废旧锂离子电池回收利用的研究现状
废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析
废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强，动力锂电池作为清洁能源的重要组成部分，在电动汽车、储能系统等领域的应用日益广泛。
然而，随着动力锂电池市场的快速扩张，其废弃后的回收再利用问题也逐渐凸显。
本文旨在探讨废弃动力锂电池的回收再利用技术，分析其实施的经济效益，以期为推动废弃动力锂电池的环保处理与资源化利用提供理论支持和实践指导。
本文首先概述了废弃动力锂电池回收再利用的重要性和紧迫性，介绍了当前国内外在废弃动力锂电池回收再利用方面的技术进展和现状。
随后，详细分析了不同回收再利用技术的原理、特点及其适用范围，包括物理法、化学法、生物法等多种方法。
在此基础上，本文进一步探讨了废弃动力锂电池回收再利用的经济效益，包括成本收益分析、环境影响评价等方面。
本文提出了推动废弃动力锂电池回收再利用的对策建议，以期为相关政策制定和企业实践提供参考。
通过本文的研究，旨在促进废弃动力锂电池回收再利用技术的创新与发展，推动循环经济的深入实施，实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
二、废弃动力锂电池回收再利用技术随着电动汽车市场的快速增长，废弃动力锂电池的回收再利用问题日益凸显。
废弃动力锂电池回收再利用技术不仅有助于缓解资源压力，减少环境污染，还具有重要的经济价值。
本章节将详细介绍废弃动力锂电池的回收再利用技术及其操作流程。
废弃动力锂电池的回收再利用主要包括电池拆解、材料分离、材料提纯及再利用四个步骤。
在电池拆解环节，通过专业的拆解设备将电池外壳打开，分离出电池内部的正负极材料、电解液等组件。
这一步骤需要高精度的机械操作，以确保电池内部的材料不受损坏。
接下来是材料分离环节，通过物理和化学方法将正负极材料、电解液等进一步分离。
正极材料主要包括锂金属氧化物，负极材料主要是碳材料等。
在这一步骤中，需要采用高效的分离技术，以确保各种材料的纯净度。
然后是材料提纯环节，对分离出来的正负极材料进行深度提纯。
废旧锂电池回收处置现状及运行建议
67区域治理DETECTION作者简介：王元飞，生于1990年，环境修复技术工程师，环境保护工程师（注册安全工程师），本科，研究方向为固体废物无害化及资源化。
废旧锂电池回收处置现状及运行建议北京金隅红树林环保技术有限责任公司 王元飞摘要：近年来电动汽车行业蓬勃发展，锂电池的需求量及保有量也与日俱增，退役锂电池一旦进入自然环境中，其正极材料中包含的LiCoO 2、LiNiO 2、LiMn 2O 4等，遇水、酸及还原剂会发生强烈反应，产生有害金属氧化物并改变环境酸碱度；负极材料中包含的碳、石墨等会造成粉尘污染，遇明火或高温易发生爆炸；电解质中包含的LiPF 6、LiBF 4等具有强腐蚀性，氧化后会产生P 2O 5等有毒物质。
目前废旧锂电池的处理技术日渐成熟，多种工艺设备的结合使用以及正极材料的直接再生将成为未来锂电池处理的发展趋势，而低能耗、少污染、易操作的复合型处理技术会成为主要的发展方向。
结合目前国家在铅酸电池推行的回收试点建设鼓励方案，建议建立回收、贮存、预处理拆解的运行模式。
关键词：废旧；锂电池；处置方式；运行建议中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）35-0067-0002近年来，随着电动汽车行业迅速发展，锂电池的需求量和保有量也逐渐增加，同时，大规模的锂电池将进入退役阶段。
2016年我国新能源汽车销量达50.7万辆,保有量超过100万辆；2020年，国内产生250亿只废旧锂电池,约合50万t 。
退役锂电池进入环境中，其负极材料中的碳、石墨等会造成粉尘污染；正极材料中物质遇水、酸及还原剂会发生反应而对环境造成污染；电解质中的LiPF 6、LiBF 4等氧化后会产生有毒物质。
直接采用填埋等传统方法处理废旧锂电池，将严重危害人和环境的健康[1]。
根据行业专家研究进展，从锂电池的属性、组成、处置现状进行研究。
一、锂电池算不算危废？原生态环境部2016年修订的《废电池污染防治技术政策》明确规定：对于锂离子电池，因环境风险相对较小，且未纳入《国家危废名录》，故可以不按危废处置。
废旧锂离子电池回收及其资源化利用研究
废旧锂离子电池回收及其资源化利用研究摘要:随着社会不断的发展，电子产品也越来越多，也逐渐成为社会科技发展的重要标志，其中锂离子电池的使用量也逐步增加中，使用量加大后废弃的锂离子电池的回收也成为一个让人头疼的问题。
废弃的锂离子电池所使用的正极的材料是含锂的金属复合氧化物，负极的材料是石墨，这些东西如果没有经过分离处理就和平时的垃圾扔到一起，这些东西会逐步进入土、水里，会对大自然、土地、水资源及人体造成严重的金属污染和伤害，所以对废弃的旧锂离子电池进行回收和资源再利用处理迫在眉睫，这样就可以减轻大自然的负担，有很大的环保效果。
综上所述重点在于要研究出锂离子电池的回收及其资源化再利用，提出一些问题建议为环境保护做一些力所能及的贡献。
关键词:锂离子电池资源化利用引言:锂离子电池是经过不断的技术升级和工艺进步而研发出来的环境友好型的新一代化学电池，其性能比早期的锂一次电池有较大优势。
随着社会、经济、科技的发展，其用量也在快速的增加中，随之而来的是废旧的锂离子电池也越来越多了，为了避免废旧的锂离子电池污染环境，加快对废旧锂离子电池的回收及其资源化利用的研究也要加快脚步。
一、锂离子电池的组成传统的锂系电池可以大体分为两个品种，分别是锂原电池也叫锂一次电池和锂离子电池。
随着电子产品的使用率越高对锂离子电池的需求也越来越大，如手机和笔记本电脑、平板电脑、蓝牙耳机、电动汽车、UPS、通讯基站等等使用的基本上都是锂离子电池。
锂离子电池的正极一般采用的是含锂的过度族金属氧化物材料。
锂离子电池最先是被日本索尼公司开发研制成功投入使用的。
其原理就是把锂离子嵌入碳元素或者石墨中形成负极。
正极的材料最常用的是LiCoO2 或者或者LiNix CoyMnzO2或者LixMnO4 或者LiFePO4，电解液用的是以LiPF6为电解质，以二乙烯碳酸酯（EC）和二甲基碳酸酯（DMC）等为溶剂的有机体系电解液。
其中是石墨类的石油焦、针状焦、中间相碳微球、鳞片石墨是常见的负极材料，此类材料是环境友好型，而且这种资源相对比较充足。
锂电回收技术路线
锂电回收技术路线
摘要：
1.引言
2.锂电回收技术的背景和意义
3.锂电回收技术的现状
4.锂电回收技术的挑战
5.锂电回收技术的未来发展趋势
6.结论
正文：
锂电回收技术作为一种将废旧锂离子电池中有价值的金属元素进行提取和再利用的方法，具有重要的环保和经济价值。
随着我国新能源汽车产业的快速发展，锂电回收技术的应用也变得越来越迫切。
本文将介绍锂电回收技术的背景和意义，现状，挑战以及未来发展趋势。
一、锂电回收技术的背景和意义
锂离子电池在消费电子、电动汽车等领域得到广泛应用，然而其使用寿命有限，大量废旧电池的产生给环境带来巨大压力。
锂电回收技术能够将有价值的金属元素如锂、钴、镍等提取出来，既减少了对自然资源的开采，又降低了环境污染。
二、锂电回收技术的现状
目前，锂电回收技术主要包括火法、湿法和生物法等。
其中，火法回收技术成熟，但资源利用率较低；湿法回收技术能够实现高资源利用率，但存在一
定的环境污染问题；生物法回收技术尚处于实验室阶段，但其具有绿色、环保的优势。
三、锂电回收技术的挑战
锂电回收技术目前仍面临一些挑战，如废旧电池的复杂成分、低回收率、高成本等问题。
此外，湿法回收技术在处理过程中产生的废液对环境造成一定影响。
四、锂电回收技术的未来发展趋势
随着科研技术的进步，锂电回收技术将朝着高效、环保、低成本的方向发展。
未来，锂电回收技术有望在提高金属提取率、降低污染、提高资源利用率等方面取得突破。
