【技術(shù)背景】
第五代廢電池回收技術(shù)包括廢鉛酸電池、廢鋰離子電池、廢燃料電池等廢電池的污染防治、清潔資源化、先進(jìn)制造技術(shù)。各種廢電池含有重要的戰(zhàn)略資源，而目前廢電池回收市場(chǎng)缺口巨大，比如我國(guó)每年廢鉛酸電池500萬(wàn)噸左右，而實(shí)際循環(huán)220萬(wàn)噸左右；隨著新能源汽車保有量的快速增長(zhǎng)，鋰離子電池理論回收量達(dá)到47.8萬(wàn)噸，但是實(shí)際可統(tǒng)計(jì)的真實(shí)回收量?jī)H為19.6萬(wàn)噸，占比僅為41%；新興的鈉離子電池和燃料電池等暫時(shí)只有華中科技大學(xué)具備可產(chǎn)業(yè)化的再生技術(shù)。雖然電池在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，但如果不能對(duì)廢電池進(jìn)行正確、有效地處理，將會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大污染風(fēng)險(xiǎn)隱患和資源浪費(fèi)。對(duì)各種廢電池加以回收再生，不僅可以消除廢電池帶來(lái)的各種危害，還能通過(guò)資源循環(huán)和高端制造產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
【痛點(diǎn)問(wèn)題】
1、廢電池傳統(tǒng)回收模式依賴冶煉技術(shù)導(dǎo)致的次生環(huán)境問(wèn)題；
2、資源化產(chǎn)品形式單一，且資源化產(chǎn)品價(jià)值偏低；
3、項(xiàng)目設(shè)備投資額度大、投資回報(bào)周期長(zhǎng)；
4、廢電池運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的環(huán)境管理和安全風(fēng)險(xiǎn)。
【解決方案】
本技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)冶煉模式，建立廢電池回收的第五代技術(shù)，包括非冶煉模式的分布式清潔處置技術(shù)、廢電池梯次回收利用技術(shù)、新型雜質(zhì)去除與雜質(zhì)的資源化技術(shù)、關(guān)鍵材料資源化同步生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)等系列成套技術(shù)。目前，工藝所有廢水廢氣廢渣二次污染可以達(dá)標(biāo)處置，高附加值資源化產(chǎn)品經(jīng)過(guò)驗(yàn)證達(dá)到市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 廢電池回收第五代技術(shù)工藝路線圖（以廢鉛酸電池為例）
【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
1、鉛酸電池的鉛膏對(duì)鉛原料的純度要求很高，一般采用高純電解精鉛（純度>99.9990%），傳統(tǒng)冶煉法的再生鉛，其純度無(wú)法達(dá)到這個(gè)要求。而本技術(shù)可以直接從再生鉛中獲得電解級(jí)的精鉛。
2、本技術(shù)提出的制備工藝可以從廢鉛酸電池鉛膏中穩(wěn)定制得高附加值碘化鉛原材料，如圖2所示，通過(guò)廢鉛酸電池鉛膏回收制備的碘化鉛三個(gè)樣品的XRD圖譜都與標(biāo)準(zhǔn)譜線具有較高的一致性，前期武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)本技術(shù)再生鉛制備的碘化鉛進(jìn)行鈣鈦礦電池測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
圖2 廢鉛膏回收制碘化鉛的實(shí)物圖與XRD圖
3、二氧化鉛電極是現(xiàn)代電化學(xué)環(huán)境工程技術(shù)中常用的關(guān)鍵電極材料，本技術(shù)利用廢鉛膏回收制二氧化鉛電極如圖3所示。
圖3 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽(yáng)極實(shí)物圖
通過(guò)X射線衍射儀分析經(jīng)廢鉛酸電池鉛膏回收制備的鈦基二氧化鉛DSA陽(yáng)極材料的晶形結(jié)構(gòu)如圖4所示，可以看出，從純鉛電解質(zhì)和從回收鉛電解質(zhì)得到的二氧化鉛表現(xiàn)出相同的晶形結(jié)構(gòu)。
圖4 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽(yáng)極中二氧化鉛中間層α-PbO2與表層β-PbO2的XRD圖
【性能指標(biāo)】
將從回收鉛制得的鈦基二氧化鉛陽(yáng)極與市面上購(gòu)買的鈦基二氧化鉛陽(yáng)極進(jìn)行性能測(cè)試對(duì)比對(duì)H酸進(jìn)行高級(jí)氧化，發(fā)現(xiàn)二者表現(xiàn)出接近的性能。
圖5 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽(yáng)極與商業(yè)鈦基二氧化鉛DSA陽(yáng)極電化學(xué)高級(jí)氧化H酸性能對(duì)比
圖6 廢鉛膏回收制二氧化鉛DSA陽(yáng)極與IrO2涂層DSA陽(yáng)極電解污泥脫水性能對(duì)比
圖6顯示從廢鉛膏回收料制備二氧化鉛陽(yáng)極與課題組自制的高效IrO2涂層陽(yáng)極對(duì)比電解污泥脫水性能。可以看出二者表現(xiàn)出了接近的電解脫水性能。
【應(yīng)用場(chǎng)景】
污染防治、資源循環(huán)、先進(jìn)制造。
【市場(chǎng)前景】
預(yù)期市場(chǎng)包括三個(gè)方面：
1、定制化的固廢處置服務(wù)，包括廢電池、有害垃圾等。
2、資源化產(chǎn)品銷售，包括高純碘化鉛、磷酸鐵鋰前驅(qū)體等。
3、基于再生料的生態(tài)環(huán)境保護(hù)電化學(xué)工程裝備銷售。
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
該技術(shù)已申請(qǐng)多項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利，下表是部分展示：
【合作方式】
技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)許可、技術(shù)入股、面談等
【專家介紹】
吳旭，華中科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，我國(guó)“電化學(xué)環(huán)境工程”分支學(xué)科的開(kāi)創(chuàng)者。引進(jìn)國(guó)外電化學(xué)工程技術(shù)，積極開(kāi)展教學(xué)、科研、學(xué)科平臺(tái)建設(shè)工作，發(fā)表論文80余篇，授權(quán)專利20余項(xiàng)。面向生態(tài)文明建設(shè)和資源大循環(huán)等國(guó)家重大需求，圍繞電池回收、再生資源、微電子制造、磷化工、畜禽養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)的廢渣、廢水、廢氣及危險(xiǎn)廢物的處理與資源化，開(kāi)展校企合作研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上。目前已有鉛資源大循環(huán)成套技術(shù)（十余項(xiàng)專利）、廢鋰電池回收固態(tài)電解工藝、全套國(guó)產(chǎn)化的污泥電解脫水機(jī)、ESR系列氮磷回收電化學(xué)反應(yīng)器、濕電子化學(xué)品再生關(guān)鍵技術(shù)等標(biāo)志性成果轉(zhuǎn)化成功案例。項(xiàng)目組已具備包括反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵電極制作工藝、工程數(shù)值模擬方法、過(guò)程節(jié)能提效優(yōu)化等研發(fā)能力，奠定了電化學(xué)環(huán)境工程分支學(xué)科高水平人才培養(yǎng)與成果轉(zhuǎn)化相結(jié)合的發(fā)展模式。
【聯(lián)系方式】
