退役动力三元锂电池的回收现状研究

2020-12-08林信攀

世界有色金属 2020年1期

林信攀

（合肥国轩电池材料有限公司，安徽合肥 231500）

Abstract:Abstract:With the rapid growth of the market share of ternary lithium ion batteries, the retired ternary lithium ion batteries have seen explosive growth. Therefore, the recovery of ternary lithium ion battery electrode materials has become a new focus of the battery industry. Cobalt (Co), lithium (Li), nickel (Ni) and manganese (Mn) in ternary lithium ion batteries are all high value metals. Therefore, recycling ternary lithium batteries after retirement can not only produce certain economic benefits, but also have great benefits for the protection of ecological environment.

Keywords:Ternary lithium battery ; Recovery of the status;Resource utilization?

1 废旧锂离子电池的回收技术

研究废旧锂离子动力电池的回收技术最大的好处就是为了使得废旧的电池里面的有价值的东西可以得到充分的利用，比如说里面的铜、镍、钴等都具有很高的价值，回收的过程当中既可以避免了对这些资源的浪费，而且还可以把这些东西变废为宝，重新融入到新的电池生产链当中去。目前现有的回收处理在利用的退役动力的三元锂电池主要分为了化学和物理两种技术。其中化学技术就包含了电沉积法、生物的浸取法、溶剂的泡取法。物理技术则是有着机械化学法、热处理法、溶剂法等。

这些技术在我国已经逐渐的趋于成熟，已经运用到实践当中去了。其中，Castillo等人提出采用硝酸浸取锂离子的方法，在这个过程当中就包含了过滤和固体物滤渣的处理[1]效果。下面进行详细介绍：

1.1 机械分离法

机械分离通常是回收废旧电池的预处理的过程。锂电池的外壳也属于机械处理当中需要收集的一部分。张华等人对于从废旧的锂电池回收金属元素提出了一种新的回收方法。回收的方法既有了金属氧化、机械分离、Co和Li，里面又包含了对Li和Co的湿法冶金工艺回收[2]。在研究的实验当中表明，当19%的过氧化氢和硫酸钠相结合可以快速的把Li和Co浸出；王玲和张翰就是采用的机械分离法对废旧的锂电池进行多次的拆分。王萌萌和张付申采用机械方法（磨合、涮洗以及打压）拆分多种不同金属的废旧锂电池。通过这个机械加工的过程，从废旧锂电池当中可以拆解出15%的电池外壳和42%的钴酸锂和石墨的混合物、6.1%的聚合物以及2.3%可再生的混合物[3]。

1.2 热处理法

热处理法通常就是高温情况下炉中进行加温处理，热处理的温度可以最高的达到150℃，在如此的高温情况下，锂电池就会分离出来一些有价金属和粘结剂，在运用热酸浸取的中间环节。热处理的加热方法时间和流程都有着明确的规定，一般的都不会超过3h。热处理方法使目前的机械分离当中，操作简单并且上手容易的方法，不足之处就是在加热的过程当中会出现二氧化碳的排放量较高，对大气的环境污染造成严重的影响，因此在加工的过程当中，需要安装净化设备。

1.3 机械化学法

机械化学法，通俗易懂，就是通过研磨铁镍钴等金属的一种化学反应技术。它在回收的过程当中，对退役的三元锂电池当中的钴和锂进行充分的磨合溶解，在溶解的过程当中还使用了有效的溶剂快速融合等。

1.4 溶解法

溶解法可以说是废旧锂电池回收当中比较重要的方法分之一，运用溶解的方法，大大的降低了粘贴剂对于电极活性材料的在集流体当中的黏贴力。如何选择一个正确合适的溶剂点是关键之处。对于我们现在已有的有机溶剂，比如说是二甲酸钠溶剂、二甲基碳钠等这些都在实践当中得到了成功的应用。

2 化学处理技术

2.1 酸浸法

酸浸其实就是把固状物通过一个液体的溶剂浸取出一个或者多个溶质的过程。

从退役的废旧三元锂电池当中浸取金属主要是使用的是（盐酸，硫酸等）作为研究实验对象。实验的结果表明了，在这两种的溶剂当中，其中盐酸作为浸取剂时，浸取效果最佳，Co的浸出率大于99%。

2.2 生物浸取法

生物的浸取可以说是处理传统废料的最低的成本工艺，效率高，当矿物的生物进行氧化的过程，可以将微生物的不可溶性的酸盐物变成可溶性的酸盐物。

废旧锂电池当中可以提取三元锂电池的有价金属回收，回收过程当中产生一些硫酸物，这些硫酸物体可以产生高价的有效元素。

2.3 化学沉淀法

化学沉淀法最重要的操作原理就是利用沉淀剂然后经过一些化学的反应原理，把废旧电池当中的有价金属提取出来。孙庆等人就是采用了10%NaOH水溶液作为沉淀剂，来对废旧锂电池当中的电极材料进行溶解，在NaOH水溶液当中溶解成一种我们可以进行导电的胶体和粘贴剂[4]。在实验当中的铝酸钠集体中的水溶液和过滤的气体滤液，将会以一种沉淀到液体内形成回收，回收率达到了94%。

2.4 电沉积法

电沉积法主要是金属两个离子电池产生的电子反应，当阴极的电子反应和阳极接触的时候就会产生了两种正极的反应，然后产生一种化学物理反应。刘斌等人采用了10mol/L的工业硫酸水进行泡取材料，碳酸钠作为复合剂添加到里面，然后在将温度调整到合适的，最后加温到80℃并进行鼓风搅拌，然后里面的一些杂质物体像铜、铁这类的就会融化沉淀出来[5]。当进行到最后一步的时候，过滤的杂质溶液就会进行电沉积反应，在高强度的电流电压之下，可以对有价金属进行回收，回收率高达90%多。