手持式光谱仪在锂离子电池回收中的应用

随着全球对电动汽车的需求加速增长，人们对高性能锂离子(Li-ion)电池的需求也在不断增加。虽然在转向更可持续的能源方面锂离子电池发挥着重要作用，但在其使用寿命结束时，还需对其进行负责任的管理。

正确回收电池可以促进循环经济，使电池材料得以持续使用，以减少浪费和污染。提取的材料可被重新制造成新电池或用于其他应用，从而减少了新生产对原材料的需求。

本应用说明将探讨回收锂离子电池的价值，分享电池回收过程，并重点介绍便携式X射线荧光(XRF)技术如何有助于从废旧电池中有效回收有价值的金属。

锂离子电池回收是实现更可持续未来的重要过程。从为电动汽车提供动力到存储可再生能源，锂离子电池在现代社会中发挥着举足轻重的作用。

然而，对电池的不当处理带来了环境和资源方面的挑战。锂离子电池的回收至关重要，因为它可以回收锂(Li)、钴* (Co)和镍(Ni)等有价值的金属，从而减少了开采资源的需求，并促进了循环经济。电池回收不仅可防止电池中的有害物质渗入到土壤和水源中，还可大幅减少与新电池制造相关的温室气体排放，从而减轻了对环境的影响。

通过负责任的回收实践，电池的生命周期得以延长，并大幅提升了其经济和环境价值。电池回收是一种创造可持续能源景观、保护自然资源和尽量减少环境危害的必要措施。

为了实现有效的资源回收并减少对环境的影响，锂离子电池的回收分为几个阶段：

首先，从各个地方收集废旧电池，包括回收机构和电子垃圾处理场。为了避免交叉污染，这些电池需根据化学成分、尺寸和类型进行分类。

接下来，电池经过预处理阶段，去除电解质和外壳或包装。锂离子电池在处理前已完全放电，以消除自燃的风险。为进一步处理准备电池，然后以机械方式将电池切碎或碾压成小块。通过暴露电池的内部组件，可以更有效地提取和分离有价值的部件。

采用多种专门工艺提取电池中有价值的金属，包括锂(Li)、钴(Co)、镍(Ni)、铅(Pb)和镉(Cd)(见图1)。由于这些金属可被回收并用于制造新电池或其他产品，因此减少了资源开采的需要。

循环利用的另一个目标是回收塑料部件。塑料元件从电池碎片中分离出来后，可以回收利用或用于燃料，从而为资源保护提供了另一个机会。

某些电池的电解液，如锂离子电池阴极(称为黑色物质或黑粉)，可使用多种专有工艺进行回收，并重新利用，或作为废料进行适当的处置。通过对电池的回收处理，潜在危险的化合物得到了妥善管理。在电池制造过程中需要返工的锂离子电池阴极(黑色物质)，可被回收、测试和重复使用。

整个电池回收过程都严格遵守环保法规。这包括通过妥善处置危险废物、废水处理和排放控制，大幅减少对环境和人类健康的潜在危害。

Z后一步是在遵守既定法律法规的同时，妥善处理任何无法回收的剩余废物。

图2. 废旧锂离子电池的回收工艺(Zachary J.Baum, Robert E.Bird, Xiang Yu, and Jia Ma. ACS能源快报，2022年7月(2)，712–719)

对锂离子电池的回收利用可以保护稀缺资源，降低对原材料的需求，并鼓励采用更环保的方法制造和处理电池。这些回收工作促进了循环经济，使电池材料得以尽可能长时间地保持流通。

便携式XRF分析仪如何有助于锂离子电池回收过程

Vanta系列(图3)等便携式XRF分析仪可使操作人员在电池回收过程的不同阶段检测样品的元素成分，从而使锂离子电池的回收变得更加容易。Vanta分析仪可在拆解电池、分离材料及沉淀工艺中识别锂离子电池的元素含量和金属，如锂(Li)、钴(Co)和镍(Ni)。通过这种分析，可以快速分离和分类不同类型的电池，以便进行适当的回收处理。

Vanta手持式XRF分析仪还可以识别对消费者健康和环境有害的铅(Pb)或汞(Hg)等杂质。Vanta分析仪可提供通过/失败结果和受管制元素的检出下限，使合规性筛选变得简单易行。摄像头和无线连通可选功能简化了数据归档过程。因此，Vanta分析仪是一种评估废旧锂离子电池质量和纯度是否符合法规和标准的有用工具。借助便携式XRF分析仪进行电池回收可提高生产率、促进可持续发展，并有助于有效的废物管理。

使用便携式XRF分析仪对锂离子电池废料样品进行检测所获得的结果

图4显示了使用Vanta分析仪对锂离子电池废料样品(黑色物质)进行检测所获得的XRF结果。结果表明Vanta分析仪可分析黑色物质中的镍(Ni)、钴 (Co)、铝(Al)和锰(Mn)等金属。

图4. 锂离子电池废料样品(黑色物质)的化学结果和光谱信息

这种无损分析只需对样品稍微制备即可提供快速、准确的结果。Vanta分析仪具有直观的用户界面和可定制的软件，易于使用和学习，可实现高通量检测，并提高生产效率。

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文章转载自：EVIDENT