隨著電動汽車用鋰電池規(guī)?；艘鄣牡絹?，鋰電池回收市場快速增長，本文詳細(xì)介紹動力鋰電池回收工藝技術(shù)。
梯級利用，根據(jù)鋰電池的預(yù)期壽命和淘汰時(shí)電池剩余容量，可以將有利用價(jià)值電池包重新應(yīng)用至對容量要求較低的領(lǐng)域。而沒有再次利用價(jià)值的鋰電池包則進(jìn)入拆解報(bào)廢。梯級利用雖然容易實(shí)現(xiàn)，但是受再利用市場空間小、電池存在安全風(fēng)險(xiǎn)、電池梯級利用技術(shù)不成熟等因素影象，規(guī)模還很小。
電池回收，通過物理、化學(xué)等回收處理工藝循環(huán)利用電池中具備利用價(jià)值的金屬元素如鋰、鈷、鎳、鐵等提取出來。目前鋰電池回收逐漸形成以濕法為主，其他技術(shù)為補(bǔ)充的工藝路線。濕法回收的主要包括如下幾個(gè)工步。
1. 放電，一般采用化學(xué)法，將廢舊電池放在NaCl導(dǎo)電溶液放電，由于鋰電池電解液鋰鹽LiPF6與水反應(yīng)生成HF對環(huán)境造成危害，因此放電后要立即進(jìn)行堿浸。為解決HF的生成，宋秀玲等利用抗壞血酸的還原性和穩(wěn)定研發(fā)了硫酸錳濃度0.8mol/L、抗壞血酸濃度2g/L、pH值2.78的放電溶液將電壓降到了0.54V，相對更加綠色高效。還有一種物理法，通常利用液氮對電池低溫冷凍后進(jìn)行穿刺強(qiáng)制放電，早期美國優(yōu)美科等公司采用該方法在低溫-198℃時(shí)對電池進(jìn)行放電，但該方法對設(shè)備要求高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。還有公司在惰性氣體條件下直接對電池進(jìn)行無氧破碎。
2. 破碎分選，主要在機(jī)械作用下通過多級破碎、篩分、磁選、精細(xì)粉碎等分離技術(shù)，將鋁塊、鎳塊、塑殼、鋼殼、鐵塊等分出，實(shí)現(xiàn)電極材料的分離富集。機(jī)械分離是目前普遍采用的預(yù)處理方法，易于大規(guī)模工業(yè)化回收處理。由于鋰電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，Li等對拆分出的電極材料在55℃的水浴中使用超聲波沖洗攪拌10min，能使92%的電極材料與集流體金屬分離，集流體可以金屬的形式回收。
3. 熱處理，熱處理用于除去電極材料中的難溶有機(jī)物、碳粉等，難溶有機(jī)物如PVDF一般為電極材料和集流體之間的粘結(jié)劑，熱處理后，隨著有機(jī)物的揮發(fā)，電極材料和集流體也同時(shí)分離。通常采用高溫常規(guī)熱處理，但存在分離深度低，環(huán)境污染問題。Sun等采用高溫真空熱處理工藝，600℃恒溫30min，有機(jī)物以小分子液體或氣體形式分解，可單獨(dú)收集，同時(shí)電極層活性材料變得疏松易于分離，且集流體保持完好無氧化。該方法對設(shè)備要求較高。除了熱處理的方法，也可以采用溶解法，使用NMP等強(qiáng)極性溶劑溶解電極材料里的粘結(jié)劑PVDF等，但是NMP價(jià)格高、易揮發(fā)限制了其推廣應(yīng)用。
4. 浸出，主要是以各種酸堿性溶液作為轉(zhuǎn)移媒介，將金屬離子轉(zhuǎn)移到浸出液中，通常采用無機(jī)酸HCL、HNO3、H2SO4作為浸出劑直接溶解浸出，但是這種方法會產(chǎn)生氯氣和二氧化硫等有害氣體，因此一般在酸中加入雙氧水和過硫酸鈉等還原劑（還有人在研究檸檬酸、草酸、抗壞血酸等對設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染更小的有機(jī)酸）。解決有害氣體的同時(shí)，三價(jià)鈷被還原成更易溶解的二價(jià)鈷，從而提高浸出率，縮短浸出時(shí)間。此外還有生物浸出法，由于菌種難以培養(yǎng)、浸出率低，工業(yè)化生產(chǎn)還有一定局限性。
三元材料的浸出反應(yīng)如下：
2LiNixCoyMn1-x-yO2+3H2SO4+H2O2→Li2SO4+2xNiSO4+2yCoSO4+2(1-x-y)MnSO4+4H2O+O2
5. 萃取，浸出液中金屬離子的回收主要通過萃取的方法，由于浸出液中通常含有鐵、鈣等雜質(zhì)，Wu等先用P204萃取除雜后獲得鈷鋰混合液，然后用P507溶液萃取分離鈷、鋰，反萃取后獲得硫酸鈷，萃余液沉淀回收碳酸鋰。其他還有沉淀法、電解法、鹽析法提取純度較低，而離子交換法雖然純度不低，但是成本較高，均沒有萃取法應(yīng)用廣泛。
與濕法回收相對應(yīng)的是火法回收，也是一種常見的回收方法，火法回收處理原料范圍廣、處理量大、流程簡便、電池?zé)o需預(yù)處理等。但是火法回作為一種初級回收工藝，能耗高、金屬回收率低、設(shè)備要求高、回收金屬需進(jìn)一步精煉、會產(chǎn)生有毒有害氣體等問題。特別是由于火法回收過程中，鋰與鋁殘留于冶煉渣中，進(jìn)一步提取回收并不經(jīng)濟(jì)，因此火法路線往往不能回收鋰，造成了資源浪費(fèi)。在鋰價(jià)格居高不下的當(dāng)下，其經(jīng)濟(jì)性顯得不是很突出。為了提取更多的元素，優(yōu)美科采用了火法-濕法聯(lián)合工藝，廢鋰電池經(jīng)過簡單的預(yù)處理拆解和放電后進(jìn)行高溫熔煉、浸出及氧化、高溫?zé)Y(jié)等過程重新制得電池正極材料。只不過與單一回收路線相比，聯(lián)合回收的工藝比較復(fù)雜，有著較高的技術(shù)門檻。
目前，我國鋰電池回收規(guī)模還很小，隨著電動汽車壽命周期的不斷到來和原材料市場的巨大波動，鋰電池回收市場將迎來更大的發(fā)展
