废旧锂离子电池回收利用ppt课件
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美国的OnTo Technology, LLC，利用液态及超临界态CO2对非极性物质优 良的溶解性质将电解液从废弃的锂电池中分离。
三、回收利用的技术 （7）
一般认为，锂离子电池回收过程应包括：
1）废旧电池前期处理； 2）电解液的回收和处置； 3）活性物质与集流体的分离； 4）回收金属成分； 5）电池材料的再制备。
发达国家已有一些具有一定规模的锂离子电池处理厂: 托斯寇公司（Toxco）在雀尔的分厂，就能处理不同型号、
不同化学性质锂电池，并获美国能源部 950 万美元的支持电 动车电池回收利用。
但国内的回收起步较晚，基本采用手工拆解回收重金属如 Co等，拆解后对环境的危害更大。目前尚未建立废旧电池回 收体系，占据国内废旧电池回收利用前线的都是一些地下工 厂。
三、回收利用的技术（4）
生物法 生物法利用具有特殊选择性的微生物菌类的代谢过程来实现对钴、
锂等元素的浸出。
例子 Debaraj Mishra等人使用一种名为Acidithiobacillusferrooxidans
的嗜酸菌，它能以硫元素和亚铁离子为能量源，代谢产生硫酸和高铁 离子等产物，从而有助于废锂离子电池中金属元素的溶解。
人造石墨 16%
导电剂 铝箔 1% 9%
（a）铝塑壳LiCoO2系053450型号电池组分百分比图 (不含保护板)
二、锂离子电池结构和组成（3）
常见钴酸锂手机锂离子电池中的主要成分的含量
元素
钴
含量/%
20
铝 人造石墨 铜
18
16
7
锂
电解液
3
14
第三部分
资源化回收利用的现状和技术
三、回收利用的现状
组成材料不固定：正极可以为钴酸锂、
锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等；负极可以 是石墨，也可能是合金材料或者是钛酸锂等。 常用的电解液有六氟磷酸钾的碳酸脂类有机 溶液。
二、锂离子电池结构和组成（2）
常用的锂离子电池的主要成份的含量
电解液 14%
铝壳
其它
11%
1%
LiCoO2 34%
塑料
5%铜箔 7% 粘接剂 2%
目录
1
背景知识
2 锂离子电池组成和结构
3 回收利用的现状和技术
4
存在的问题和展望
第一部分
背景知识
2
一、背景（1）
这些锂离子电池（38亿节），其中，正极LiCoO2 就达 2.8万吨；电解液约为2.4万吨。 废旧电池如不回收利用（锂离子电池寿命约3年），不仅对环境造成巨大的危害， 同时也是对资源的浪费（我国可开采的钴量仅为40万吨）。
三、回收利用的技术 （8）
Contestabile 等人研 究了一个实验室 规模的过程
三、回收利用的技术 （9）
定向循环技术 （3）合成工序
2分和度值将配程却1钴的牌摩淀应晶前比3液沉制值将例分后（采制铁萃分合P控入“以隔取直成碱化低值）））（废通膜分极5别适、，沉比序后、硫号尔剂温型驱例里淀反，沉配段得O2用水、取主溶制有定物膜和接电溶工，更钴镍锰过纸离旧材17）加量时得淀，升得锰酸调比和度完体配分剂应得淀比程到）P萃 p相 锌 进 要 液 机理纸单极酸盐高向将而酸钴酸2H协风，出电料入氨间到物混温到的镍节；适、好沉比别和温到物，序煅Op为取、入为。相法、独材浸的。循废且锂预锰锂4H同理水和晶与合热煅选磁铜池粉混与溶加量时的淀，加适度晶与混升烧萃值5分铜有含根，除钢萃料渍方环旧更合处酸合～萃论，溶型碳均处烧合硫液入氨间前物混入量、型碳合温的分选铝通 末取，离、机镍据锰去壳取。，式”锂环成锂成理5取量通液完酸匀理的溶酸中理水和驱与合理氨时完酸均热锰离分，过。.除可镍钙相、需元铝，相相单，工 离 保：合：工5和比过好锂后，钴p液锰镍论，溶体碳均论水间好锂匀处酸，杂以钴塑离得、，钴要素破艺箔采结子比独不、往H成往单序例控的按，冷酸，，、量通液沉酸匀量，和的按后理锂钴，将元镁萃、，留的、用合电于萃仅产钴碎料铁到：含独的制沉一进锂加根钴比过淀锂后比通溶沉一，，产p元通水素等余锰采在预铜协的池传取成品溶、，粗分将锰H萃沉反淀定行产入据、例控物按，例过液淀定进冷品，素过相，杂液的用水处箔同方制统制本附液含溶隔重制选取淀应物比分品适产锰的制；一进的控物比行却。p得进控中质成混相理、萃式备的备更加里镍H选正后剂温；例段。量品的沉反将定行；到，，、，