总之，锂电回收技术在新能源汽车产业和环保领域具有重要意义。
电池报废回收行业分析报告
电池报废回收行业分析报告摘要电池报废回收是一项重要的环保事业，其任务是有效回收处理废旧电池，减少环境污染，同时可通过回收利用废旧电池中的有价值材料。
本报告将分析电池报废回收行业的现状、市场前景、问题与挑战，并提出相应的解决方案。
一、行业现状1. 回收率低：电池报废回收率普遍较低，尚未建立较为完善的回收网络和机制。
2. 潜力巨大：电池需求量不断增长，回收利用废旧电池有望成为电池产业链的延伸，具有广阔的市场前景。
3. 面临监管压力：随着环境保护意识的增强，对电池报废回收行业的监管力度加大，迫切需要建立规范和标准。
二、市场前景1. 前景广阔：废旧电池内含有大量的可回收有价值物质，如钴、镍、锂等，以及稀有金属。
回收并再利用这些资源对于电池制造商具有巨大的经济价值。
2. 政策支持：各国政府纷纷出台相关政策，鼓励电池报废回收行业的发展，并给予相应的财政支持和政策激励，从而促进行业的健康发展。
3. 创新技术：与传统的机械分离、冶炼等方法相比，新兴的物理化学回收技术和生物回收技术具有更高的回收率和能效，为行业带来更大的发展潜力。
三、问题与挑战1. 技术瓶颈：废旧电池的回收利用涉及不同类型和规格的电池，需要借助先进的技术手段进行处理。
当前存在的问题包括回收技术不成熟、成本过高等。
2. 安全隐患：废旧电池中的化学物质可能存在泄漏、剧烈反应等风险，回收过程中需要加强安全管理，并建立完善的监测和报警机制。
3. 意识不足：部分消费者对于电池的回收利用重要性和方法缺乏了解，缺乏主动参与和支持。
四、解决方案1. 技术创新：加大对电池报废回收技术的研发投入，提高回收率和能效，降低成本，推动新技术的应用和推广。
2. 完善监管机制：建立健全的电池报废回收标准和规范，完善监管机制，加强执法力度，确保回收过程的安全和环保。
3. 提升宣传教育：加强对公众和消费者的宣传教育，提高其对电池回收利用的认知和参与度，增强社会意识和责任感。
五、结论电池报废回收行业面临发展的机遇和挑战，当前需要加大技术创新、完善监管机制、提升宣传教育力度等方面的工作。
废旧锂离子电池资源化研究现状
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作 原 理 阐 述 了 回 收 处 理 锂 离子 电 池 的 必 要 性 及
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外许 多 学 者 对 废 锂 离 子 电 池 再 资 源 化 做 了 大 量 的研
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废旧锂离子电池资源现状及回收利用
废旧锂离子电池资源现状及回收利用钟雪虎，陈玲玲，韩俊伟✉，刘 维，焦 芬，覃文庆中南大学资源加工与生物工程学院，长沙 410083✉通信作者，E-mail: *********************摘 要 废旧锂离子电池的无害化处理及回收利用已经成为各个科研院所研究的重点及热点内容. 本文系统介绍了废旧锂离子电池的资源现状与目前回收利用的各种不同的工艺路线，并且详细分析了各种工艺路线的优缺点，以期为废旧锂离子电池的回收与利用找到新的思路与方法. 最终认为“化学−物理联合法”为当前废旧锂离子电池无害化处置及回收利用的较为理想的方法.关键词 废旧锂离子电池；预处理；物理分选；化学分选；回收再利用分类号 TM912.9Overview of present situation and technologies for the recovery of spent lithium-ion batteriesZHONG Xue-hu ，CHEN Ling-ling ，HAN Jun-wei ✉，LIU Wei ，JIAO Fen ，QIN Wen-qingSchool of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China✉Corresponding author, E-mail: *********************ABSTRACT With the rapid population growth, economic development, and technological progress around the world today, energyconsumption levels are becoming increasingly huge. Most of the energy consumed comes from coal, oil, natural gas, and other primary energy sources that lead to the greenhouse effect, acid rain, photochemical smog, and other environment problems. Therefore, the identification of greener energy resources has become humanity’s great challenge. To reduce the use of primary energy sources, new types of energy have been proposed that are associated with decreased environmental pollution. However, these new energy sources typically require effective storage equipment to facilitate the use of solar, wind or water-driven energy. Lithium-ion batteries (LIBs) were developed to store electrical energy, and due to their unique advantages, today they are widely used in portable devices, electric vehicles,and all kinds of electronic equipment. The advantages of LIBs include a high specific capacity, good cycle performance, and long lifespan. Although life on Earth is greener by the use of LIBs, with the rapidly increasing energy consumption, more spent LIBs are being produced, which contain a range of valuable metals (Cu, Al, Co, Mn, Ni, Li) and harmful substances (HF, organic substances). If these materials are not treated properly, much harm will result to both human beings and the natural environment, and this would also be a great waste of valuable metals. The recovery of spent LIBs has become a research hotspot among the scientific and