錳、鋁各元素的百分含量,根據(jù)儲氫合金元素流失的不同,以鎳元素的含量為基準(zhǔn),補充其它必要元素,再進(jìn)行冶煉,最終得到性能優(yōu)良的回收合金。一、失效負(fù)極合金粉的回收處理
將失效MH/Ni電池外殼剝開,從電池芯中分選出負(fù)極片,用超聲波震蕩和其它物理方法,得到失效負(fù)極粉,再經(jīng)化學(xué)處理得到處理后的負(fù)極粉,將此負(fù)極粉壓片,在非自耗真空電弧爐中反復(fù)熔煉3~4次。除去熔煉鑄錠表面的氧化層,將其破碎,混合均勻后,用ICP方法測其混合稀土、鎳、鈷、錳、鋁各元素的百分含量,根據(jù)儲氫合金元素流失的不同,以鎳元素的含量為基準(zhǔn),補充其它必要元素,再進(jìn)行冶煉,最終得到性能優(yōu)良的回收合金。
二、失效MH/Ni電池負(fù)極合金的回收
將失效負(fù)極粉采用化學(xué)處理的方法,利用處理液對合金表面的浸蝕,破壞合金表面的氧化物,但又要使合金中未氧化的其它元素及導(dǎo)電劑受到的浸蝕影響降至最小。采用05molL-1的醋酸溶液,將失效合金粉在室溫下處理0.5h,再用蒸餾水洗滌、真空條件下干燥。結(jié)果看出,AB5型儲氫合金的主體結(jié)構(gòu)沒有變,仍屬于CaCu5型六方結(jié)構(gòu),但負(fù)極粉中Al(OH)3和La(OH)3的雜相基本完全消失,說明這些氧化物經(jīng)化學(xué)處理后,表面的氧化物幾乎完全被溶解掉。將化學(xué)處理后的失效負(fù)極粉與制作電池用的原合金粉以及未經(jīng)化學(xué)處理的失效合金粉,做充放電性能對比,經(jīng)過化學(xué)處理的失效負(fù)極粉的放電比容量比未經(jīng)化學(xué)處理的失效負(fù)極粉高23mAhg-1,說明經(jīng)過化學(xué)處理以后,由于表面氧化物被大部分除去,使失效負(fù)極粉中儲氫合金的有效成分增加。
XPS測試結(jié)果表明,負(fù)極粉表面鎳原子的濃度由化學(xué)處理前的6.79%升高到9.30%,這說明經(jīng)過化學(xué)處理以后,合金的表面形成了具有較高電催化活性的富鎳層,這不但提高了儲氫電極的電催化活性,而且也提供了氫原子的擴散途徑,因而使電極的放電性能提高。但經(jīng)過化學(xué)處理的失效負(fù)極粉與制作電池用的原合金粉相比較,放電比容量仍低90mAhg-1,一方面可能是由于合金的氧化不僅僅是局限于表面,也可能會深入到合金的內(nèi)部,化學(xué)處理僅僅是將表面的氧化物除去,顆粒內(nèi)部的深層氧化并沒有被完全除去)另一方面可能是由于合金的粉化使比表面積增大,同時使合金與O2反應(yīng)以及受電解液的腐蝕更加容易,兩方面原因共同作用導(dǎo)致合金的放電性能下降。所以,僅僅通過化學(xué)處理的方法并不能使失效負(fù)極恢復(fù)功能,還需進(jìn)行熔煉處理。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
將上述經(jīng)過化學(xué)處理的負(fù)極粉,于非自耗電弧爐中進(jìn)行第一次冶煉。將所得合金鑄錠拋光,去除表面雜質(zhì)后,分析各元素含量,結(jié)果可以看出合金中的元素含量偏離原合金,鎳含量遠(yuǎn)大于原合金粉中的鎳含量,這是因為在制作電極的過程中加入鎳粉做導(dǎo)電劑,為了有效的利用它,以它為基準(zhǔn),調(diào)整其它元素的含量使其符合組成為MmNi3.5Co0.7Mn0.4Al0.3的各元素的配比,進(jìn)行第二次冶煉。冶煉后,將得到的合金鑄錠破碎,研磨后,測其結(jié)構(gòu),為CaCu5型,沒有其它雜相生成。
將回收的合金粉做充放電性能測試,可以看出,回收合金粉的放電容量比失效負(fù)極粉高約100mAhg-1,與原合金粉的放電容量相比基本相同,并且回收合金粉的放電平臺壓比原合金粉的放電平臺壓高約20mV左右,這可能是由于合金回收的過程中經(jīng)過數(shù)次熔煉,使合金的成分和微觀結(jié)構(gòu)得到了改善的原因。
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