廢舊鋰離子電池回收利用技術(shù)介紹

　　一、廢鋰電池種類(lèi)及組成

　　動(dòng)力電池主要由4部分組成：正極、負(fù)極、電解液以及隔膜。一般動(dòng)力電池按正極材料組成分類(lèi)，主流的動(dòng)力電池為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，兩者合計(jì)占比超過(guò)95%，另外還有少部分錳酸鋰電池和鈷酸鋰電池，占比只有5%左右。2各類(lèi)動(dòng)力電池中鋰、鈷等金屬含量下圖所示。

　　目前動(dòng)力電池的回收主要為正極材料的回收，主要集中在鋰、鈷、鎳、錳等有價(jià)金屬的回收上。對(duì)于動(dòng)力電池的其他部分，電解液可能是未來(lái)回收的一大重點(diǎn)，目前已經(jīng)有回收高純度電解液的方法，就是使用超臨界CO2回收，采用這一方法的優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)品純度較高，但是對(duì)回收企業(yè)技術(shù)要求較高，目前國(guó)內(nèi)回收電解液的企業(yè)較少。隔膜屬于高分子材料，使用一段時(shí)間后會(huì)有老化的問(wèn)題，壽命有期限，回收價(jià)值不大。負(fù)極的石墨會(huì)有鋰離子嵌入，改變了負(fù)極結(jié)構(gòu)，回收后的負(fù)極不能直接利用，而且石墨價(jià)格并不高，回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大。外殼部分的主要材料是鋁合金等金屬材料，在拆解或者破碎環(huán)節(jié)可以直接回收，而且回收純度高。

　　二、三元鋰電池回收技術(shù)

　　1、火法工藝

　　火法冶金是通過(guò)高溫烘燒將電極片中的碳和有機(jī)物燃燒掉，對(duì)剩余部分通過(guò)熱解、磁選等方法進(jìn)行回收，最終篩選得到金屬有價(jià)材料?；鸱ㄒ苯鸸に嚭?jiǎn)單，易于工業(yè)化，但仍存在電解液等有機(jī)物在高溫煅燒下會(huì)產(chǎn)生有害氣體，需要進(jìn)行有害氣體處理等問(wèn)題，具有能耗高、成本高的缺點(diǎn)。

　　2、濕法工藝

　　濕法冶金是通過(guò)選擇合適的酸性或堿性介質(zhì)將廢舊電池正極材料中的金屬離子浸出，再通過(guò)沉淀、有機(jī)物萃取、分離、提純等方法，得到鋰、鈷、錳等有價(jià)金屬。

　　濕法冶金工藝是一種很成熟的工藝，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)都在采用濕法工藝，該工藝既可以單獨(dú)使用也可與其他工藝聯(lián)合使用，具有低成本、設(shè)備要求不高等優(yōu)勢(shì)。

　　三、磷酸鐵鋰電池回收技術(shù)

　　1、濕法回收技術(shù)

　　磷酸鐵鋰電池濕法處理工藝是利用酸液或堿液將正極材料溶解，然后從溶液中實(shí)現(xiàn)金屬的回收或前驅(qū)體物質(zhì)的合成。

　　磷酸鐵鋰電池的濕法回收工藝流程圖如圖1所示

　　磷酸鐵鋰電池首先需進(jìn)行放電、拆解、破碎、篩選等前處理，分離得到正極材料。接下來(lái)是回收過(guò)程中最重要的步驟：正極活性物質(zhì)的浸出。浸出步驟使金屬以離子的形式進(jìn)入溶液以便分離和提純。浸出過(guò)程多采用無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸浸出。

　　2、固相再生技術(shù)

　　固相法是將LiFePO4電池正極材料進(jìn)行高溫煅燒，分析其元素含量，增加一定比例的碳源、鋰源，再次進(jìn)行高溫煅燒，最終得到LiFePO4/C。固相法回收再生技術(shù)工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，低能耗、低成本，可用于工業(yè)化處理磷酸鐵鋰電池，但是固相法再生的LiFePO4性能較差。

　　總結(jié)

　　對(duì)于廢舊鋰離子電池的回收利用，大多采用上述幾種方法，還有許多改良方法只是實(shí)驗(yàn)室方法，工業(yè)應(yīng)用還需要時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　動(dòng)力汽車(chē)符合發(fā)展趨勢(shì)，今后數(shù)量不斷增加，淘汰的廢舊鋰電池的數(shù)量和類(lèi)型也會(huì)越來(lái)越多，現(xiàn)在單一的回收方法并不能高效、便捷地回收所有的資源，今后需要研究低成本回收技術(shù)，提高回收資源的純度，以更好地滿足工業(yè)應(yīng)用。