废旧锂离子电池回收利用

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 含量/%
钴 20
铝 18
人造石墨 16
铜 7
锂 3
电解液 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
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 。
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。 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。
目录
1 背景知识
2
3
锂离子电池组成和结构
回收利用的现状和技术 存在的问题和展望
4
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（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。
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。
定向循环技术 （3）合成工序
1“定向循环”工艺的预处理 （ ）镍钴锰酸锂合成：将含镍、 2）协同萃取和单独萃取 2 3以物理法除去铝箔、铜箔、 ）钴酸锂合成：往钴溶液里 ）锰酸锂合成：往含锰溶 （ 1）预处理工序 钴、锰的混合溶液，加入适量 采用 P2O4萃取除杂，通过控 分别加入理论量比例的沉淀剂 液里分别加入理论量比例的 废旧电池通过破碎分选后， 隔膜纸、钢壳，采用协同萃 的硫酸镍与硫酸锰，根据产品 制水相 pH值，可以将水相中 和适量氨水，通过控制反应温 沉淀剂和适量氨水，通过控 取和单独萃取相结合的方式， 通过风选分离塑料、隔 牌号调节溶液中镍、钴、锰的 铁、锌、铜、钙、镁等杂质 度、时间和溶液 制反应温度、时间和溶液 pH pH 直接将废旧锂离子电池制备 膜纸，磁选分离铁，重选 摩尔比；加入理论量比例的沉 萃取进入有机相，萃余液成 值，得到晶型完好的沉淀物； 值，得到晶型完好的沉淀物； 成电极材料。相比于传统的 淀剂和适量氨水，通过控制反 分主要为含镍、钴、锰的混 分离出铜铝，得到粗制正 将沉淀物与碳酸锂按一定比例 将沉淀物与碳酸锂按一定比 碱溶酸浸渍，单独萃取制备 应温度、时间和溶液 合溶液。根据需要，采用 pH，得到 极材料粉末。 配比，混合均匀后，进行分段 例配比，混合均匀后，进行 化工盐的方式，不仅成本更 晶型完好的前驱体沉淀物；将 P5O7萃取分离镍钴元素， 程序升温热处理，冷 分段程序升温热处理，冷却 低，而且更环保、产品附加 前驱体沉淀物与碳酸锂按一定 控制pH为5～5.5，钴元素进 却后得到煅烧的钴酸锂产品。 后得到煅烧的锰酸锂产品。 值更高。 比例配比，混合均匀后，进行 入有机相，锰元素留在水相， 分段程序升温热处理，冷却后 分别得到含钴溶液、含锰 得到煅烧的镍钴锰酸锂产品。 溶液。
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。
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、回收利用百度文库技术 （9）
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。
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
铝壳 11% 电解液 14% 其它 1% LiCoO2 34%
塑料 5% 铜箔 7% 粘接剂 2%
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）
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。