锂离子电池回收技术现状

＊黄庆华 郭建 李鹏

（日电（中国）有限公司 北京 100091）

锂离子电池回收技术现状

＊黄庆华 郭建 李鹏

（日电（中国）有限公司 北京 100091）

近年来，节能与新能源汽车呈现出高速发展态势。随着产业化的逐步推进，新能源汽车发展的后顾之忧——废旧动力电池的处理问题也将日益显现。如若处置不当，则会造成严重的安全隐患和极大的资源浪费。因此文章简要概述锂离子电池回收技术现状，以期作为参考。

锂离子电池；回收技术；数码电池；动力电池

锂离子电池根据应用领域可分为数码类和动力类。数码类电池正极主要采用钴酸锂和三元材料体系，动力类正极主要采用磷酸铁锂和三元材料等。目前国内市场上的电动汽车中磷酸铁锂电池的市场占有率较高。

1.废旧数码锂离子电池回收研究现状

从现状来看，很多数码锂离子电池都是运用钴酸锂正极制作而成，正极占据了较大比例的电池制作成本。废旧数码锂离子电池的回收技术较成熟，对该类电池回收已经产生了显著进展。回收失效锂离子电池中钴的方法归纳起来有以下几种。

(1)萃取法。萃取法运用于回收废旧的锂电池，指的是借助有机试剂来实现萃取过程；在完成萃取的前提下，分离钴元素及其他试剂。相比来讲，萃取法整体上表现为较低的能耗与较温和的操作条件，同时也有助于获得更好的分离效果。经过分离操作，获得纯净的钴盐。有学者已尝试借助萃取法来获得失效锂电池中含有的锂元素以及钴元素。在反复实现萃取和反萃取操作之后，能回收硫酸钴。至于剩余的溶液，还可再次实现碳酸锂的沉积回收。

(2)化学沉淀法。化学沉淀法，指的是借助沉淀剂来实现某些贵重金属的沉淀。相比于萃取法，化学沉淀法更适用于现阶段的电池回收，同时也表现为相对简易的操作流程与较高的回收率。然而具体在操作时，针对沉淀剂应当予以谨慎的选择。从现状来看，针对沉淀剂可以选择草酸材料，在此基础上回收锂元素和钴元素。

(3)电解法。相比于其他操作流程，电解法不需要借助其他物质，因此有助于消除过高的杂质含量。经过电解操作之后，能获得较高纯度的钴化合物。如果要回收特定的元素，可以借助热的硝酸溶液来完成上述操作。在钛电极的辅助下，溶液中的钴元素将会表现为多样化的反应，对此可以借助线性伏安扫描方法获得结论。在水溶液中，硝酸根离子以及溶解氧将会获得迅速的还原，进而增大了电解液整体的酸碱值，引发相应的沉淀反应。由此可知，上述反应在本质上构成了电化学的还原反应。目前状态下，学者也开始运用电沉积工艺来实现硫酸的浸出处理，确保获得较大比例的钴元素。在工艺操作中，阴极设计为钴板，而阳极设计为钛板，通过电沉积的作用来获得除杂后的溶液。相比于其他类型的操作模式，上述操作可获得93%或者更高的直收率，浸出率更是十分可观。

(4)物理分选法和化学溶蚀法。物理分选法一般是将锂离子电池先粉碎至颗粒5目以下后，再利用筛分、磁选，根据比重、磁性与电性等的物理性质将不同特性的金属分离。在现阶段很多学者的研究中，物理分选法属于利用频率较高的一类方法。然而实质上，运用此方法并不能获得相对较高品位的金属。

运用化学溶蚀的回收方法，指的是溶蚀某些正极材料，在此前提下针对有价金属和化合物进行全方位的回收处理。实质上，化学溶蚀的操作方法不能缺少化学试剂作为保障，因此在客观上突显了较高的回收成本，同时也不易于操控。

(5)其他方法。除了上述方法之外，回收锂电池还可以选择如下的流程和模式：经过电池的还原焙烧，氧化锂以蒸汽的形式溢出后，将其用水吸收，金属铜、钴等会形成碳合金。将此合金溶于适当浓度的硝酸和硫酸的混合酸中，或将合金溶于碳铵溶液中，使金属转化为金属离子Cu2+、Co2+。进入溶液，用沉淀法除去铜、铁等杂质离子，使溶液净化为只含钴的溶液，使钴得以回收。

2.废旧锂离子动力电池的回收研究现状

锂离子动力电池报废后形成的废旧锂离子动力电池与传统的废旧数码电池相比，有其自身特点及回收要求：

(1)无Co重要价值资源性物质。与数码锂离子电池不同，部分动力电池的正极采用磷酸铁锂或锰酸锂等材料，不含Ni、Co等稀贵金属，所以不能采用传统回收方法。

(2)单体电池大，对拆解的安全性要求高，不能采用简单的机械破碎。

(3)面对未来电动汽车市场，处理量大。虽然目前废旧锂离子动力电池的量还不是很大，但未来随着电动汽车、电动自行车的大量使用，淘汰的废旧锂离子动力电池逐渐增多。据中国汽车技术研究中心预测，到2020年前后，我国纯电动(含插电式)乘用车和混合动力乘用车动力电池累计报废量将达到12万～17万吨。

(4)强调环保要求——电解质处理技术。由于未来的废旧锂离子动力电池处理量很大，所以其中的电解质需要采用更加绿色环保的方式处理，而不能像传统方法那样不处理或者“一烧了之”。

(5)新的有价值回收物质。废旧锂离子动力电池虽然不含Ni、Co等稀贵金属，但含有铜箔、铝箔、正极材料、负极材料也很多，只要能高效分离回收出来，会有可观的经济效益。

(6)目前无成熟回收处理再资源化技术及设备。目前仅有一些关于磷酸铁锂正极片和负极片的回收方法报道，这些方法仅仅是实验室方法，尚未真正使用。目前更无废旧锂离子动力电池的全套回收再资源化（包括电池拆解、电解液处理、电极材料处理、集流体处理）的技术和设备。

当前我国的废旧锂离子电池回收设备及工艺只适用于含有Ni、Co等稀贵金属的数码锂离子电池，而尚无专门针对不含Ni、Co的锂离子动力电池的回收设备及工艺。因此开发专门针对锂离子动力电池的回收设备及工艺将具有明显的经济和社会效益。

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(责任编辑 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.

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TM921.9

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黄庆华（1977～），男，日电（中国）有限公司；研究方向：化工研究。