退役動力三元鋰電池的回收現(xiàn)狀研究

林信攀

（合肥國軒電池材料有限公司，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 廢舊鋰離子電池的回收技術(shù)

研究廢舊鋰離子動力電池的回收技術(shù)最大的好處就是為了使得廢舊的電池里面的有價值的東西可以得到充分的利用，比如說里面的銅、鎳、鈷等都具有很高的價值，回收的過程當(dāng)中既可以避免了對這些資源的浪費(fèi)，而且還可以把這些東西變廢為寶，重新融入到新的電池生產(chǎn)鏈當(dāng)中去。目前現(xiàn)有的回收處理在利用的退役動力的三元鋰電池主要分為了化學(xué)和物理兩種技術(shù)。其中化學(xué)技術(shù)就包含了電沉積法、生物的浸取法、溶劑的泡取法。物理技術(shù)則是有著機(jī)械化學(xué)法、熱處理法、溶劑法等。

這些技術(shù)在我國已經(jīng)逐漸的趨于成熟，已經(jīng)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去了。其中，Castillo等人提出采用硝酸浸取鋰離子的方法，在這個過程當(dāng)中就包含了過濾和固體物濾渣的處理[1]效果。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1.1 機(jī)械分離法

機(jī)械分離通常是回收廢舊電池的預(yù)處理的過程。鋰電池的外殼也屬于機(jī)械處理當(dāng)中需要收集的一部分。張華等人對于從廢舊的鋰電池回收金屬元素提出了一種新的回收方法。回收的方法既有了金屬氧化、機(jī)械分離、Co和Li，里面又包含了對Li和Co的濕法冶金工藝回收[2]。在研究的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中表明，當(dāng)19%的過氧化氫和硫酸鈉相結(jié)合可以快速的把Li和Co浸出；王玲和張翰就是采用的機(jī)械分離法對廢舊的鋰電池進(jìn)行多次的拆分。王萌萌和張付申采用機(jī)械方法（磨合、涮洗以及打壓）拆分多種不同金屬的廢舊鋰電池。通過這個機(jī)械加工的過程，從廢舊鋰電池當(dāng)中可以拆解出15%的電池外殼和42%的鈷酸鋰和石墨的混合物、6.1%的聚合物以及2.3%可再生的混合物[3]。

1.2 熱處理法

熱處理法通常就是高溫情況下爐中進(jìn)行加溫處理，熱處理的溫度可以最高的達(dá)到150℃，在如此的高溫情況下，鋰電池就會分離出來一些有價金屬和粘結(jié)劑，在運(yùn)用熱酸浸取的中間環(huán)節(jié)。熱處理的加熱方法時間和流程都有著明確的規(guī)定，一般的都不會超過3h。熱處理方法使目前的機(jī)械分離當(dāng)中，操作簡單并且上手容易的方法，不足之處就是在加熱的過程當(dāng)中會出現(xiàn)二氧化碳的排放量較高，對大氣的環(huán)境污染造成嚴(yán)重的影響，因此在加工的過程當(dāng)中，需要安裝凈化設(shè)備。

1.3 機(jī)械化學(xué)法

機(jī)械化學(xué)法，通俗易懂，就是通過研磨鐵鎳鈷等金屬的一種化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。它在回收的過程當(dāng)中，對退役的三元鋰電池當(dāng)中的鈷和鋰進(jìn)行充分的磨合溶解，在溶解的過程當(dāng)中還使用了有效的溶劑快速融合等。

1.4 溶解法

溶解法可以說是廢舊鋰電池回收當(dāng)中比較重要的方法分之一，運(yùn)用溶解的方法，大大的降低了粘貼劑對于電極活性材料的在集流體當(dāng)中的黏貼力。如何選擇一個正確合適的溶劑點(diǎn)是關(guān)鍵之處。對于我們現(xiàn)在已有的有機(jī)溶劑，比如說是二甲酸鈉溶劑、二甲基碳鈉等這些都在實(shí)踐當(dāng)中得到了成功的應(yīng)用。

2 化學(xué)處理技術(shù)

2.1 酸浸法

酸浸其實(shí)就是把固狀物通過一個液體的溶劑浸取出一個或者多個溶質(zhì)的過程。

從退役的廢舊三元鋰電池當(dāng)中浸取金屬主要是使用的是（鹽酸，硫酸等）作為研究實(shí)驗(yàn)對象。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明了，在這兩種的溶劑當(dāng)中，其中鹽酸作為浸取劑時，浸取效果最佳，Co的浸出率大于99%。

2.2 生物浸取法

生物的浸取可以說是處理傳統(tǒng)廢料的最低的成本工藝，效率高，當(dāng)?shù)V物的生物進(jìn)行氧化的過程，可以將微生物的不可溶性的酸鹽物變成可溶性的酸鹽物。

廢舊鋰電池當(dāng)中可以提取三元鋰電池的有價金屬回收，回收過程當(dāng)中產(chǎn)生一些硫酸物，這些硫酸物體可以產(chǎn)生高價的有效元素。

2.3 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法最重要的操作原理就是利用沉淀劑然后經(jīng)過一些化學(xué)的反應(yīng)原理，把廢舊電池當(dāng)中的有價金屬提取出來。孫慶等人就是采用了10%NaOH水溶液作為沉淀劑，來對廢舊鋰電池當(dāng)中的電極材料進(jìn)行溶解，在NaOH水溶液當(dāng)中溶解成一種我們可以進(jìn)行導(dǎo)電的膠體和粘貼劑[4]。在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的鋁酸鈉集體中的水溶液和過濾的氣體濾液，將會以一種沉淀到液體內(nèi)形成回收，回收率達(dá)到了94%。

2.4 電沉積法

電沉積法主要是金屬兩個離子電池產(chǎn)生的電子反應(yīng)，當(dāng)陰極的電子反應(yīng)和陽極接觸的時候就會產(chǎn)生了兩種正極的反應(yīng)，然后產(chǎn)生一種化學(xué)物理反應(yīng)。劉斌等人采用了10mol/L的工業(yè)硫酸水進(jìn)行泡取材料，碳酸鈉作為復(fù)合劑添加到里面，然后在將溫度調(diào)整到合適的，最后加溫到80℃并進(jìn)行鼓風(fēng)攪拌，然后里面的一些雜質(zhì)物體像銅、鐵這類的就會融化沉淀出來[5]。當(dāng)進(jìn)行到最后一步的時候，過濾的雜質(zhì)溶液就會進(jìn)行電沉積反應(yīng)，在高強(qiáng)度的電流電壓之下，可以對有價金屬進(jìn)行回收，回收率高達(dá)90%多。

3 結(jié)語

在伴隨者退役動力三元鋰電池的數(shù)量增加的同時，為了建立起更加優(yōu)良并且成熟的回收體系，需要完善的分類回收技術(shù)。在對退役的三元鋰電池進(jìn)行有效的回收的時候，要建立起相關(guān)完善的電池材料分類回收處理的方法，完善好相應(yīng)的分類回收技術(shù)，這才是我們對于環(huán)保型的回收退役電池材料的最終目的。