废旧锂电池的回收和综合利用研究

废旧锂电池的回收和综合利用研究

丘建强

福建鼎晶新材料科技有限公司   364200

摘要：在当前人类生产生活中会产生各种废旧电池，尤其是废旧锂电池，对于废旧锂电池而言因为正极上的钴和锂元素稀缺，制作难度大，导致价格成本高、产品少，因为具有一定的回收市场价值，对此需要人们对废旧锂电池进行回收处理，可以在改造后综合利用。此外在废旧锂电池的正负极流体中的铝箔和铜箔资源也有可以回收利用，众所周知，对废旧锂电池进行回收和利用不仅可以节约资源，也可以减少污染，可以有效对其中的各种有价值的金属进行回收，对此本文主要浅谈废旧锂电池的回收和综合利用研究。

关键词：废旧锂电池；回收；综合利用

引言：

废旧锂电池内含有镍钴和三元动力锂离子，这些金属物质可以通过放电、热解、破碎、分选、湿法冶金等工艺进行处理，以此重新生产出高质量的镍钴产品，在此过此中为了降低材料制作成本，需要对冶金溶液进行改进。但是在具体的回收和综合利用中还存在各种问题，比如开发工艺自动化下的拆解分选工艺和设备问题，对此需要在后期加强对各种废旧锂电池的正极材料的处理，以此作为研究方向。

一、废旧锂电池的概述

在当前科学技术的发展下，电子产品越来越多样化，极大的改变了人们的生产生活方式，锂离子电池和隔镍电电池、氢镍电池不同，其体积小、重量小、电压高、能量高，具有无记忆效应、自放电小、温度较为稳定、使用寿命长，因为这些优点的存在，导致锂离子电池产品在当前但是电子产品市场中占据较大的地位。但是在此电子产品的出现下也带来了各种环境、气候、能源问题，随着锂离子电池在电动汽车中的广泛应用也为电动汽车的发展带来了一定的问题。虽然锂离子电池中没有汞和铅等有毒有害的金属元素，但是当废旧锂电池已经被多个国家定义成为了危险废品，如果废旧锂电池处理不科学会对人体健康、环境产生影响。当前在废旧锂电池中的正负极材料中含有很多的金属氧化物，贵重和稀缺金属，其电池极片中，也有一些金属物质，这些物质都需要科学处理。

二、废旧锂电池回收和综合利用的必要性

众所周知，化石能源是工业发展，社会发展的基础，是人类社会生活不可或缺的东西，尤其是内燃机的利用对化石能源需求多，该设备在物流运输中发挥着重要的作用，其在提高运输效率，降低成本的同时也导致各种环境问题，资源短缺问题的发生。其中环境污染是多个国家都非常重视的问题，其会随着社会的发展越来越严重，对此需要人们探寻一些清洁、可再生能源来代替石油能源。且在工业技术的发展下，锂离子二次电池被广泛应用在了电驱动式汽车中，在一系列政策的推动下，我国新能源汽车产业也不断发展，基于环境保护的需求，各种政策的出台，也需要加强对废旧锂电池回收和综合利用，将其作为新能源汽车产业新时代发展的主要工作。在新能源电动汽车产量的增加下，需要对各种报废的汽车进行处理，尤其是以废旧锂电池为主的动力电池，需要人们思考如果科学处理，安全回收和利用，如何环保、绿色待处理，促使废旧锂电池可以综合利用。研究发现废旧锂电池在新能源汽车中可以使用很长时间，汽车新能源汽车的发展下，也逐渐成为了当前汽车市场动力电池中具有代表性的产品，在未来也会迎来报废处理高潮。据统计分析在未来废旧锂电池的报废量会越来越多，对此需要人们重视对废旧锂电池回收和综合利用[1] 。

三、废旧锂电池回收和综合利用

（一）废旧锂电池的梯级利用

第一，废旧锂电池在通信基站中的综合利用。在我国通信技术的发展下，通信基站也对废旧锂电池对的应用要求也不断提高，尤其是对电池的使用寿命和安全性，废旧锂电池本身就可以循环利用、能量密度大、高温性能强，将锂电池应用在通信基站中可以满足其运行需求。但是对于废旧的锂电池回收问题也需要基站加强重视，需要对废旧的锂电池在回收后进行拆包、检测、重组，以此研制出新的梯次利用的锂电池。第二，在低速电动车中的梯次利用。当前社会对低速电动车汽车的需求不断提高，在快速发展的低速电动汽车市场中，也可以对低速电动车中废旧的锂电池进行回收处理，将其应用重新利用，也可以发挥功能，当前低速汽车领域对锂电池的需求也不断加大，尤其是低速快递运输车辆，对此锂电池也有较为广泛的综合应用前景[2] 。

