废旧锂电池回收处理的工艺现状及污染物治理发展方向探讨

废旧锂电池回收处理的工艺现状及污染物治理发展方向探讨

01

背景

锂电池虽然被称为“绿色电池”，不含Hg、Pb等有害元素，但其正极材料、电解液等会对环境造成极大污染，造成资源浪费。

因此总结当前废旧锂电池回收处理现状、探索回收产生的污染物控制发展方向具有重要的现实意义。

（车载动力锂电池组）

大部分采用湿法冶金法回收锂离子电池的成分，锂电池湿法冶金回收是利用矿物酸溶解活性物质（正极和负极的混合物）的金属成分，然后进行溶剂萃取、离子交换和沉淀，主要回收产物为硫酸镍、硫酸钴和碳酸锂等盐类、镍钴锰（Ni-Co-Mn）氧化物和镍钴铝（Ni-Co-Al）氧化物，这些氧化物是以前驱体产生的混合物形式的产品。

02

锂电池回收的主流工艺

目前，国内从事锂电池回收的企业所采用的主流工艺主要是湿法冶金，主要步骤包括预处理（拆解）、预处理（高温热熔）、酸/碱浸出、浸出液除杂、分离提取、元素沉淀。

湿法回收工艺的核心部分是金属材料的浸出过程，利用酸将金属离子回收到酸液中。湿法冶金对镍、钴、锰的回收率超过99%。有统计显示，回收1吨废旧锂离子电池会产生30吨废水。

比较项目

火灾救援

湿法回收

生物回收

介绍

又称干法回收，主要是指不使用溶液或其他介质，通过物理分选和高温热处理来回收金属。

对预处理后得到的电极活性材料，采用适当的化学试剂浸出材料中的有价金属，然后分离得到与盐或氧化物相对应的高品位有价金属。

利用微生物的代谢过程来实现

优势

▲（物理分选法）操作简便

▲（高温热解法）操作简单、反应速度快

目前比较成熟，回收比较彻底，回收率高，杂质少

酸耗低、金属浸出率高、环境友好、操作条件温和

缺点/问题

▲操作过程中难以有效分离回收，需要进一步处理

▲锂金属无法回收，且加工过程中会产生有毒物质，因此成本较高

流程较长，处理工艺相对复杂，酸碱消耗量大，废水排放量大

但菌株不易培养，耗时长，金属离子分离困难

参考解决方案

计划

▲/

▲采用低温多段煅烧并添加添加剂将锂转化为化合物进行回收利用

火法冶金与湿法联合技术：选取锂，采用湿法工艺制取镍、钴、锰等，得到正极前驱体

应用

目前主要在海外使用

目前，这种方法被广泛应用

未被广泛使用

03

锂电池拆解工艺流程及拆解废水特性

电池拆解工序主要包括“放电、包装拆解、电芯破碎、预处理”等环节，首先需要将废旧电池的残电放尽，从第一步的浸出放电开始，就开始产生放电废水，盐水放电产生的废水约占总废水量的10-20%。

然后废水经过外包装拆解、电芯多级破碎等一系列工序处理，废水中的成分比较复杂，一般来说锂电池回收拆解工序产生的废水中含有来自破损电芯的电解液，含盐量较高，有重金属、COD，还有一定量的磷和氟，以及锂电池隔膜中的油性物质。

拆解排放废水中酯类分子稳定、含盐量较高，难以生物降解，传统的生化方法不能有效降解废水中的有机物，因此降解废水中的有机污染物成为废旧锂电池资源化利用的重点和难点。

下一期预览：

锂电池回收废水研究（二）：

深入了解浸出物废水特性及处理难点