锂离子电池的回收和再生真的如此重要吗？

随着全球可再生能源和清洁能源采用量的迅速上升，基于锂离子电池的储能应用也越来越广泛。在电动汽车以及电网规模的储能应用的推动下，锂离子电池的销售量将会激增（如图1所示）。图2中的图表描述了预计到2025年锂离子电池的销售量（以吨为单位）。锂离子电池数量的大量上升促使行业厂商致力于寻求一种具有商业规模并且经济可行的回收解决方法，用于大规模处理和回收废弃的锂离子电池，以下将探讨锂离子电池回收行业当前面对的一些挑战，以及克服障碍的方法和机会。

锂离子回收行业的挑战

1、回收与采购

资源的回收和处理通常面对一系列独特的挑战，要适应经济和技术的发展。这些资源通常是广泛分布的，因此难以为其处理和回收厂收集大量原料。相比之下，尽管铅酸电池回收等一些行业的收集和回收供应链已经构建并日益成熟，但锂离子电池回收供应链仍在不断变化和发展中。

2、运输与法规

锂离子电池由于具有化学和电气双重风险，目前被归类为第9类危险品。锂离子电池具有热失控的缺点，通常是由于内部短路而导致起火或爆炸。有许多因素可能导致锂离子电池热失控，其中包括过度充电、环境条件恶劣（例如极端外部温度）和制造缺陷等。在热失控发生时，锂离子电池通常会在几秒钟内从室温提高到700℃以上。作为复杂的化学反应的一部分，锂离子电池中的电解质溶剂（通常为碳酸烷基酯）是电池燃烧的重要燃料。

3、安全与储存

运输和法规变更的挑战通常围绕一个关键因素：安全。关于处理、运输、储存、加工锂离子电池的厂商来说，安全性至关重要。因为锂离子电池存在热失控的风险，这对锂离子电池的处理和运输提出了独特的挑战。具体而言，最安全的方法是在现场使用尽可能少的锂离子电池，以减轻发生热失控事件的风险。但是，这与确保大量废弃锂离子电池用于加工和处理目的的要求相矛盾。当前废弃锂离子电池（便携式/小型电池）通常来自手机、笔记本电脑和其他消费类产品），这使其安全存储的发展更加复杂。而关于储能系统中的锂离子电池，必须严格执行有关托盘/机架间距，储存密度以及在存储空间采用灭火系统等协议，以减轻与锂离子电池热失控和着火有关的风险。

废弃的锂离子电池回收和处理面对的挑战

从电池回收工艺的角度来看，由于锂离子电池原料的高度异质性，与传统的金属资源回收相比，锂离子电池的回收面对独特的挑战。目前，市场上的锂离子电池至少存在14种不同类型的阴极材料，当考虑特定成分时，每种阴极材料都有所不同。关于传统的金属资源，采用重要回收措施可能回收1到4种金属元素（例如铜、金、银和铂等）。但是，锂离子电池可能要考虑回收利用20多种元素，如图3中的元素组成。另外，这些金属元素通常与无机材料、有机材料和塑料混杂在一起，这进一步使锂离子电池的回收过程复杂化。为了能够分离出有价值的成分，通常要具有许多单独单元操作的复杂工艺流程图。在这种情况下，电池回收工艺流程进行的物理测试工作是非常关键的，并要通过技术和经济来驱动。

例如，Li-Cycle公司就是一家专注于锂离子电池资源回收技术的公司。自2016年合并以来，Li-Cycle公司开发了一种独特的回收工艺，该工艺采用机械预处理和湿法冶金方法可以回收锂离子电池材料的80%～100％。该公司采用这一先进的资源回收流程，致力于从各个供应链参与者那里采购废弃的电池，并对安全性进行优先排序，这成为了Li-Cycle公司实现其锂离子电池回收技术全球商业化目标的基本要素。