新能源汽车发展迅猛，废旧锂电池回收利用迫在眉睫

新能源汽车发展迅猛，废旧锂电池回收利用迫在眉睫

随着我国新能源汽车产业的蓬勃发展，我国新能源汽车销量大幅增长，相应的动力电池报废量也逐年增加，未来几年大量动力锂电池将进入报废期；废旧电池中含有大量的电解液和有价金属，如果不回收利用，不仅会危害环境，还会造成资源的浪费。因此，对废旧锂电池的回收利用刻不容缓。退役锂电池可以通过梯级利用、回收再利用的方式进行回收拆解。回收利用的关键设备是拆解、粉碎、分解，其中防爆、安全、环保技术是重中之重。

1、组成锂离子电池的正极、负极、隔膜、电解液等材料中含有大量有价金属。不同的动力锂电池正极材料含有不同的有价金属成分，其中潜在价值最高的金属包括钴、锂、镍等；例如三元电池中锂的平均含量为1.9%、镍12.1%、钴2.3%；此外铜和铝的比例也分别达到了13.3%和12.7%，均具有很高的回收价值。一些企业已经开始有偿回收锂电池。

2、动力锂电池的分类动力电池包括镍氢电池和锂电池。其中，动力锂电池按照正极材料不同，大致可分为三类：锰酸锂电池、镍钴锰酸锂三元电池和磷酸铁锂电池。在量产动力电池正极材料领域，中日韩美企业采用的材料体系不同；中国企业主要采用磷酸铁锂，日韩企业主要采用锰酸锂和三元材料。新能源汽车领头羊特斯拉所采用的电池，就是采用三元正极材料。

3、废旧锂电池回收生产线工艺流程（图一）、锂电池极片拆解及破碎设备工艺流程（图二）：

图1

图 2

4、锂电池拆解破碎设备特点：采用撕碎机、锤式破碎设备、振动筛分及气流分选、风选机、集料设备等工艺，对废旧锂电池进行物理分选，本生产线针对金属材料等物料回收，以回收资源管理和加强环境保护的双重理念开发。

图 3

5、废旧锂电池回收设备工艺流程介绍：废旧锂电池放入撕碎机进行撕碎，撕碎后的电池放入破碎机进行破碎。在破碎过程中，电池内部的正负极片、隔膜纸散落一地，破碎后的物料由高压风机吸入收集器，再由脉冲除尘器净化破碎产生的粉尘；进入收集器的物料进入气流分离器，在气流分离器的作用下，正负极片内的粉尘及隔膜纸被收集起来。气流分离器内的粉尘进入磁选机，破碎机内电池内未破碎的物料也进入磁选机；磁选机在磁力作用下，将物料中的铁质分离出来，分离出来的铁质物料进入破碎机进行破碎，破碎到15-25目，破碎后的物料输送到分析器。 破碎后的物料经风选分离出比重较小的正负极粉末和比重较大的金属材料。分离后的正负极在高压风机的抽吸下输送至收集器收集。粉尘经脉冲净化器净化；分析器分选处的金属材料进入气流分选机进行分选，气流分选机通过风选分选出比重较大的铜粉、铝粉和比重较小的铝粉。比重较小的正负极粉末进入分流阀，气流分离器内未分选的混合物料进入气流分离器进行阶梯分选。气流分离器通过风选分离出比重较大的混合物料。比重较小的正负极粉末中分离出较大的铜粉、铝粉。比重较小的正负极粉末进入分流阀；分流阀内的正负极粉末在高压风机的吸引下进入收集器。 粉尘经收集后进入脉冲除尘装置进行净化。

6.目前已实现工业化应用的废旧锂离子电池处理技术主要有两类：①全湿法浸出处理技术；②火法煅烧与湿法浸出联合处理技术。

1）湿法浸出处理主要包括电池破碎或剥离、酸浸（盐酸、硝酸、硫酸等）和分离（沉淀、络合、萃取等）；具有投资少、成本低、建厂快、利润高、工艺灵活等优点。其操作条件温和，浸出温度一般小于80℃，但浸出液成分复杂、分离步骤多，传统湿法处理工艺复杂，资源回收率低，二次污染影响，已得到广泛推广。

2）热解与湿法联合处理技术主要包括破碎或剥离（或直接焚烧）、焚烧或热处理和湿法浸出分离等工艺，其特点是工艺相对简单，回收利用效率高，但一次性投资大，焚烧工艺能耗大，技术要求和运行费用高。同时，焚烧过程中产生的烟气可能产生二恶英、硫氧化物和氮氧化物等酸性气态污染物、烟尘及重金属污染物，需配备专门的烟气净化设备，大大增加了废旧电池处理成本。