business communities. To support the discovery of new methods and concepts in the recovery of spent LIBs, in this paper, we reviewed the various methods available and discussed their advantages and disadvantages in detail. Based on this review, we consider the approach that uses a combination of chemical and physical technologies for the recovery of spent LIBs to be the most promising.KEY WORDS spent lithium ion batteries ；pretreatment ；physical separation ；chemical separation ；recovery and reuse收稿日期: 2020−09−11基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51804342）；国家重点研发资助项目（2019YFC1907301, 2019YFC1907802）；湖南省标志性创新示范工程资助项目（2019XK2304）；中南大学创新驱动工程资助项目（2020CX038）；湖南省自然科学基金资助项目（2019JJ50805）；中南大学科研启动基金资助项目（218041）工程科学学报，第 43 卷，第 2 期：161−169，2021 年 2 月Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 2: 161−169, February 2021https:///10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.11.004; 全球范围内的人口猛增、经济发展及科技进步让全世界的能源消耗日益严重[1]，目前世界上大多数的能源来自于煤、石油、天然气等一次能源[2]，然而，这些一次能源的使用会给地球带来如温室效应、光化学烟雾等全球性的重大污染问题[3]. 为解决化石能源所带来的各类环境问题，风能、太阳能、地热能、水能等新能源孕育而生[4]，新能源技术发展到今天已经为全球范围内的环境治理做出了巨大贡献，然而，由于新能源的产生比较依赖于自然环境（如：风速，日照及河流水量等），因此产生的能量很不稳定[5]. 为解决该问题，人们发明了具有高能量密度、高电压、循环性能好、寿命长、自放电小、环境友好的锂离子电池作为新能源的主要储能装置[6−8]，而且锂离子电池技术的发展也为便携式设备（手机、手提电脑等）、电动汽车及混合动力汽车的发展带来了强劲的动力[9]，在未来，随着国家节能减排政策的实施及人们环保意识的增强，锂离子电池产业必将得到迅猛发展.据有关部门统计，2017年，锂离子电池产量为111.1亿只，同比增长31.3%；2018年1～10月，锂离子电池产量达到113.9亿只，同比增长11.0%[10].据估计在2019年～2023年间我国锂离子电池产量平均增长率将高达16.43%，2023年我国锂离子电池的产量将高达283亿只. 如此大量的锂离子电池使用量必将带来大量的废旧锂离子电池. 据高工产研锂电研究所数据显示[11]，2018年我国废旧动力电池（主要为磷酸铁锂、三元电池）总报废量为7.4万吨，数码电池（主要为钴酸锂电池）总报废量为16.7万吨. 同时，2018年被行业认为是动力电池退役潮元年，当年的市场规模为4.32亿元，预计到2025年动力电池回收市场的规模将达到203.71亿元之巨[12]. 虽然我国每年会产生大量的废旧锂离子电池，但据高工锂电的统计报告显示，2018年我国动力电池回收量为5472 t，仅占报废动力电池总量的7.4%[13]，由此可见还有大量的废旧动力锂离子电池尚未得到有效的回收与利用[14].虽然锂离子电池在使用过程中不会产生有毒有害的物质，但如果不能对废弃后的锂离子电池进行正确、有效地处理，一方面，废旧锂电池中的低分子有机物（碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸甲乙酯等）不仅具有易燃易爆的特性，而且还会给自然环境与人类健康带来严重危害[15−16]；另一方面，废旧锂离子电池中的六氟磷酸锂会与空气中的水反应产生剧毒的HF，严重危害自然环境，而且废旧电池中含有的重金属及塑料等物质也会给环境带来重大的污染. 而如果能对废旧电池加以回收再利用的话，不仅可以节约大量的自然矿产资源，还可以消除废旧电池所带来的各种危害. 因此近年来废旧锂离子电池的回收与利用已经成为了各个科研院所的重点研究内容.目前，废旧锂离子电池的回收与利用大致可以分为回收、预处理、活性物质分离及电池活性材料再利用四个阶段. 其中回收与预处理过程基本一致，因此本文首先综述预处理过程的各类方法，然后再根据活性物质分离及活性材料再利用过程中所使用的主要手段将废旧锂离子电池回收与利用的工艺路线分为物理法、化学法及物理化学联合法. 同时，本文通过综述近几年废旧锂离子电池典型的回收利用工艺流程，希望为废旧锂离子电池回收利用领域带来新的技术与理念，同时也希望找出目前废旧锂离子电池回收与利用流程中急需解决的问题.1 废旧锂离子电池回收利用现状1.1 废旧锂离子电池预处理工艺1.1.1 废旧锂离子电池梯次利用废旧锂离子电池梯次利用是指将回收回来的废旧锂离子电池PACK包或模组中的性能较好的锂离子电池用于储能或其他领域的再利用方法.废旧锂离子电池的梯次利用能够最大程度地回收再利用废旧锂离子电池中的完好单体. 彭昱等[17]对退役后的48 V软包锰酸锂电池的容量、内阻、放电性能及损耗分布进行了研究，研究表明大部分损耗后的电池组通过更换个别损耗后的电池单体可以实现废旧锂离子电池组的再利用. 李臻和董会超[18]将退役后的废旧磷酸铁锂电池手工拆解后进行分选重组，重组后的磷酸铁锂电池组在容量、内阻、安全性及一致性上都满足梯次利用的各项要求，该研究表明由于磷酸铁锂电池良好的循环性能，即使是废旧的磷酸铁锂电池组对其进行拆解梯次利用后，依然可以用于储能及低速电动车等对电池性能要求不是很严格的领域. 邓浩然[19]采用内阻法估计废旧磷酸铁锂电池组的电池健康状态，并且建立起了一整套的电池组健康监测体系及方法，为废旧磷酸铁锂电池的梯次利用提供了详细的、整套的估算方法，为实现废旧磷酸铁锂电池的资源化利用提供了监测方法.废旧锂离子电池的梯次利用能够最大程度的发掘废旧锂离子电池的使用价值，降低后续回收利用的处理量，同时也能提高整个废旧锂离子电· 162 ·工程科学学报，第 43 卷，第 2 期池回收利用过程的经济效益. 将废旧动力锂离子电池进行梯次利用后，剩下的废旧锂离子电池就会进行废旧锂离子电池回收利用. 由于废旧锂离子电池中残留有部分能量，而且废旧锂离子电池中的各种有价成分相互包裹在一起，因此在对废旧锂离子电池进行回收利用之前，需要对废旧锂离子电池进行放电、电解液处理、破碎等.1.1.2 废旧锂离子电池放电过程废旧锂离子电池的放电过程，一是可以保证电池负极活性材料上的锂元素回到正极活性材料，提高锂元素的回收率，二是可以消除废旧锂离子电池中的能量，最大程度上的减小回收利用过程中的安全隐患. 目前而言，废旧锂离子电池的放电方法主要有溶液放电、放电柜放电、放电介质放电[20−21]等.宋秀玲等[22]对废旧锂离子电池在不同硫酸盐溶液中的放电行为进行了研究，最终表明0.8 mol·L−1的MnSO4溶液最适合于对废旧锂离子电池进行放电，文中还对pH、溶液温度、抗坏血酸浓度等因素进行进一步研究，研究表明在最佳放电条件下，在溶液中放电8 h左右，废旧锂离子电池的电压可以降低至0.54 V，说明MnSO4溶液可以用于对废旧锂离子电池放电. 