废旧锂离子电池的回收处理过程有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-11-18 17:05
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由于废旧电池中仍残留部分电量，所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选;二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离，常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离;深度处理主要包括浸出和分离提纯2个过程，提取出有价值的金属材料。按提取工艺分类，电池的回收方法主要可分为：干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。
1.干法回收
干法回收是指不通过溶液等媒介，直接实现材料或有价金属的回收。其中，主要使用的方法有物理分选法和高温热解法。
(1)物理分选法
物理分选法是指将电池拆解分离，对电极活性物、集流体和电池外壳等电池组分经破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类，从而得到有价值的高含量的物质。Shin等提出的一种利用硫酸和过氧化氢从锂离子电池废液中回收Li、Co的方法中，包括物理分离含金属颗粒和化学浸出2个过程。其中，物理分离过程包括破碎、筛分、磁选、细碎和分类。实验利用一组旋转和固定叶片的破碎机进行破碎，利用不同孔径的筛子分类破碎物料，并利用磁力分离，做进一步处理，为后续化学浸出过程做准备。
Shu等在Zhang等、Lee等以及Saeki等研发的研磨技术和水浸除工艺的基础上，开发一种利用机械化学方法从锂硫电池废料中回收钴和锂的新方法。该方法利用行星式球磨机在空气中共同研磨钴酸锂(LiCoO2)与聚氯乙烯(PVC)，以机械化学地方式形成Co和氯化锂(LiCl)。随后，将研磨产物分散在水中以萃取氯化物。研磨促进了机械化学反应。随着研磨的进行，Co和Li的提取收率都得到提高。30min的研磨使得回收了超过90%的Co和近100%的锂。同时，PVC样品中约90%的氯已经转化为无机氯化物。
物理分选法的操作较简单，但是不易完全分离锂离子电池，并且在筛分和磁选时，容易存在机械夹带损失，难以实现金属的完全分离回收。
(2)高温热解法
高温热解法是指将经过物理破碎等初步分离处理的锂电池材料，进行高温培烧分解，将有机粘合剂去除，从而分离锂电池的组成材料。同时还可以使锂电池中的金属及其化合物氧化还原并分解，以蒸汽形式挥发，然后再用冷凝等方法收集。
Lee等利用废旧锂离子电池制备LiCoO2时，采用了高温热解法。Lee等首先将LIB样品在马弗炉中100～150℃的环境下热处理1h。其次，将经热处理的电池切碎以释放电极材料。样品用专为该研究设计的高速粉碎机进行拆解，按照大小分类，大小范围为1～50mm。然后，在炉中进行2步热处理，第一次在100～500℃下热处理30min，第二次在300～500℃下热处理1h，通过振动筛选将电极材料从集流体中释放出来。接下来，通过在500～900℃的温度下烧0.5～2h，烧掉碳和粘合剂，获得阴极活性材料LiCoO2。实验数据表明，碳和粘合剂在800℃时被烧掉。
高温热解法处理技术工艺简单，操作方便，在高温环境下反应速度快，效率高，能够有效去除粘合剂;并且该方法对原料的组分要求不高，比较适合处理大量或较复杂的电池。但是该方法对设备要求较高;在处理过程中，电池的有机物分解会产生有害气体，对环境不友好，需要增加净化回收设备，吸收净化有害气体，防止产生二次污染。因此，该方法的处理成本较高。
2.湿法回收
湿法回收工艺是将废弃电池破碎后溶解，然后利用合适的化学试剂，选择性分离浸出溶液中的金属元素，产出高品位的钴金属或碳酸锂等，直接进行回收。湿法回收处理比较适合回收化学组成相对单一的废旧锂电池，其设备投资成本较低，适合中小规模废旧锂电池的回收。因此，该方法目前使用也比较广泛。
(1)碱-酸浸法
由于锂离子电池的正极材料不会溶于碱液中，而基底铝箔会溶解于碱液中，因此该方法常用来分离铝箔。张阳等在回收电池中的Co和Li时，预先用碱浸除铝，然后再使用稀酸液浸泡破坏有机物与铜箔的粘附。但是碱浸法并不能完全除去PVDF，对后续的浸出存在不利影响。