3）在各类工艺中，酸浸加有机溶剂萃取是废旧电池回收处理较为成熟的工艺，与火法技术相比，其设备要求和处理费用大大降低，不存在烟气净化问题；但为了达到较高的效率，通常需要进行多级萃取反萃取，大大增加了工艺的复杂性，延长了流程；同时会产生大量的废水，必须经过特殊处理，才能使废水达标排放；另外萃取剂价格昂贵。

7、锂电池回收流程一般包括放电、拆解、破碎、分选等前处理，再将拆解后的塑料、铁壳与电极材料进行分离；动力电池的物理拆解分离是指将电极、活性物质、集流体、电池外壳等电池组成部件经过破碎、筛分、磁选、细碎、分级等处理，得到高含量的材料后再进行下一步的回收；虽然物理拆解回收处理效率高，但由于不消耗额外的化学品，因此该过程非常环保。

1）干法回收是指不使用溶液或其他介质而直接回收有价金属。所用方法主要有物理分离：物理分离是指电池的分离拆解，通过破碎、筛分、磁选、细碎、分级等一系列操作将电极活性物质、集流体、电池外壳等电池组件与其他物质分离开来。

2）锂电池虽然不含汞、镉、铅等有害重金属元素，被称为“绿色电池”，但其正负极材料、六氟磷酸锂电解液等物质会对环境和生态系统造成严重污染。锂电池应用十分广泛，回收利用电池中的铜、镍、钴等元素，对减少污染、缓解资源紧缺具有重要的社会经济意义。

8、废旧锂电池回收干法处理设备工艺过程中安全环保要点：目前以钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂等制成的锂离子较多，提高此类废旧锂电池的回收处理技术可迅速扩大废旧锂电池回收市场；利用回收的废旧锂离子电池生产氢氧化镍、氢氧化钴等成品，国内已有部分厂家从事此类操作，有利于资源的有效利用；由于有些废旧锂离子电池尚有剩余电量，而有些电池材料在多次使用后会变得不稳定，在收集运输过程中若与其他导电材料混在一起，容易发生鼓包、短路、漏液，甚至燃烧、爆炸等，危害环境安全；因此，废旧锂离子处置过程应分类处理，注意安全； 另外，在处理过程中要适当考虑电池的自放电过程，提前考虑人为释放电池的残余电量，避免焚烧过程造成不必要的危险，提高安全环保意识，减少回收设备的损耗；首先分析一下废旧锂电池回收的整个流程：

1）首先，拆解、放电；将整个锂电池拆解成单个电池，并将拆解后的锂电池进行放电；

2）然后将拆解好的、放电后的锂电池送入破碎机进行破碎；

3）然后经过磁选机，锂电池被破碎后进入磁选机，将物料中的铁质分离出来；

4)通过负压风选，将磁选后的物料通过密闭输送设备送入负压风选机进行风选，将物料中的重物和轻物分别分离收集，重物为铜、铝、 ；轻物为正负极粉末、正负极片、塑料薄膜、塑料的混合物；从分离器中分离出来的重物经过涡流分选机分离出来，涡流分选机将重物从物料中分离出来，将铜铝混合物和不锈钢与塑料壳混合物，铜铝混合物通过比重分离分离成铜和铝，不锈钢与塑料壳混合物通过比重分离分离成不锈钢和塑料壳；

5)经风选器分离出的轻物通过负压进入旋风收集器，旋风收集器通过带有风机的集尘系统将正、负极粉末收集起来，集尘系统收集；

6)旋风收集器将剩余的粗颗粒收集后，通过封闭的筛网进行筛选，筛出粒径越来越大的正负极片、正负极片及塑料混合物并分别进行收集分类。

7）正负极片送至料仓进行后续加工，塑料混合料为塑料薄膜与塑料的混合物，除尘系统引风机将诱导气体中含有的电解液蒸汽冷凝回收，气体经废气处理后排放。

8）关于锂电池金属的分离回收，有的可以做到锂电池材料回收率80%以上，有的可以做到材料回收率99%以上，有的根本就不重视这个指标，如果做得越低越好，锂电池回收过程中污染会比较大，所以提醒大家要选择相对先进的生产设备。

9. 工艺过程中环境、安全问题的解决方案建议

1）重视本文第4点的介绍，对相关破碎、撕裂设备设计低温氨氮防护装置。

2）建议在粉碎、投料等关键工位植入高科技机器人，避免人工操作造成职业病等二次污染！

3）本文介绍的有关设备中的除尘及废气处理装置必须设计合理、使用正常。

4）特别提醒：锂电池仓库的储存、搬运和管理必须采用机器人技术设计，杜绝人工操作和管理，防止爆炸事故，保证人身安全，减少不必要的损失！