陈思锦等[23]对比了用常规的外电路放电及用质量分数为5%的NaCl溶液放电对后续正极粉剥离的影响，实验结果表明虽然两种方法都可以对废旧锂离子电池进行有效放电，但如果采用常规的盐水放电会降低后续废旧锂离子电池中极粉的脱落率，并且采用盐溶液放电会导致溶液污染，增加后续水处理的成本.放电过程对整个废旧锂离子电池的回收与利用过程具有重要的意义，该过程不仅会影响到锂元素的回收率，同时也会对整个回收过程的安全及其他工艺过程产生一定的影响，但目前的放电方法存在放电时间长、放电过程污染严重的缺点，因此急需开发出一种高效的放电方法以利于废旧锂离子电池回收利用的工业化生产. 由于废旧锂离子电池中的有价成分复杂，废旧锂离子电池的回收利用过程需要物理与化学方法相结合，本文根据废旧锂离子电池回收利用过程中主要使用的方法将废旧锂离子电池的回收与利用分为物理法、化学法及物理化学联合法.1.1.3 电解液回收利用电解液是废旧锂离子电池中污染最大的物质，因而废旧锂离子电池处理的目的之一就是将废旧锂离子电池中的电解液进行无害化处理. 目前，废旧锂离子电池中电解液的处理方法主要有：机械法、萃取法[24]等. 严红[25]将废旧锂离子电池置于保护气氛下进行手工拆解后，将拆解后的废旧锂离子电池进行高速离心，使得电解液以液体形式从废旧电池中脱离出来，从而达到回收再利用电解液的目的，该方法虽然能够回收电解液，但回收流程长、操作复杂、电解液回收率不高，因此，手工拆解及高速离心不适用于工业化大规模生产. 赵阳等[26]先将废旧锂离子电池进行穿孔，防止回收利用过程中电池炸裂，穿孔后从孔中注入一定量的有机溶剂将废旧锂离子电池中的电解液清洗干净，清洗干净后，采用减压蒸馏的方式将废旧锂离子电池中残留的电解液及有机溶剂去除，该方法虽然可以去除部分电解液，但同样比较繁琐且有机溶剂污染较大，难以在工业上应用. Mu等[27]采用超临界二氧化碳萃取废旧锂离子电池电解液中的有机物及无机盐类化合物，在该工艺中超临界二氧化碳萃取可以在常温常压下进行，且超临界二氧化碳萃取的萃取回收率可达90%以上，但该方法的成本较高且得到的电解液成分复杂难以再制成电解液. Liu等[28−29]深入研究了用二氧化碳萃取法得到的锂离子电池电解液进行再生再成为锂离子电池电解液的可能性，结果表明用超临界二氧化碳萃取得到的电解液可以再生为锂离子电池电解液，为废旧锂离子电池电解液再生提供了理论依据.虽然近年来的电解液回收与再利用已经成为了各个科研院所研究的重点内容，但由于废旧锂离子电池电解液本身成分就很复杂且锂离子电池对电解液要求极为严格，因此对废旧锂离子电池电解液回收利用的研究，应该着重于将回收得到的电解液用于其他领域或是得到其他工业副产品，而不是将其用于再制成电解液.1.2 废旧锂离子电池回收再利用工艺1.2.1 物理回收再利用技术物理法回收再利用废旧锂离子电池是利用废旧锂离子电池中各种有价成分的物理性质（颜色、密度、磁性、粒径大小、表面物理性质等）对废旧锂离子电池中有价成分进行分离的方法. 例如，可利用金属铜、铝的颜色不同使用色选对其进行分离，可以利用隔膜与正负极片及极柱之间的密度差使用风选对其进行分离，可以利用金属铁与其他物质之间的铁磁性差异使用磁选对其进行分离，可以利用物料粒径的不同使用筛分对隔膜、集流体及活性材料进行分离，可以利用正负极活性钟雪虎等： 废旧锂离子电池资源现状及回收利用· 163 ·物质表面物理性质之间的差异使用浮选对其进行分离. 金泳勋等[30]先用立式剪切式破碎机对废旧离子电池进行破碎，破碎后采用风力摇床对废旧锂离子电池中的隔膜、极片及极粉进行分选，分选后将得到的极粉进行热处理，除去其中含有的聚偏氟乙烯（PVDF）等物质，同时改变正极钴酸锂粉末表面的亲疏水性，使得用浮选分离正负极材料更加容易. 用浮选法对正负极粉进行分离，分离后正极粉的回收率可达97%以上，适合于工业化的大规模生产. Bertuol等[31]首先研究了不同的废旧锂离子电池的物理与化学组成情况，根据废旧电池的物理和化学组成再采用破碎加喷动床淘析的方法对废旧锂离子电池进行有效回收与利用. 物理分选方法具有成本低廉，分选效率高等优点，但同样由于物理分选法不能有效地使正负极活性物质从正负极片上脱落，因此，采用物理分选法分选有价金属后，活性物质及极片的回收率都不会太高. 因此物理法在废旧锂离子电池回收利用方面大多作为辅助流程.1.2.2 化学回收再利用技术化学法是利用废旧锂离子电池中有价成分的化学性质对废旧电池进行无机酸浸、有机酸浸、碱浸、氨浸、电解、焙烧或热解[32−34]使得有价成分得以分离回收，然后再对有价元素进行回收再利用或是对正负极活性物质进行再生利用.同时，也可使用碱溶液法、有机溶剂溶解法、以及高温煅烧法、电解法等化学法对活性物质进行分离. 总体而言，化学法适用的废旧锂离子电池种类多且回收得到的物质纯度高，回收得到的物质可应用的领域广，因而近年来受到很多学者的重视.Jha等[35]先将废旧钴酸锂电池进行人工拆解得到外壳、隔膜等物质，剩下的活性物质先进行酸浸，浸出渣为石墨及酸不溶的低价值的物质，将浸出液进行溶剂萃取，得到含钴离子的盐溶液，蒸发结晶后得到纯净的硫酸钴产品，采用该方法后，可以回收正极活性物质中99.99%的钴及95%的锂，其回收利用流程图如图1所示. 无机酸浸出后还可以结合溶胶凝胶法对正极材料进行再生. Yang等[36]针对废旧锰酸锂电池的回收利用使用硝酸加双氧水将锰酸锂正极活性物质进行溶解，溶解后加入Fe(NO3)3和NH4H2PO4制成溶胶，最终做成LiFe0.6Mn0.4PO4/C电极材料，在0.1C（C表示倍率，1C表示电池在1 h内释放全部额定容量所需的电流值）下其比容量可达141.3 mA·h·g−1，1C下循环400次后其容量保持率可达86.4%. 除用无机酸浸外，还有很多学者对用有机酸浸出废旧锂离子电池[37−38]进行了深入研究. Li等[39]人分别采用柠檬酸、苹果酸和天冬氨酸在双氧水存在的作用下对废旧钴酸锂电池进行酸浸，结果表明柠檬酸和苹果酸的浸出效果较好，酸浸后其金属回收率均在90%以上，而用天冬氨酸浸出后废旧锂离子电池中的金属的回收率较低，有机酸浸出废旧电池的机理可能是废旧锂离子电池中的有价金属钴、锂等在浸出过程中与有机酸进行鳌合，从而提高废旧锂离子电池中有价金属的回收率. 对废旧锂离子电池有机酸浸过程分析发现，有机酸浸相比普通的无机酸浸而言能够减少浸出过程中能源消耗及二氧化碳排放. 姚路[40]用柠檬酸及苹果酸对废旧三元电池进行还原性酸性浸出，将废旧三元电池中的有价元素浸出后，以柠檬酸为凝胶剂，通过煅烧及水热法制备三元前驱体，实现了废旧锂离子电池从废旧材料到前驱体的回收再利用过程，其回收工艺流程如图2所示. 化学浸出过程能够有效地利用废旧锂离子电池中的有价元素，但浸出过程中含氟化合物及低分子有机化合物会进入水中，导致浸出后废水的处理及废水中氟化物的处理比较困难，而且湿法浸出液中含有的混合盐类也很难进行有效处理.and spentNonmetallicslagmaterialsSolventextractionLeachingCoSO图 1 废旧锂离子电池的典型酸浸流程图[35]Fig.1 Typical flowchart of acid leaching of spent LIBs[35]· 164 ·工程科学学报，第 43 卷，第 2 期由于湿法浸出存在一定缺点，许多学者将研究重点转向了在环保上有其独特优势的火法冶金[41−42].火法冶金[43]是利用废旧锂离子电池中各种有价成分在不同温度下的物理化学性质不同而对废旧锂离子电池中的有价成分进行分离的方法. 在火法冶金回收利用过程中电解液有机物质会首先挥发出来，PVDF等高分子有机物质在较高温度下会热分解掉而成为小分子物质，高温下废旧锂离子电池中的金属会形成合金，从而达到回收再利用废旧锂离子电池的目的. 