濕法冶金和常壓治金處理廢電池,在技術上較為成熟,但都具有流程長、污染源多、投資和消耗高、綜合效益低的共同缺點。1996年,日本TDK公司對再生工藝作了大膽的改革,變回收單項金屬為回收做磁性材料。這種做法簡化了分離工序,使成本大大降低,從而大幅度提高了干電池再生利用的效益。近年來,人們又開始嘗試研究開發(fā)一種新的冶金法--真空冶金法:基于廢電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓,在真空中通過蒸發(fā)與冷凝,使其分別在不同溫度下相互分離從而實現綜合利用和回收。由于是在真空中進行,大氣沒有參與作業(yè),故減小了污染。雖然對真空冶金法的研究尚少,且還缺乏相應的經濟指標,但它明顯克服了濕法冶金法和常壓冶金法的一些缺點,因而必將成為一種很有前途的方法。
在廢鉛蓄電池的回收技術中,泥渣的處理是關鍵,廢鉛蓄電池的泥渣物相主要是PbSO4,PbO2,PbO,Pb等。其中PbO2是主要成分,它在正極填料和混合填料中所占重量為41%~46%和24%~28%。因此,PbO2還原效果對整個回收技術具有重要的影響,其還原工藝有火法和濕法兩種?;鸱ㄊ菍bO2與泥渣中的其它組分PbSO4,PbO等一同在冶金爐中還原冶煉成Pb。但由于產生SO2和高溫Pb塵第二次污染物,且能耗高,利用率低,故將會逐步被淘汰。濕法是在溶液條件下加入還原劑使PbO2還原轉化為態(tài)的鉛化合物。已嘗試過的還原劑有許多種。其中,以硫酸溶液中FeSO4還原PbO2法較為理想,并具有工業(yè)應用價值。
還原劑可利用鋼鐵酸洗廢水配制,以廢治廢。Ni-MH電池、新型的鋰離子電池隨著近年手持電話和電子設備的發(fā)展得到了大量的應用。在日本,Ni-MH電池的產量,1992年達1800萬只,1993年達7000萬只,到2000年已占市場份額的近50%。可以預計,在不久的將來,將會有大量的廢Ni-MH電池產生。這些廢Ni-MH電池的正、負極材料中含有許多有用金屬,如鎳、鈷、稀土等。因此,回收Ni-MH電池是十分有益的,有關它們的再生利用技術亦在積極開發(fā)中。
縱觀電池發(fā)展的歷史,可以看出當前世界電池工業(yè)發(fā)展的三個特點,一是綠色環(huán)保電池迅猛發(fā)展,包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等;二是一次電池向蓄電池轉化,這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略;三是電池進一步向小、輕、薄方向發(fā)展。在商品化的可充電池中,鋰離子電池的比能量高,特別是聚合物鋰離子電池,可以實現可充電池的薄形化。正因為鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高,可充且,具備當前電池工業(yè)發(fā)展的三大特點,因此在發(fā)達國家中有較快的增長。電信、信息市場的發(fā)展,特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用,給鋰離子電池帶來了市場機遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的特優(yōu)勢,將逐步取代液體電解質鋰離子電池,而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽為“21世紀的電池”,將開辟蓄電池的新時代,發(fā)展前景十分樂觀。
當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。
在使用鋰電池中應注意的是,電池放置一段時間后則進入休眠狀態(tài),此時容量低于正常值,使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活,只要經過3-5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池,恢復正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒有記憶效應。因此用戶手機中的新鋰電池在激活過程中,是不需要特別的方法和設備的。