三、回收利用的技术 （5）
从废锂离子电池资源化方法来看 采用火法对设备、能耗的要求较高。
湿法工艺的除铝、除铜成本较高，并且仅仅是将电 极材料中的某一种金属元素进行分离提纯变成基本化 工原料，有较大的局限性。
生物浸出技术虽具有成本低、污染小等优点，但是 目前仍处于研究阶段。
三、回收利用的技术（6）
电解液回收
对于数码类废旧锂离子电池，电解液大多不回收，较多地采用火法将其烧 掉；然后回收正负极材料。
例子
对锂电池电解液处理比较具有特点的是加拿大的Toxco Inc.，该公司使用低温球 磨技术将锂电池冷却到-198.3℃，以降低电解液中各组分的相对活性，并于该温 度下用NaOH溶液对电解液进行中和，目前该公司已获此技术申请专利。
一、背景（2）
锂离子电池是理想的动 力源。锂离子电池将更 快速增长，特别是在EV，
HEV中
野村综研预测2020年 EV 155万辆
HEV 1100万辆
PHEV 140万辆
第二部分
锂离子电池的结构和组成
二、 锂离子电池结构和组成 (1)
组成：是由正极、负极、电解液、隔膜、
集流体、外壳等组成 。
THANK YOU
SUCCESS
2019/5/17
三、回收利用的技术（3）
湿法 湿法是先将锂电池分类，然后用适当的溶剂进行溶解分离、萃取，
获得相应的金属及金属化合物材料。
例子
南俊民等人先用碱溶液浸取除铝，并用硫酸和过氧化氢混合体系 溶解锂离子电池的电极材料，然后分别使用萃取剂Acorga M5640 和Cyanex272萃取铜和钴，铜的回收率可达98％，钴的回收率可 达97％，而剩余的锂可用碳酸钠将其以碳酸锂的形式沉淀出来。
三、回收利用的技术（1）
一些研究者将锂离子回收技术分类
回收过程 的分类
火法
湿法
生物法
三、回收利用的技术（2）
火法 主要是通过高温焚烧分解去除起黏结作用的有机物，以实现锂电池组
成材料间的分离，同时可使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分 解，在其以蒸气形式挥发后，用冷凝等方法将其收集。
例子
日本的索尼/住友公司研究表明，于1000℃以下对未拆解的废锂电池进行 焚烧，可有效去除其所含的电解液及隔膜等有机物质而实现电池的破解， 焚烧后的残余物质包括Fe、Cu、Al等，可以通过筛分、磁选使其相互分离。
三、回收利用的技术 （7）
一般认为，锂离子电池回收过程应包括：
1）废旧电池前期处理； 2）电解液的回收和处置； 3）活性物质与集流体的分离； 4）回收金属成分； 5）电池材料的再制备。
发达国家已有一些具有一定规模的锂离子电池处理厂: 托斯寇公司（Toxco）在雀尔的分厂，就能处理不同型号、
不同化学性质锂电池，并获美国能源部 950 万美元的支持电 动车电池回收利用。
但国内的回收起步较晚，基本采用手工拆解回收重金属如 Co等，拆解后对环境的危害更大。目前尚未建立废旧电池回 收体系，占据国内废旧电池回收利用前线的都是一些地下工 厂。
三、回收利用的技术（4）
生物法 生物法利用具有特殊选择性的微生物菌类的代谢过程来实现对钴、
锂等元素的浸出。
例子 Debaraj Mishra等人使用一种名为Acidithiobacillusferrooxidans
的嗜酸菌，它能以硫元素和亚铁离子为能量源，代谢产生硫酸和高铁 离子等产物，从而有助于废锂离子电池中金属元素的溶解。
人造石墨 16%
导电剂 铝箔 1% 9%
（a）铝塑壳LiCoO2系053450型号电池组分百分比图 (不含保护板)
二、锂离子电池结构和组成（3）
常见钴酸锂手机锂离子电池中的主要成分的含量
元素
钴
含量/%
20
铝 人造石墨 铜
18
16
7
锂
电解液
3
14
第三部分
资源化回收利用的现状和技术
三、回收利用的现状
组成材料不固定：正极可以为钴酸锂、
锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等；负极可以 是石墨，也可能是合金材料或者是钛酸锂等。 常用的电解液有六氟磷酸钾的碳酸脂类有机 溶液。
二、锂离子电池结构和组成（2）
常用的锂离子电池的主要成份的含量
电解液 14%
铝壳
其它
11%
1%
LiCoO2 34%
塑料
5%铜箔 7% 粘接剂 2%
目录
1
背景知识
2 锂离子电池组成和结构
3 回收利用的现状和技术
4
存在的问题和展望