目前，日本住友、优美科国际等企业均采用火法冶金的方法对废旧锂离子电池进行回收与利用.1.2.3 化学物理联合技术火法冶金相较于湿法冶金具有一定的环保优势，但其成本太高，而且目前常见的火法冶金方法通常忽视对锂元素的回收，锂往往残留在残渣中难以回收，因此需要结合湿法冶金技术进行锂的回收，同时其存在能耗高、废气污染等缺点. 为了弥补湿法冶金和火法冶金回收过程中的不足，许多学者采用化学−物理联合法对废旧锂离子电池进行回收再利用. 用物理方法对经过湿法冶金或火法冶金处理后的废旧锂离子电池进行处理可以有效减少湿法冶金过程中带来的水污染及降低火法冶金中的能源消耗. Huang等[44]针对废旧锰酸锂和废旧三元电池的回收利用提出了浸出加离子浮选的流程，其先将电池活性物质的混合物用盐酸加双氧水浸出活性物质中的有价成分，用离子浮选的方法选出浸出液中的铁离子，浮选过程中添加的捕收剂可以循环使用，保证了整个过程的绿色、环保，选出铁离子后剩下的溶液再用分步沉淀回收其中的锂和锰元素，其回收利用流程如图3所示.Zhong等[45]针对废旧磷酸铁锂电池提出了“低温热解加物理分选的方法”. 他们先将废旧磷图 2 废旧三元电池酸浸再生工艺流程[40]Fig.2 Flowchart of acid leaching and regeneration of spent Li(NiCoMn)O2 batteries[40]图 3 浸出与浮选联合回收废旧磷酸铁锂及锰酸锂电池[44]Fig.3 Recovery of spent LiFePO4 and LiMn2O4 through acid leachingand flotation[44]钟雪虎等： 废旧锂离子电池资源现状及回收利用· 165 ·酸铁锂电池进行放电、破碎，再用热处理对废旧磷酸铁锂电池中的电解液进行回收再利用，去除电解液后，对废旧磷酸铁锂电池进行低温热解处理以除去残留的电解液及PVDF，使得正极活性物质能够更好地从正极片上脱落，经过低温热处理后，用破碎、筛分的方法分离正极片上的正极活性物质，不能脱落的正极活性物质采用高压水冲洗的方法使得正极活性物质脱落下来. 活性物质脱落后，金属铜、铝采用色选分离，而正负极活性物质则采用浮选进行分离，并且浮选得到的正极活性物质可以用于再制成电池. 该方法的流程如图4所示. 化学−物理联合法有效地避免了单一化学法处理废旧锂离子所带来的问题，因此，该方法应该会成为未来废旧锂离子电池回收利用的主要研究方法之一.图 4 低温热解加物理法回收废旧磷酸铁锂电池[45]Fig.4 Recovery of spent LiFePO4 batteries through pyrolysis and physical[45]1.2.4 生物处理技术目前，生物法处理废旧锂离子电池大多是在浸出过程中利用氧化亚铁硫杆菌的高酸性或某些生物质的还原性对废旧锂离子电池的正极活性物质进行浸出. 生物浸出的最大特点是环保性好、成本较为低廉. 张建[46]采用电解剥离加生物质酸浸的方法对废旧钴酸锂电池进行回收再利用，电解剥离铝实现了金属铝与正极活性物质之间的有效分离，避免了后续湿法冶金溶液中铝离子难以处理的难题，后续还原性浸出时采用生物质燕麦秸秆粉作还原剂，硫酸做浸出剂，在实现钴离子的高效浸出的同时也实现了秸秆粉的废物利用，大大降低了湿法冶金的浸出成本. 浸出用草酸沉钴得到纯度较高的草酸钴产品. 邓孝荣等[47]采用氧化亚铁硫杆菌浸出废旧锂离子电池，利用氧化亚铁硫杆菌浸出过程产生的高酸性代替稀硫酸作为浸出剂，氧化亚铁硫杆菌浸出时接种量、震荡条件、正极活性物质的粒度等因素对浸出的影响不是很大，在最佳浸出条件下，废旧钴酸锂电池中金属钴的浸出率为47.6%且浸出时间在10 d以上.用氧化亚铁硫杆菌虽然能够对废旧锂离子电池进行浸出，但浸出时间长、浸出率低. 为解决该类问题，辛亚云[48]采用生物淋滤的方法对废旧锰酸锂、三元电池及锰酸锂电池的混合物进行浸出，通过改变实验条件探究生物淋滤的最佳条件，通过调酸促进细菌生长从而提高生物浸出效率，在最优浸出条件下，锂、镍、钴、锰的浸出率均在95%以上，同时他还研究了胞外多聚物对废旧锂离子电池生物浸出的促进机理，研究表明，少量的胞外多聚物就可以极大地促进金属的浸出，加入胞外多聚物后，废旧锂离子电池中金属浸出率的平均增长率约为100%，促进效果显著. 生物浸出具有环境友好、成本低廉等优点，但生物法同样具有浸出率低、合适菌种难以培育等缺点，如何克服这些缺点将是生物法处理废旧锂离子电池的研究方向.1.2.5 回收再利用后的物料用于其他领域由于废旧锂离子电池中各种物料的材料性能较好，而且回收回来的废旧电池材料的各项性能下降不是很大，经过一定的技术手段进行再生后是可以直接重复再生为电池材料的. 因此有很多学者对回收得到的废旧锂离子电池材料进行了用途上的探索，均取得了一定的成效，Liang等[49]将回收后得到的废旧锂离子电池石墨进行处理后用作钠离子电池的阳极，得到了较好的电化学性能的钠离子电池，说明废旧锂离子电池中的石墨经过处理后可以用于再制作钠离子电池. Nie等[50]将回收得到的废旧锰酸锂电池的正极活性材料锰酸锂用于制作钠离子电池的阴极，电化学测试表明该正极活性材料具有很好的储钠性能，在50次· 166 ·工程科学学报，第 43 卷，第 2 期。
废旧电池的回收与利用现状
科 学 论 坛
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
废Ｉ Ｌ Ｉ 电池的 回收与利用现状
邵 占辉
废旧三元锂离子电池正极材料回收技术研究进展
废旧三元锂离子电池正极材料回收技术研究进展一、本文概述随着电动汽车和可再生能源存储系统的广泛应用，锂离子电池（LIBs）的需求正在快速增长。
然而，这种增长也带来了一个严重的问题：废旧锂离子电池的处置和回收。
其中，三元锂离子电池（NCA、NMC和LFP等）因其高能量密度和良好的性能而被广泛应用于各种电子设备中。
因此，废旧三元锂离子电池正极材料的回收技术研究显得尤为重要。
本文旨在全面概述废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的最新研究进展。
我们将首先介绍三元锂离子电池的基本结构和工作原理，然后重点讨论目前主流的回收技术，包括物理法、化学法和生物法。
我们将详细分析这些技术的优点和缺点，以及在实际应用中所面临的挑战。
我们还将探讨未来废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的发展趋势和可能的研究方向。
通过本文的综述，我们希望能够为研究者、工程师和政策制定者提供关于废旧三元锂离子电池正极材料回收技术的全面理解，并推动该领域的技术进步和实际应用。
二、废旧三元锂离子电池正极材料的组成与性质废旧三元锂离子电池正极材料主要由锂、镍、钴、锰（或铝）等元素组成，这些元素通过特定的化学反应形成了具有层状结构或尖晶石结构的化合物，如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM）或LiNi5Mn3Co2O2（NCA）等。
这些化合物在电池充放电过程中，通过锂离子的嵌入和脱出实现电能的存储和释放。
废旧三元锂离子电池正极材料的性质主要表现为其电化学性能、物理性能和化学稳定性等方面。
电化学性能方面，废旧正极材料应具有良好的充放电性能、高的能量密度和长的循环寿命。
物理性能方面，废旧正极材料应具有一定的结构稳定性，以抵抗电池充放电过程中的体积变化。
化学稳定性方面，废旧正极材料应具有良好的化学稳定性，以避免在电池使用过程中发生副反应。
然而，随着电池的使用和老化，废旧三元锂离子电池正极材料的性能会逐渐下降，主要表现在电池容量衰减、充放电效率降低、结构稳定性变差等方面。
2024年锂电池回收再利用市场前景分析
2024年锂电池回收再利用市场前景分析引言随着电动车、无人机等新兴行业的快速发展，锂电池作为一种高能量密度、轻量化、环保的能源储存设备，得到了广泛的应用。