（二）废旧锂电池的回收

预处理是指对废旧锂电池在特定条件下进行破损处理，筛选中其中的有害物质，对电池进行分解，以此进行归类。二次处理是指有目标、有方法的对锂电池的组成成分中的混合物进行溶解，当前常用的方法包括酸溶解、碱溶解两种，深度回收是指为了重复利用正极材料，可以采用化学回收、物理回收、生物回收、联合回收等方法进行回收处理，其中的化学回收包括湿法回水技术和火法回收技术两种。

第一，预处理，在废旧锂电池如果直接进行处理会导致电池内部发生短路、快速放热，会发生各种爆炸、燃烧的情况，为了避免这种情况的发生就需要采用预处理技术，先对废旧锂电池进行放电处理，确保电池处理安全状态，当前预处理方法在应用时先需要采用工具拆除电池外壳，后粉碎电极材料，最后对材料进行分选处理。第二，二次处理，废旧锂电池二次处理是指采用溶解联合浸出的方法对电机材料进行处理，在预处理后采用酸碱溶液对电极材料进行溶解，将材料中的金属离子可以养氧化成为氧化物、氯化物等无机盐，此环节是非常关键的。第三，废旧锂电池的深度回收，在废旧锂电池二次处理后的浸出液中会含有多种金属元素，当前常用的二次处理方法包括溶剂萃取法、化学沉淀法、盐析法、离子交换法、电化学方法几种，其中第一种的回收率和纯度较高，回收效果好，但是其能耗高、操作复杂，其中的化学沉淀法回收率高，但是操作步骤也非常复杂。一般在处理金属离子时可以采用盐析法，不同的离子可以采用离子交换法处理，考虑到不同离子之间的特点，需要联合采用方法。对于深度回收工艺方法需要根据具体情况科学选择，其中的物理回收方法如下：现需要将废旧锂电池中的成分进行分解，比如电极活性物质、集流体、电池外壳等，通过粉碎、筛选、分离、精细粉碎等工艺提取出其中有价值的材料。其中的化学回收方法中的火法回收是指对废旧锂电池先进行放电处理，后进行分类，通过振动和磁选分离两种方法将电池的外壳和电极材料进行分离，后将电极材料通过电弧炉进行处理，燃烧其中的碳和有机物，通过还原后的气体保护金属元素。其中的湿法回收工艺是指对废旧锂电池进行破损、溶解，后采用化学试剂分离出其中的金属元素，当前湿法回收工艺可以应用在类型单一的废旧锂电池中，其成本低，可以对小数量的锂电池进行处理，应用范围较广。在当前生物冶金技术的发展下，生物回收方法也被广泛应用，该方法采用嗜酸菌来浸泡出电极材料，以此得出金属物质，该方法能耗高。其中的联合回收方法是指根据废旧锂电池的特点和工艺特点联合应用以上各种方法回收、处理锂电池，提高利用回收率，该方法优势显著，可以发挥最大效益，可以对废旧锂电池进行拆解回收

[3] 。

四、结束语

总之，废旧锂电池的产生和应用必然需要对其进行回收利用，当前锂电池的回收工艺流程如下所示：当前锂电池的电极材料可以进行二次处理和深度回收利用，在此过程中都有专门的处理方法，促使废旧锂电池的回收一定的难度，对此需要人们对各个方法的有缺点进行分析，以此选择最佳方法。

参考文献

[1] 杜璞欣, 周吉奎, 宋卫锋,等. 废旧锂电池正极材料回收技术研究进展[J]. 有色金属工程, 2020, 10(4):8.

[2] 张晨露、王碧侠、李卓阳、马红周、朱军. 废旧锂离子电池正极有价金属回收试验研究[J]. 有色金属工程, 2020, 10(11):6.

[3] 谭燚, 缪畅, 聂炎,等. 废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺研究进展[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(10):8.