＊黃慶華 郭建 李鵬

（日電（中國）有限公司 北京 100091）

鋰離子電池回收技術(shù)現(xiàn)狀

＊黃慶華 郭建 李鵬

（日電（中國）有限公司 北京 100091）

近年來，節(jié)能與新能源汽車呈現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢。隨著產(chǎn)業(yè)化的逐步推進，新能源汽車發(fā)展的后顧之憂——廢舊動力電池的處理問題也將日益顯現(xiàn)。如若處置不當，則會造成嚴重的安全隱患和極大的資源浪費。因此文章簡要概述鋰離子電池回收技術(shù)現(xiàn)狀，以期作為參考。

鋰離子電池；回收技術(shù)；數(shù)碼電池；動力電池

鋰離子電池根據(jù)應用領(lǐng)域可分為數(shù)碼類和動力類。數(shù)碼類電池正極主要采用鈷酸鋰和三元材料體系，動力類正極主要采用磷酸鐵鋰和三元材料等。目前國內(nèi)市場上的電動汽車中磷酸鐵鋰電池的市場占有率較高。

1.廢舊數(shù)碼鋰離子電池回收研究現(xiàn)狀

從現(xiàn)狀來看，很多數(shù)碼鋰離子電池都是運用鈷酸鋰正極制作而成，正極占據(jù)了較大比例的電池制作成本。廢舊數(shù)碼鋰離子電池的回收技術(shù)較成熟，對該類電池回收已經(jīng)產(chǎn)生了顯著進展?；厥帐т囯x子電池中鈷的方法歸納起來有以下幾種。

(1)萃取法。萃取法運用于回收廢舊的鋰電池，指的是借助有機試劑來實現(xiàn)萃取過程；在完成萃取的前提下，分離鈷元素及其他試劑。相比來講，萃取法整體上表現(xiàn)為較低的能耗與較溫和的操作條件，同時也有助于獲得更好的分離效果。經(jīng)過分離操作，獲得純凈的鈷鹽。有學者已嘗試借助萃取法來獲得失效鋰電池中含有的鋰元素以及鈷元素。在反復實現(xiàn)萃取和反萃取操作之后，能回收硫酸鈷。至于剩余的溶液，還可再次實現(xiàn)碳酸鋰的沉積回收。

(2)化學沉淀法。化學沉淀法，指的是借助沉淀劑來實現(xiàn)某些貴重金屬的沉淀。相比于萃取法，化學沉淀法更適用于現(xiàn)階段的電池回收，同時也表現(xiàn)為相對簡易的操作流程與較高的回收率。然而具體在操作時，針對沉淀劑應當予以謹慎的選擇。從現(xiàn)狀來看，針對沉淀劑可以選擇草酸材料，在此基礎(chǔ)上回收鋰元素和鈷元素。

(3)電解法。相比于其他操作流程，電解法不需要借助其他物質(zhì)，因此有助于消除過高的雜質(zhì)含量。經(jīng)過電解操作之后，能獲得較高純度的鈷化合物。如果要回收特定的元素，可以借助熱的硝酸溶液來完成上述操作。在鈦電極的輔助下，溶液中的鈷元素將會表現(xiàn)為多樣化的反應，對此可以借助線性伏安掃描方法獲得結(jié)論。在水溶液中，硝酸根離子以及溶解氧將會獲得迅速的還原，進而增大了電解液整體的酸堿值，引發(fā)相應的沉淀反應。由此可知，上述反應在本質(zhì)上構(gòu)成了電化學的還原反應。目前狀態(tài)下，學者也開始運用電沉積工藝來實現(xiàn)硫酸的浸出處理，確保獲得較大比例的鈷元素。在工藝操作中，陰極設(shè)計為鈷板，而陽極設(shè)計為鈦板，通過電沉積的作用來獲得除雜后的溶液。相比于其他類型的操作模式，上述操作可獲得93%或者更高的直收率，浸出率更是十分可觀。

(4)物理分選法和化學溶蝕法。物理分選法一般是將鋰離子電池先粉碎至顆粒5目以下后，再利用篩分、磁選，根據(jù)比重、磁性與電性等的物理性質(zhì)將不同特性的金屬分離。在現(xiàn)階段很多學者的研究中，物理分選法屬于利用頻率較高的一類方法。然而實質(zhì)上，運用此方法并不能獲得相對較高品位的金屬。

運用化學溶蝕的回收方法，指的是溶蝕某些正極材料，在此前提下針對有價金屬和化合物進行全方位的回收處理。實質(zhì)上，化學溶蝕的操作方法不能缺少化學試劑作為保障，因此在客觀上突顯了較高的回收成本，同時也不易于操控。