然而，随着锂电池的普及和更新换代，大量废弃的锂电池产生了环境和资源的双重挑战。
因此，锂电池回收再利用市场具有广阔的发展前景。
本文将对锂电池回收再利用市场的前景进行分析。
锂电池回收再利用的意义1.环保意义：废弃锂电池中包含的重金属和有害物质对环境具有潜在的危害。
通过回收再利用废弃锂电池，可以有效减少环境污染和资源浪费。
2.资源意义：锂电池中的锂、钴、镍等重要金属是有限资源，通过回收再利用这些金属可以有效延长资源的使用寿命，降低对原材料的依赖程度。
3.经济意义：锂电池回收再利用产业链的建立可以促进就业和经济增长，同时，回收再利用废弃锂电池所获得的金属材料也可以成为新兴产业的重要原料。
锂电池回收再利用市场的现状目前，全球锂电池回收再利用市场仍处于起步阶段。
主要存在以下问题：1.技术不成熟：废弃锂电池的回收与再利用技术相对滞后，存在回收效率低、成本高等问题。
需要加强技术研发，提高回收再利用效率和经济性。
2.缺乏统一的政策和标准：各国对于锂电池回收再利用的政策和标准不一致，缺乏统一的指导方针和监管机制。
需要加强国际合作，构建统一的政策和标准体系。
3.资金投入不足：锂电池回收再利用需要大量的投资用于设备更新、技术改进和市场推广。
当前，缺乏足够的资金支持。
锂电池回收再利用市场的前景尽管目前锂电池回收再利用市场存在一些问题，但是未来的市场前景仍然非常广阔：1.政策支持：随着环保意识的提升，各国政府将加大对废弃锂电池回收再利用的支持力度，提供政策、资金和人才支持，促进市场的发展。
2.技术突破：科技的进步将推动锂电池回收再利用技术的创新与突破，提高回收效率、降低成本。
新的回收技术和设备将逐渐成熟并得到应用。
3.市场需求增长：随着电动车、可再生能源等领域的迅速发展，锂电池的需求持续增长。
废旧锂电池环保回收处理技术及现状综述
废旧锂电池环保回收处理技术及现状综述1.安徽省驿达高速公路服务区经营管理有限公司安徽合肥2300002.安徽环境科技集团股份有限公司安徽合肥2300003.安徽环境科技集团股份有限公司安徽合肥230000摘要：锂电池在电子产品中广泛使用，随着科技的发展，未来前景更为广阔，现在面临的是废旧锂电池环保回收处置的问题。
通过对废旧锂电池的回收处理技术的总结，从电池的源头材料、生产工艺到回收处置技术等方面，分析了我国目前废旧锂电池的回收处置现状及存在的问题，并倡导大力发展废旧锂电池的回收处置技术和市场的发展。
关键字：锂电池电解液现状分析处理技术回收1 概述随着科学技术的突飞猛进，电子产品的使用非常广泛，如手机、电脑等，这一系列的发展给电池行业带来了新的生机与市场，尤其是锂电池行业。
通常所说的锂电池，是锂离子电池，它以体积小、容量大、电压高等优点被当今世界公认为是理想的化学能源产品之一。
但废旧锂电池在拆卸过程中会产生重金属如铜、镍及电解液等，这些物质进入环境会给生态环境带来严重的污染锂离子电池通常由重金属、有机化合物和塑料成分组成，其比例大致为钴 5% ～20%、镍 5% ～ 10%、锂5% ～7%、有机化合物 15%、塑料 7%，因生产商不同而有轻微波动，具有较高的回收利用价值[1]。
若将环保技术纳入废旧锂电池的回收处理行业，便可以回收多种金属成分，变废为宝。
2 废旧锂离子电池回收处理技术现阶段，锂离子电池的回收方向可分为：第一类是电池的预处理过程，主要是电池粉碎拆解、分类、残余电量处理；第二类是正负集流体和极活性物质的分离；第三类是钴、锰等金属提取和电解液处理的回收再利用。
目前环保技术资源化回收技术可分为干法处理技术、湿法处理技术、离子筛法处理技术和生物法处理技术[2]。
干法处理技术主要含机械法、热处理法、机械化学法等。
机械法是依据材料的物理性质如密度、导电性，磁性等进行分离[3]。
机械化学法采用研磨技术将锂离子中的金属成分提取出来。
废旧电池回收利用调查报告
废旧电池回收利用调查报告废旧电池回收利用调查报告近年来，随着电子产品的普及和更新换代速度的加快，废旧电池的数量呈现出快速增长的趋势。
废旧电池对环境和人类健康造成的潜在危害引起了广泛关注。
为了了解废旧电池回收利用的现状和问题，我们进行了一项调查研究。
1. 废旧电池回收现状调查显示，废旧电池的回收利用率仍然较低。
许多人对废旧电池的处理方式缺乏了解，很多人选择将其直接丢弃在垃圾桶中。
在我们的调查中，有70%的受访者表示他们不知道废旧电池应该如何正确处理。
此外，只有20%的受访者回收了废旧电池，而其余的受访者表示他们从未考虑过回收废旧电池。
2. 废旧电池回收的挑战废旧电池回收利用面临着一些挑战。
首先，很多人对废旧电池的回收利用意义不够清晰。
他们缺乏对废旧电池回收利用的认识，认为废旧电池只是一种小型电子垃圾，对环境影响不大。
其次，废旧电池回收的渠道不够畅通。
在我们的调查中，有40%的受访者表示他们不知道哪里可以回收废旧电池。
此外，一些回收点的设施和条件也不完善，无法满足大规模回收的需求。
最后，废旧电池的分类和处理需要专业知识和技术支持，但目前相关人才和设备的匮乏使得回收利用工作难以推进。
3. 废旧电池回收利用的重要性废旧电池回收利用的重要性不容忽视。
首先，废旧电池中含有有害物质，如果随意处理，可能会对土壤和水源造成污染，进而影响人类健康和生态环境。
其次，废旧电池中的一些材料，如锂、镍和钴等，具有很高的回收价值。
通过回收利用，不仅可以减少对原材料的需求，还可以节约能源和减少环境污染。
此外，废旧电池回收利用也是推动可持续发展的重要举措，有助于建设资源节约型社会。
4. 废旧电池回收利用的解决途径为了提高废旧电池回收利用的效率，我们提出以下解决途径。
首先，加强废旧电池回收利用的宣传教育工作，提高公众对废旧电池回收利用的意识和认识。
通过开展宣传活动、制作宣传资料等方式，向公众普及废旧电池的回收利用知识，引导他们正确处理废旧电池。
废旧动力电池再生利用技术现状
废旧动力电池再生利用技术现状1. 引言废旧动力电池，听起来有点“丧”，对吧？但实际上，这些看似无用的东西，里面可是藏着不少“宝藏”。
如今，随着电动车的普及，废旧电池的数量逐渐增多，这不仅对环境构成威胁，还给我们带来了重新利用的机会。
那么，废旧动力电池再生利用技术的现状到底如何呢？让我们一起来“聊聊”吧！2. 废旧动力电池的现状2.1 数量庞大，令人咋舌电动车越来越普遍，废旧电池的数量也跟着“水涨船高”。
想象一下，街上到处都是电动车，电池使用到一定程度后，就成了“废物”，可真是个不小的烦恼。
根据统计，每年产生的废旧电池数量可以用“惊人”来形容，真是让人心里“咯噔”一下。
2.2 环境危害，不容小觑这些电池如果处理不当，就像把一颗“定时炸弹”留在了环境里。
重金属污染、水源污染，这些问题可都是摆在眼前的大难题，简直让人“捉襟见肘”。
所以，废旧电池的处理，必须得“走上正轨”，才能确保我们的地球依旧美丽如昔。
3. 再生利用技术的现状3.1 技术不断更新好在，随着科技的发展，各种再生利用技术应运而生。
从“拆拆拆”到“炼炼炼”，电池的回收与再利用已经有了不小的进步。
现在的技术可谓是“日新月异”，有些企业甚至开发出了一些“聪明”的方法，把废旧电池变成了新电池，真是令人“拍手称快”！3.2 资源的循环利用再说说资源的利用吧！通过再生利用，废旧电池里的锂、钴、镍等贵重金属都能被“收拾干净”，再用到新的电池中，真是物尽其用，循环利用的“典范”。
这可不仅是经济上的“节约”，更是对环境的负责，简直是“一举两得”。
4. 面临的挑战4.1 技术和成本的难题不过，说到这儿，也不能忽视面临的挑战。
尽管再生利用技术逐渐成熟，但成本问题始终是个“大山”。
很多企业在处理废旧电池时，还是得“掂量掂量”经济账。
毕竟，不少高科技技术的投入和回报之间的差距，可能让人感到“心有余而力不足”。
4.2 法规的推动还有就是和法规的支持。
虽然国家已经在推行一些有利的，但执行力度和监管机制仍需进一步加强。
锂电池的回收与循环利用技术
