锂电池如何回收利用

　　废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液，如果随意丢弃，废旧电池渗出的重金属会造成江、河、湖、海等水体的污染，间接威胁人类的健康。因此，回收处置废电池不仅处理了污染源，而且也实现了资源的回收再利用。

　　目前动力电池主要是镍氢电池和锂电池2种形式，混合动力电池目前多采用镍氢材料，但由于镍氢电池的一些技术性能已经接近理论极限值，因此并不被认为是未来的发展方向。相对而言，锂离子电池由于工作电压高、体积小、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点，得到广泛的认可。废弃锂离子电池中通常含钴5%~15%，锂2%~7%，镍0.5%~2%，其回收再利用价值相对较高。锂离子电池中还含有六氟磷酸锂等有毒物质，会对环境和生态系统造成严重污染，钴、锰、铜等重金属通过积累作用也会由生物链危害人类自身，极具危害性。随着锂离子电池应用的越来越广泛，回收锂离子电池中的有价金属、减少对环境造成的污染、缓解资源匮乏等问题，具有重要的社会意义和经济意义。

　　1废旧锂离子电池有价金属回收技术

　　1.1干法技术

　　干法是将锂离子电池还原焙烧分离出钴、铝，浸出分离钴和乙炔黑。

　　日本索尼公司和住友金属矿山公司合作研究从废旧锂离子二次电池中回收钴等的技术，其工艺为先将电池焚烧，再筛选去铁和铜后，将残余粉加热并溶于酸中，用有机溶剂萃取可提出氧化钴[2]。

　　ChurlKyoungLee等[3]先把废旧锂离子电池破碎，再进行热处理，将可燃材料变为气体，留下LiCoO2。在恒温水浴中，加入硝酸、双氧水溶解LiCoO2，使得Co和Li的浸出率均达到85%。

　　干法工艺相对简单，但是能耗较高，电解质溶液和电极中其它成分燃烧容易引起大气污染。

　　1.2湿法技术

　　湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各有价成分浸出后，再以一定的方法加以回收。

　　在80℃下用盐酸浸出锂离子二次电池正极料，Co、Li的浸出率均大于99%，之后用PC-288A(2-乙基己基磷酸-单-2-乙基己基醚)萃取Co，反萃取后以硫酸钴形式回收钴。再加入碳酸钠溶液，生成碳酸锂沉淀，回收率接近80%。

　　KudoMistuhiko等[5]用酸浸出锂离子电池正极废料，往浸出液中加入两性金属，使Co2+变成Co，然后除去两性金属，获得金属Co。

　　王晓峰等[6]先将电极材料在稀盐酸中溶解，再调节pH=4，选择性沉淀出铝的氢氧化物，然后调节pH至10左右，使钴、镍生成氨的配合物，再通入O2把Co2+、Ni2+氧化，并将溶液通过离子交换树脂，再用草酸盐将Co和Ni沉淀下来。

　　吴芳[7]采用碱溶解电池材料，预先除去约90%的铝，然后采用H2SO4+H2O2体系浸出滤渣，浸出后的滤液中含有Fe2+、Ca2+、Mn2+等杂质，用P204溶剂萃取得到钴和锂的混合液，然后用P507溶剂萃取分离钴、锂，反萃取后得到硫酸钴，萃余液沉淀回收碳酸锂，锂的一次回收率为76.5%。

　　湿法工艺能耗也较大，且工艺流程长，对设备要求高，成本较高，资源回收率较低。

　　1.3离子筛法处理锂离子电池

　　2003年武汉理工大学发明了一种用λ-MnO2离子筛从废锂离子电池中分离回收锂的新方法，当年即被授予发明专利。步骤为：将电池解体去除外壳，将电池芯浸泡在盐酸中使其充分溶解；调节体系的pH>10，过滤后得到含锂离子的料液；用λ-MnO2离子筛处理料液，对锂离子进行选择性吸附分离，然后用盐酸对吸附在离子筛中的锂离子进行洗脱，蒸发洗脱液得到氯化锂，向洗脱液中加入Na2CO3，加热浓缩后得到碳酸锂沉淀[7]。

　　1.4生物浸出工艺

　　所谓微生物浸出工艺就是用微生物将体系中有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来，得到含金属的溶液，实现目标组分与杂质组分分离，最终回收有用金属的技术[8]。

　　与传统电池回收技术相比，生物浸出有基建投资少、操作成本低、对环境的污染小等优点。但这是一个比较新的课题，还有去多问题需要解决，如菌种的选择与培养，浸出条件的控制，金属的生物浸出机理等。

　　1.5其它再生利用技术

　　LiCoO2电极可以通过电化学还原技术将Co3+还原为Co2+，同时锂从LiCoO2固体结构中释放出来，这样避免了引入其它化学物质而造成后续处理工艺的复杂化[9]。

　　D.-S.Kim等[10]依据“溶解-沉淀”的作用机制进行了LiCoO2修复分离的探索研究，修复并同时分离出LiCoO2材料，且方法步骤简单。

　　2废旧锂电池回收利用的对策与建议

　　2.1从电池生产者入手，做好分类回收

　　电池的生产者应对含有危险废物的电池进行标识，表明有害物质的种类和含量，以便于分类回收，同时生产者也要不断改进电池的生产工艺，减少电池中重金属等有害成分的含量。

　　2.2加大宣传力度，提高环保和意识

　　目前人们对废旧电池污染的认识不足，还未形成自觉收集废电池的环境保护意识，虽然近几年废旧电池的回收已引起有关部门重视，指定了专门进行回收的定点单位，但收效甚微。因此应

　　大力宣传，提高人们对废电池回收利用意义的认识，相关团体组织也应开展相应的实践活动，培养人们保护环境的社会责任感，在全社会形成一个良好的环保氛围。

　　2.3完善法律法规，建立完善的管理体系

　　为实现电池产品的低汞和无汞化，在电池管理政策上我国制定了《无汞干电池》标准，相关部委也发出《关于限制电池汞含量的规定》，这些规定起到了从源头上控制废电池环境污染的作用。政府相关部门还要制定符合我国国情的管理办法和具体可行的实施细则，通过立法要求生产者、销售者回收其产品废弃物，同时，尽快建立健全回收体系，为废旧电池的回收利用创造各种便利条件。

　　2.4加强技术研究开发

　　要加大对废旧电池回收利用技术应用的研究，研制出投资小、污染少、处理效益高的新工艺。同时，从电池生产的源头控制有害成分的含量，加快环保型可充电电池的开发，减少电池的废弃量。

　　今后，废旧锂离子电池的资源化技术研究将会更加全面和成熟。我们应该加强废电池的环境管理，使处理技术朝着低成本、无二次污染的方向发展。同时走发展新型绿色环保电池之路，使生产和再生利用形成一个良性循环，真正做到利于民又无害于民、无害于自然。