第一部分
背景知识
2
一、背景（1）
这些锂离子电池（38亿节），其中，正极LiCoO2 就达 2.8万吨；电解液约为2.4万吨。 废旧电池如不回收利用（锂离子电池寿命约3年），不仅对环境造成巨大的危害， 同时也是对资源的浪费（我国可开采的钴量仅为40万吨）。
三、回收利用的技术 （8）
Contestabile 等人研 究了一个实验室 规模的过程
三、回收利用的技术 （9）
定向循环技术 （3）合成工序
2分和度值将配程却1钴的牌摩淀应晶前比3液沉制值将例分后（采制铁萃分合P控入“以隔取直成碱化低值）））（废通膜分极5别适、，沉比序后、硫号尔剂温型驱例里淀反，沉配段得O2用水、取主溶制有定物膜和接电溶工，更钴镍锰过纸离旧材17）加量时得淀，升得锰酸调比和度完体配分剂应得淀比程到）P萃 p相 锌 进 要 液 机理纸单极酸盐高向将而酸钴酸2H协风，出电料入氨间到物混温到的镍节；适、好沉比别和温到物，序煅Op为取、入为。相法、独材浸的。循废且锂预锰锂4H同理水和晶与合热煅选磁铜池粉混与溶加量时的淀，加适度晶与混升烧萃值5分铜有含根，除钢萃料渍方环旧更合处酸合～萃论，溶型碳均处烧合硫液入氨间前物混入量、型碳合温的分选铝通 末取，离、机镍据锰去壳取。，式”锂环成锂成理5取量通液完酸匀理的溶酸中理水和驱与合理氨时完酸均热锰离分，过。.除可镍钙相、需元铝，相相单，工 离 保：合：工5和比过好锂后，钴p液锰镍论，溶体碳均论水间好锂匀处酸，杂以钴塑离得、，钴要素破艺箔采结子比独不、往H成往单序例控的按，冷酸，，、量通液沉酸匀量，和的按后理锂钴，将元镁萃、，留的、用合电于萃仅产钴碎料铁到：含独的制沉一进锂加根钴比过淀锂后比通溶沉一，，产p元通水素等余锰采在预铜协的池传取成品溶、，粗分将锰H萃沉反淀定行产入据、例控物按，例过液淀定进冷品，素过相，杂液的用水处箔同方制统制本附液含溶隔重制选取淀应物比分品适产锰的制；一进的控物比行却。p得进控中质成混相理、萃式备的备更加里镍H选正后剂温；例段。量品的沉反将定行；到，，、，
三、回收利用的技术 （5）
从废锂离子电池资源化方法来看 采用火法对设备、能耗的要求较高。
湿法工艺的除铝、除铜成本较高，并且仅仅是将电 极材料中的某一种金属元素进行分离提纯变成基本化 工原料，有较大的局限性。
生物浸出技术虽具有成本低、污染小等优点，但是 目前仍处于研究阶段。
三、回收利用的技术（6）
电解液回收
对于数码类废旧锂离子电池，电解液大多不回收，较多地采用火法将其烧 掉；然后回收正负极材料。
例子
对锂电池电解液处理比较具有特点的是加拿大的Toxco Inc.，该公司使用低温球 磨技术将锂电池冷却到-198.3℃，以降低电解液中各组分的相对活性，并于该温 度下用NaOH溶液对电解液进行中和，目前该公司已获此技术申请专利。
一、背景（2）
锂离子电池是理想的动 力源。锂离子电池将更 快速增长，特别是在EV，
HEV中
野村综研预测2020年 EV 155万辆
HEV 1100万辆
PHEV 140万辆
第二部分
锂离子电池的结构和组成
二、 锂离子电池结构和组成 (1)
组成：是由正极、负极、电解液、隔膜、
集流体、外壳等组成 。
THANK YOU
SUCCESS
2019/5/17
三、回收利用的技术（3）
湿法 湿法是先将锂电池分类，然后用适当的溶剂进行溶解分离、萃取，
获得相应的金属及金属化合物材料。
例子
南俊民等人先用碱溶液浸取除铝，并用硫酸和过氧化氢混合体系 溶解锂离子电池的电极材料，然后分别使用萃取剂Acorga M5640 和Cyanex272萃取铜和钴，铜的回收率可达98％，钴的回收率可 达97％，而剩余的锂可用碳酸钠将其以碳酸锂的形式沉淀出来。
三、回收利用的技术（1）
一些研究者将锂离子回收技术分类
回收过程 的分类
火法
湿法
生物法
三、回收利用的技术（2）
火法 主要是通过高温焚烧分解去除起黏结作用的有机物，以实现锂电池组
成材料间的分离，同时可使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分 解，在其以蒸气形式挥发后，用冷凝等方法将其收集。
例子
日本的索尼/住友公司研究表明，于1000℃以下对未拆解的废锂电池进行 焚烧，可有效去除其所含的电解液及隔膜等有机物质而实现电池的破解， 焚烧后的残余物质包括Fe、Cu、Al等，可以通过筛分、磁选使其相互分离。