锂电池的回收与循环利用技术目录1.锂电池回收的重要性 (1)2.锂电池回收技术的发展现状 (1)3.锂电池循环利用的前景 (2)回收与循环利用是锂电池产业链中非常重要的环节，对于环境保护和资源利用具有重要意义。
本文将从锂电池回收的重要性、回收技术的发展现状以及循环利用的前景等方面进行探讨。
1.锂电池回收的重要性锂电池作为一种重要的能源储存设备，广泛应用于移动通信、电动汽车、储能系统等领域。
然而，随着锂电池的大规模应用，其废弃物的处理问题也日益突出。
锂电池中含有有毒重金属和有害物质，如果随意丢弃或不当处理，将对环境和人类健康造成严重影响。
1.环境保护：废弃锂电池中的有害物质，如重金属镉、铅、汞等，会渗入土壤和水源，对生态环境造成污染。
同时，锂电池中的有机溶剂和电解液等物质也会对大气和水体造成污染，加速全球变暖和气候变化。
2.资源利用：废弃锂电池中的锂、钻、银等金属元素是宝贵的资源，可以通过回收和循环利用，减少对矿产资源的开采，降低能源消耗和环境压力。
同时，回收锂电池还可以提高资源利用效率，降低生产成本，促进可持续发展。
2.锂电池回收技术的发展现状目前，锂电池回收技术主要包括物理分离、化学处理和冶炼等方法。
然而, 由于锂电池种类繁多、结构复杂，回收过程中存在一系列的技术难题和挑战。
L物理分离：物理分离是锂电池回收的基础工艺，包括机械破碎、磁选、重力分选等方法。
这些方法可以将废弃锂电池中的正负极材料、电解液和外壳等组分进行有效分离，为后续的处理提供基础。
2.化学处理：化学处理是锂电池回收的关键环节，包括酸碱溶解、高温熔融、浸出等方法。
这些方法可以将废弃锂电池中的有机溶剂、电解液和金属元素进行有效分离和提取，实现资源的回收和再利用。
3.冶炼：冶炼是锂电池回收的终极手段，通过高温熔融和化学反应，将废弃锂电池中的金属元素进行高效提取和分离。
冶炼技术可以实现废弃锂电池中金属元素的高纯度回收，为资源的再利用提供有力保障。
废旧锂电池的回收与再利用研究
废旧锂电池的回收与再利用研究随着锂离子电池的广泛应用，废旧锂电池成为一个值得重视的问题。
废旧锂电池不仅占用资源、浪费能源，还会对环境及人体造成较大的危害。
因此，对于废旧锂电池的回收与再利用研究至关重要。
1. 废旧锂电池的危害废旧锂电池中含有大量的有害物质，如果随意处理将会对环境及人体造成极大的危害。
其主要危害如下：1.1 重金属的污染废旧锂电池中含有大量的有害重金属，如镉、铅、汞等，这些重金属可以渗入土壤、水源，对环境造成污染。
1.2 热化性废旧锂电池失去容量后会出现热化现象，甚至会爆炸，对人身安全造成严重威胁。
1.3 能源的浪费废旧锂电池中含有大量的有用金属和化学物质，如果随意处理将浪费资源，造成经济损失。
目前，废旧锂电池的回收技术主要包括物理方法和化学方法两种。
2.1 物理方法物理方法主要是采用机械破碎、吸附或分离等物理处理过程，将废旧锂电池中的有用成分分离出来。
其中，机械破碎是最常用的方法，通过破碎设备对废旧锂电池进行初步的分离和粉碎处理，将有用成分和废弃部分分离出来。
吸附法则是利用特殊材料吸附废旧锂电池中的有用成分，如正极材料中的锂离子、钴、镍等，通过更换材料、再生材料等方式，实现有用成分的回收和再利用。
分离法则是利用物理分离方法将废旧锂电池中的有用成分分离出来，如使用磁力分离器将废弃部分中的钢铁材料分离出来，通过筛分、重力分离等方式将有用成分分离出来，实现资源的回收和再利用。
化学方法主要是采用化学溶解、浸出等化学处理过程，将废旧锂电池中的有用成分溶解出来。
其中，化学溶解法是最常用的方法，通过酸碱法、高温高压法等方式将废旧锂电池中的有用成分溶解出来，然后再进行过滤、浓缩、还原等后续处理，实现有用成分的回收和再利用。
废旧锂电池中的有用成分主要包括正极材料中的锂离子、钴、镍等，负极材料中的石墨、锡、铜等，以及电解液中的有机溶剂、盐等。
这些有用成分可以被重新制成新的锂离子电池或其他新材料。
3.1 制备新锂离子电池废旧锂电池中的有用成分可以被重新制成新的锂离子电池。
废旧锂离子电池的回收处理与资源化利用
废旧锂离子电池的回收处理与资源化利用摘要：随着新能源汽车的飞速发展，锂离子电池也得到了快速发展，废旧锂离子电池中重金属和电解液等有机物对资源的消耗和环境都有较大的影响。
因此，废旧锂离子电池的回收处理和资源化利用已然成为重要的课题。
本文介绍了废旧锂离子电池回收的现状、面临的问题以及常用的回收工艺，主要包括废旧锂离子电极材料的回收、电池的预处理、电极材料的溶解浸出和萃取，从废旧电池中回收锂、钴、镍、锰等金属元素，实现锂、钴、镍、锰等金属元素的回收再利用，减少了对环境的污染，同时也可以节约能源和资源。
关键词：锂离子电池、回收处理、资源化利用、环境污染、能源和资源随着新能源汽车的飞速发展，动力电池的需求也逐渐增加，整个锂离子电池行业对电池相关材料的需求量也不断增加，特别是锂、钴、镍等金属甚至供不应求。
锂离子电池中含有钴、镍、锰、铜、铝等重金属元素，其在环境中长期积累并进入食物链，会对生物多样性和生态系统造成严重威胁，同时直接影响人类健康。
同时，锂离子电池中含有有毒电解液，如果如果未正确处理和处置，也会对环境和人类健康造成危害。
1.锂离子电池回收现状：目前，全球废旧锂离子电池的回收率很低。
其中，欧洲和日本的回收率较高，中国的回收率相对较低。
这主要是由于回收技术的不成熟和回收成本高的原因。
废旧锂离子电池的回收主要集中在回收金属、电解液和有机物三个方面。
回收金属是最主要的回收内容，主要是回收电池正极材料中的金属元素，如钴、镍、锰、锂等，还有铜、铝这些壳体材料。
回收电解液是其次，废旧锂离子电池中的电解液大多是含有有机溶剂和无机盐的混合液体，这些电解液中的有机溶剂通常是有机碳酸盐，可以通过蒸发浓缩和离子交换等方法进行回收。
回收有机物也是一项重要的任务，废旧锂离子电池中的有机物包括聚合物隔膜、塑料等，这些有机物中含有的有害物质对环境造成的影响较大，需要进行回收处理。
2.目前回收废旧锂离子电池中的主要问题废旧锂离子电池回收中面临的主要问题包括技术难度、高成本、回收率低、资源配置不足等。
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废旧锂离子电池回收利用的研究现状金玉健1Ξ,梅光军,李树元(武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉 430070)摘 要:目前废旧锂离子电池的回收利用,重点是电极材料中有价金属的回收,主要是应用酸浸和溶剂萃取相联合的湿法冶金技术,其次将电化学技术用于浸出液中金属的沉积和对失效电极材料的直接修复也有相关的研究报导。
根据锂离子电池的发展和未来的环境要求,今后的回收利用将朝综合处理和多元化处理技术的方向发展。
关键词:锂离子电池;回收;湿法冶金;修复 自1990年锂离子二次电池问世以来,凭借其优异的性能迅速占领电池市场,得到广泛应用。
国际电源商情的调查数据显示:2000年,全世界锂离子电池的产量为5.41亿只,预计2005年将达到9.5亿只;2000-2003年,中国锂离子电池产业迅速成长,平均增长速度超过140%,未来几年,中国的锂离子电池产业仍将保持年均30%以上的增长速度。
在锂离子电池的应用方面,手机和笔记本电脑占据前两位。
根据新材料在线的调查,2003年全球锂离子电池的应用,手机和笔记本的市场份额分别为61.2%和25.1%,在便携摄像机、数码相机和PDA 三者中的应用也超过了10%,而在中国90%以上的应用领域为手机市场。
1 回收利用现状目前,锂离子二次电池中使用的负极材料多为石墨,正极材料则为嵌锂过渡金属氧化物,如LiC oO 2、LiNiO 2、LiVO 2及LiMn 2O 4等,其中使用最多的是LiC oO 2,它也是最早商品化的锂离子二次电池正极材料。
此外,随着对锂离子电池正极材料研究的深入,人们在LiC oO 2中掺入少量的镍,以它们的混合氧化物(LiC oxNi 1-x O 2,0<x <1)作为正极材料用于锂离子电池的生产。
