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成果推介丨廢鉛酸蓄電池濕法短流程回收制備高性能鉛炭電池技術(shù)

發(fā)布日期：2023-01-25 瀏覽量：1

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【技術(shù)背景】

據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署報(bào)道，全球每年產(chǎn)生約5000萬(wàn)噸的電子廢棄物，超過(guò)70%的電子廢棄物產(chǎn)生于中國(guó)，電子廢棄物的有效處理及處置已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。作為典型的電子廢棄物，截止2018年，鉛酸蓄電池仍占全部二次電池的55%，擁有最大市場(chǎng)份額。

目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用火法冶煉的廢鉛膏回收再生工藝，溫度高達(dá)1000°C以上，產(chǎn)生大量揮發(fā)性鉛塵和SOx，傳統(tǒng)火法再生鉛引發(fā)的“血鉛”等環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)受到廣泛關(guān)注?？紤]到電子廢棄物具有資源性和污染性的雙重特性，如何實(shí)現(xiàn)電子廢棄物的清潔回收是本領(lǐng)域的難點(diǎn)。

【痛點(diǎn)問(wèn)題】

1、廢鉛酸蓄電池鉛膏組分復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)微量雜質(zhì)元素（尤其是Fe和Ba元素）與目標(biāo)Pb元素在回收過(guò)程中高效分離是濕法回收的技術(shù)挑戰(zhàn)；

2、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池存在著活性物質(zhì)利用率低、能量密度低、循環(huán)壽命短等亟待解決的瓶頸問(wèn)題。

【解決方案】

本技術(shù)研發(fā)了廢鉛酸蓄電池鉛膏有機(jī)酸短流程回收方法及檸檬酸鉛兩段法焙燒制備新型鉛粉方法，進(jìn)而制備出高性能的鉛炭電池，實(shí)現(xiàn)含鉛組分的高效清潔回收。鉛炭電池由于具有電容效應(yīng)，有望解決傳統(tǒng)鉛酸蓄電池比能量密度低的不足。

【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】

（1）廢鉛酸蓄電池鉛膏有機(jī)酸短流程回收方法，揭示了絡(luò)合反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的雜質(zhì)去除機(jī)制。

通過(guò)調(diào)控有機(jī)酸廢鉛膏浸出體系中形成鉛-有機(jī)酸配合物晶體，可以實(shí)現(xiàn)高效液/固分離，并發(fā)明低溫裂解直接制備用于高性能鉛炭電池的超細(xì)含碳鉛粉的短流程方法?？蓪?shí)現(xiàn)Pb與雜質(zhì)元素在固/液兩相的有效分離以及高效除雜（>99.5%），其中關(guān)鍵元素Fe、Ba去除率>99.5%。

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圖1 廢鉛膏濕法回收除雜

（2）檸檬酸鉛兩段法焙燒制備新型鉛粉的方法，闡明了氧分壓調(diào)控PbO@C復(fù)合含碳鉛粉的生成機(jī)制。

不同氧分壓下低溫焙燒制備鉛粉中碳?xì)埩艏稗D(zhuǎn)化是影響鉛粉物相組成的關(guān)鍵因素，本技術(shù)提出檸檬酸鉛兩段法焙燒大規(guī)模制備新型超細(xì)鉛粉方法，構(gòu)建了短流程新工藝合成PbO@C復(fù)合含碳鉛粉制備高能量密度的鉛炭電池的新途徑，揭示了三維碳結(jié)構(gòu)的親水性和電解液毛細(xì)滲透作用對(duì)電解液擴(kuò)散的提升作用以及對(duì)不可逆硫酸鹽化的抑制作用。

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圖2 高性能鉛炭電池制備

設(shè)計(jì)建造了首條廢鉛膏有機(jī)酸濕法回收的噸級(jí)中試線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了由廢鉛酸蓄電池鉛膏到高性能鉛炭電池的高值化利用。

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圖3 廢鉛膏有機(jī)酸短流程濕法回收的噸級(jí)中試線(xiàn)

【技術(shù)指標(biāo)】 

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