(5)其他方法。除了上述方法之外，回收鋰電池還可以選擇如下的流程和模式：經(jīng)過電池的還原焙燒，氧化鋰以蒸汽的形式溢出后，將其用水吸收，金屬銅、鈷等會形成碳合金。將此合金溶于適當濃度的硝酸和硫酸的混合酸中，或?qū)⒑辖鹑苡谔间@溶液中，使金屬轉(zhuǎn)化為金屬離子Cu2+、Co2+。進入溶液，用沉淀法除去銅、鐵等雜質(zhì)離子，使溶液凈化為只含鈷的溶液，使鈷得以回收。

2.廢舊鋰離子動力電池的回收研究現(xiàn)狀

鋰離子動力電池報廢后形成的廢舊鋰離子動力電池與傳統(tǒng)的廢舊數(shù)碼電池相比，有其自身特點及回收要求：

(1)無Co重要價值資源性物質(zhì)。與數(shù)碼鋰離子電池不同，部分動力電池的正極采用磷酸鐵鋰或錳酸鋰等材料，不含Ni、Co等稀貴金屬，所以不能采用傳統(tǒng)回收方法。

(2)單體電池大，對拆解的安全性要求高，不能采用簡單的機械破碎。

(3)面對未來電動汽車市場，處理量大。雖然目前廢舊鋰離子動力電池的量還不是很大，但未來隨著電動汽車、電動自行車的大量使用，淘汰的廢舊鋰離子動力電池逐漸增多。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預測，到2020年前后，我國純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12萬～17萬噸。

(4)強調(diào)環(huán)保要求——電解質(zhì)處理技術(shù)。由于未來的廢舊鋰離子動力電池處理量很大，所以其中的電解質(zhì)需要采用更加綠色環(huán)保的方式處理，而不能像傳統(tǒng)方法那樣不處理或者“一燒了之”。

(5)新的有價值回收物質(zhì)。廢舊鋰離子動力電池雖然不含Ni、Co等稀貴金屬，但含有銅箔、鋁箔、正極材料、負極材料也很多，只要能高效分離回收出來，會有可觀的經(jīng)濟效益。

(6)目前無成熟回收處理再資源化技術(shù)及設(shè)備。目前僅有一些關(guān)于磷酸鐵鋰正極片和負極片的回收方法報道，這些方法僅僅是實驗室方法，尚未真正使用。目前更無廢舊鋰離子動力電池的全套回收再資源化（包括電池拆解、電解液處理、電極材料處理、集流體處理）的技術(shù)和設(shè)備。

當前我國的廢舊鋰離子電池回收設(shè)備及工藝只適用于含有Ni、Co等稀貴金屬的數(shù)碼鋰離子電池，而尚無專門針對不含Ni、Co的鋰離子動力電池的回收設(shè)備及工藝。因此開發(fā)專門針對鋰離子動力電池的回收設(shè)備及工藝將具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。

[1]Zhang Pingwei,Yokoyama Toshiro, Itabashi Osamu, et a1．Hydrometallurgieal process for recovery ofmetal values from spent lithiumion secondary batteries[J]Hydrometallurgy．1998,47(2-3):259-271．

[2]鐘海云,李薦,柴立元等．從鋰離子二次電池正極廢料——鋁鈷膜中回收鈷的工藝研究[J]．稀有金屬與硬質(zhì)合金,2001,144:l-4．

[3]Jinsik Myoung, Youngwoo Jung, Jaeyoung Lee, Yongsug Tak．Cobalt oxide preparation from waste LiCoO2 by electrochemicalhudmthermal method[J]． Journal of Power Sources． 2002,112: 639-642．

[4]申勇峰．從廢鋰離子電池中回收鈷[J]．有色金屬,2002,54:69-70．

[5]郭廷杰．日本廢電池再生技術(shù)簡介[J]．再生資源研究,1999,2: 36-39．

[6]歐秀芹,孫新華,程耀麗等．廢鋰離子電池的綜合處理方法[J]．中國資源綜合利用,2002,06:18-19．

(責任編輯 宋小蒙)

Status Quo of Lithium Ion Battery Recycle Technology

Huang Qinghua, Guo Jian, Li Peng
（NEC (China) Co., Ltd, Beijing, 100091）

Recently, energy conservation and new energy vehicles present the situation of developing at top speed. With the development of industrialization, the worry of the development of new energy vehicles--the disposal problem of disused power batteries will also become increasingly apparent. If mishandled, it can result in serious security risks and great waste of resources. In this paper, the current status of lithium ion battery recycle technology is brie fl y reviewed.

lithium ion battery；recycle technology；digital battery；power battery

TM921.9

A

黃慶華（1977～），男，日電（中國）有限公司；研究方向：化工研究。