成果推介丨废铅酸蓄电池湿法短流程回收制备高性能铅炭电池技术
发布日期：2023-01-25 浏览量：1
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【技术背景】
据联合国环境规划署报道，全球每年产生约5000万吨的电子废弃物，超过70%的电子废弃物产生于中国，电子废弃物的有效处理及处置已成为全球关注的热点。作为典型的电子废弃物，截止2018年，铅酸蓄电池仍占全部二次电池的55%，拥有最大市场份额。 目前，国内外广泛采用火法冶炼的废铅膏回收再生工艺，温度高达1000°C以上，产生大量挥发性铅尘和SOx，传统火法再生铅引发的“血铅”等环境污染风险受到广泛关注。考虑到电子废弃物具有资源性和污染性的双重特性，如何实现电子废弃物的清洁回收是本领域的难点。 【痛点问题】 1、废铅酸蓄电池铅膏组分复杂，如何实现微量杂质元素（尤其是Fe和Ba元素）与目标Pb元素在回收过程中高效分离是湿法回收的技术挑战； 2、传统铅酸蓄电池存在着活性物质利用率低、能量密度低、循环寿命短等亟待解决的瓶颈问题。 【解决方案】 本技术研发了废铅酸蓄电池铅膏有机酸短流程回收方法及柠檬酸铅两段法焙烧制备新型铅粉方法，进而制备出高性能的铅炭电池，实现含铅组分的高效清洁回收。铅炭电池由于具有电容效应，有望解决传统铅酸蓄电池比能量密度低的不足。 【技术优势】 （1）废铅酸蓄电池铅膏有机酸短流程回收方法，揭示了络合反应驱动的杂质去除机制。 通过调控有机酸废铅膏浸出体系中形成铅-有机酸配合物晶体，可以实现高效液/固分离，并发明低温裂解直接制备用于高性能铅炭电池的超细含碳铅粉的短流程方法。可实现Pb与杂质元素在固/液两相的有效分离以及高效除杂（>99.5%），其中关键元素Fe、Ba去除率>99.5%。 （2）柠檬酸铅两段法焙烧制备新型铅粉的方法，阐明了氧分压调控PbO@C复合含碳铅粉的生成机制。 不同氧分压下低温焙烧制备铅粉中碳残留及转化是影响铅粉物相组成的关键因素，本技术提出柠檬酸铅两段法焙烧大规模制备新型超细铅粉方法，构建了短流程新工艺合成PbO@C复合含碳铅粉制备高能量密度的铅炭电池的新途径，揭示了三维碳结构的亲水性和电解液毛细渗透作用对电解液扩散的提升作用以及对不可逆硫酸盐化的抑制作用。 图2 高性能铅炭电池制备 设计建造了首条废铅膏有机酸湿法回收的吨级中试线，实现了由废铅酸蓄电池铅膏到高性能铅炭电池的高值化利用。 图3 废铅膏有机酸短流程湿法回收的吨级中试线 【技术指标】 