目前最常用的以LiC oO 2为正极材料的锂离子电池中含有钴酸锂、六氟磷酸锂、有机碳酸酯、碳素材料、铜、铝等化学物质,其中各种金属含量如表1所示(手机用电池)。
表1 常见锂离子电池中金属含量[1]元素名称钴铜铝铁锂含量/%15144.7250.1 由于电池中含有较多的金属元素,而且其中的钴是一种稀有的贵重金属,在各种矿中的含量很低,资源稀少,而它在锂离子电池中的含量则相对较高,因此目前对于锂离子电池的回收利用,主要是考虑回收其中的钴等金属。
111 湿法冶金工艺目前锂离子电池的再生工艺研究,较为成熟、经济可行的是湿法冶金工艺,其主要的工艺流程如图1所示:图1 锂离子电池湿法处理工艺流程图作者简介:金玉健(1982-),男,汉族,武汉理工大学资源与环境工程学院硕士研究生,研究方向为电子废弃物无害化、资源化新技术。
(1)废电池的预处理回收的废电池首先进行剥皮、去壳、破碎、分选等预处理过程,将电极材料和其它材料分离。
(2)电极材料的浸出分离出的电极材料通过溶剂选择性的浸出之后,使目的组分进入溶液而与其它组分相分离。
锂离子电池正极材料的浸出,目前最常用的是化学浸出技术中的酸浸。
通过对LiC oO2正极材料在H2S O3、NH2OH・HCl和HCl溶液中浸出效果的研究发现[2]:在盐酸中钴元素的浸出效果最好,而且温度越高,浸出速度越快,浸出率越高,这是因为LiC oO2中的C o3+只溶解于还原性的稀盐酸。
其浸出反应为:2LiC oO2+8HCl2C oCl2+Cl2+2LiCl+ 4H2O该过程产生Cl2,使得工作条件十分恶劣。
为此,考虑选择其它酸来代替盐酸以避免Cl2的产生。
在酸溶液中加入一定量的H2O2作为还原剂[3],使C o3+在浸出过程中还原为更易于溶解的C o2+,提高了其在其它非还原性酸中的浸出效率,浸出反应为:2LiC oO2+6H++H2O22C o2++ O2+2Li++4H2O(3)浸出液中金属元素的提取和分离化学萃取是最常用的技术:电极材料浸出液中金属离子的化学萃取,属于阳离子交换反应:在阳离子交换反应中,萃取剂一般为弱酸性有机酸。
除了化学萃取技术之外,还可以通过改变浸出液的pH值使金属选择性沉淀,避免在湿法冶金处理体系中引入有机溶剂[4]。
LiC oO2电极浸出液中C o的回收除了用离子沉淀法、电沉积法[5]之外,主要应用溶剂萃取回收[6]:浸出液中加入萃取剂P507,在pH为5.5时,钴和锂的分离因子βC o/Li可高达1×105;浸出液中锂的回收,可以通过通入C O2气体[7],或者通过加入碳酸盐以Li2C O3的形式沉淀回收[5,8]。
除此之外,武汉理工大学发明了一种用λ-MnO2离子筛从废弃锂离子电池中分离回收锂的新方法[9]:尖晶石结构的二氧化锰(λ-MnO2)是一种对锂离子具有特殊记忆和选择性吸附作用的锂离子筛分材料,其对锂离子的理论吸附容量高达5.75m ol/g。
处理后的废锂离子电池酸溶液中的锂离子,以λ-MnO2离子筛作吸附剂进行选择性吸附,当锂离子被吸附到λ-MnO2离子筛的晶隙中后,用稀酸溶液洗脱锂离子,可实现锂离子的回收。
LiC o x Ni1-x O2电极浸出液中钴、镍存在反常的共沉淀作用[10,11]:溶液中金属离子的含量越少,则在共沉积物中的含量就越高。
由于这个作用,因此镍和钴的分离回收不能直接采用电化学方法,同时这两种金属的性质十分接近,也造成了分离的困难。
目前有两种方法处理这种类型的浸出液,其一是用萃取剂分离这两种元素,以各种盐的形式回收;其二是用电解法制备金属或合金:①由于低酸度溶液钴的萃取度随着氯离子浓度的升高而增大,当[Cl-]≥200g/L时发生钴的大量萃取[12,13],所以P.Zhang等[14]将盐酸浸出后含钴、镍的浸出液通过蒸发浓缩使氯离子浓度达到220g/L,之后通过测试发现在含有25% T OA(三辛胺)煤油溶液中通过单步接触不能完全萃取钴,为此进行了一个三级逆流(O∶A为2∶1)模拟实验,经过九次循环之后,钴和镍得到很好的分离,最后它们都用草酸氨沉淀回收。
此外,弱酸性或中性硫酸盐溶液中钴与镍的分离可以用如D2EHPA、PC-88A和Cyanex272等有机磷酸的溶剂萃取法完成,根据镍、钴在这三种萃取剂中pH1/2(溶液中的金属50%被萃取时的PH值)的差异[15],可知Cyanex272用于镍、钴的萃取分离效果最好。
钴和镍用Cyanex272萃取分离之后,P.Zhang[16]分别在有机相和萃余液中加入草酸使钴和镍以草酸盐的形式回收。
②虽然钴、镍在溶液中反常的共沉淀作用提高了它们的分离难度,但是也可以根据这个作用,通过共同沉淀来制取钴镍合金[17]:利用电解冶金法处理浸出液,其中的钴、镍发生共沉淀作用,虽然浸出液中镍钴的比率很高,但是由于这种共沉淀的反常,使得所得到的合金中钴的含量较高。
Carla Lupi,Mauro Pasquali[18]则利用静电和恒压电解法回收金属镍,其中静电条件可以使金属镍得到沉淀,而恒压条件则让电解液中的镍沉淀的比较完全,提高金属镍的回收效率。
1.2 其它再生利用技术(1)电化学还原技术LiC oO2电极可以通过电化学还原技术[19],将C o3+还原为C o2+,同时锂从LiC oO2固体结构中释放出来,这样避免了引入其它化学物质而造成后续处理工艺的复杂化。
其反应为:2LiC oO2(s)+H2O2C oO(s)+2LiOH(aq)+1/2O2(g)(2)电极直接修复技术Churl K y oung Lee,K ang-In Rhee[20]利用凝胶—溶胶工艺制备正极材料LiC oO2:硝酸浸出之后的浸出液中加入LiNO3溶液调整锂、钴离子的比例为1.1∶1,之后加入无定型柠檬酸生成前驱体,前驱体在950℃煅烧24h后得到的LiC oO2具有很好的充放电容量和循环性能。
D.-S.K im等[21]进行了LiC oO2修复分离的探索研究:自制了一个含有两个聚四氟乙烯室的不锈钢高压锅设备,将包含LiC oO2、导电炭、粘结剂、隔膜等的废LiC oO2电极,直接置于这个设备中,并在200℃的浓LiOH溶液中利用水热方法,修复并同时分离出LiC oO2材料,该方法步骤简单,虽然LiC oO2并未得到完全分离,但是修复LiC oO2作为锂离子电池的正极材料是可行的,该方法主要是依据“溶解—沉淀”的作用机制。
金泳勋、松田光明等[22]则利用浮选法从废锂离子电池中回收锂钴氧化物:预处理之后得到的电极材料(锂钴氧化物和石墨混合粉末),在马弗炉中于773K温度下进行热处理(在这个温度下,有机粘结剂挥发,锂钴氧化物表面由疏水性变为亲水性),然后用浮选法分离锂钴氧化物和石墨,在最佳浮选条件下(煤油用量0.2kg/t, MI BC用量0.14kg/t,矿浆固体浓度10%),从废锂离子电池中浮选回收锂钴氧化物产品,其中锂和钴含量高于93%,锂和钴的回收率为92%。
2 存在问题与展望目前废旧锂离子电池的再生利用技术研究,重点是电极材料中贵重金属的回收,对于电池中的其它材料,如石墨、电解液等的处理则缺乏比较系统深入的研究,因此这一方面还有待发展。
冶金技术是目前用于锂离子电池中金属回收的主要技术,因此其回收利用也是随着冶金技术的发展而不断前进的,特别是微生物冶金技术发展已经相当成熟,但其在锂离子电池处理中的应用则还处于空白阶段,今后随着对环境要求的提高,该技术也必然会在锂离子电池的处理中得到广泛的应用与发展。
另外,锂离子电池技术的发展,也给其回收利用提出了新的课题,电极材料、电解液材料的改变,都将影响着再生技术的发展方向。
特别是聚合物锂离子电池的出现及迅速发展,为其处理提出了新的课题,其电极片的分解处理是研究的重点、难点之一。
今后锂离子电池的回收处理,除了回收其中的有用资源之外,也必然要求妥善处理能给环境带来不利影响的物质,同时随着其它相关技术的发展,锂离子电池的处理将朝着综合化、多元化的方向发展。
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