67
区域治理
DETECTION
作者简介：王元飞，生于1990年，环境修复技术工程师，环境保护工程师（注册安全工程师），本科，研究方向为固体废物无害化及资源化。 北京金隅红树林环保技术有限责任公司 王元飞
摘要：近年来电动汽车行业蓬勃发展，锂电池的需求量及保有量也与日俱增，退役锂电池一旦进入自然环境中，其正极材料中包含的LiCoO 2、LiNiO 2、LiMn 2O 4等，遇水、酸及还原剂会发生强烈反应，产生有害金属氧化物并改变环境酸碱度；负极材料中包含的碳、石墨等会造成粉尘污染，遇明火或高温易发生爆炸；电解质中包含的LiPF 6、LiBF 4等具有强腐蚀性，氧化后会产生P 2O 5等有毒物质。目前废旧锂电池的处理技术日渐成熟，多种工艺设备的结合使用以及正极材料的直接再生将成为未来锂电池处理的发展趋势，而低能耗、少污染、易操作的复合型处理技术会成为主要的发展方向。结合目前国家在铅酸电池推行的回收试点建设鼓励方案，建议建立回收、贮存、预处理拆解的运行模式。关键词：废旧；锂电池；处 置方式；运行建议中图分类号：X705
文献标识码：A
文章编号：2096-4595（2020）35-0067-0002
近年来，随着电动汽车行业迅速发展，锂电池的需求量和保有量也逐渐增加，同时，大规模的锂电池将进入退役阶段。2016年我国新能源汽车销量达50.7万辆，保有量超过100万辆；2020年，国内产生250亿只废旧锂电池，约合50万t 。
退役锂电池进入环境中，其负极材料中的碳、石墨等会造成粉尘污染；正极材料中物质遇水、酸及还原剂会发生反应而对环境造成污染；电解质中的LiPF 6、LiBF 4等氧化后会产生有毒物质。直接采用填埋等传统方法处理废旧锂电池，将严重危害人和环境的健康[1]。根据行业专家研究进展，从锂电池的属性、组成、处置现状进行研究。 一、锂电池算不算危废？
原生态环境部2016年修订的《废电池
污染防治技术政策》明确规定：对于锂离子电池，因环境风险相对较小，且未纳入《国家危废名录》，故可以不按危废处置。
二、锂电池的组成、成分（一）锂离子电池组成部分
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，。由于锂金属的化学性质活泼，对加工、保存、使用要求非常高，所以锂电池长期没有得到应用。随着现代科学的发展，锂电池已成为主流。锂电池通常分为两类：锂金属电池和锂离子电池。
锂电池的主要结构及组成如表1所示。锂电池内含有大量的Ni、Co、Mn 等有价金属,
具有很好的回收前景[2]
。
（二）各组成部分的成分
（1）电池壳——分为铝壳、铝塑复合膜、不锈钢等；
（2）电芯正极——为锰酸锂或钴酸锂等；
（3）电芯负极——为石墨等；
（4）隔膜——有机或陶瓷隔膜，可以让锂离子自由通过；
（5）电芯电解液——溶解有LiPF6的碳酸酯类溶剂
（6）电芯集流体——铝箔、铜箔。如：
特斯拉用的是三元锂电池，如图1、2。比亚迪旗下的有些新能源汽车使用了三元锂电池，有些新能源汽车使用了磷酸铁锂电池，如图3。
三、锂电池的处置方式及现状（一）放电对废旧锂电池进行放电处理，使其电压降低，达到安全拆解的电压范围。现有的放电方法有穿孔放电法、低温冷冻法、溶液浸泡法和碱液放电法。溶液浸泡法一般选用NaCl 作为电解质。
（二）拆解与破碎
通过人工拆解或者机械破碎的方式对锂电池结构进行破坏，便于锂电池的后续回收处理。人为拆解具有分离效果好，产品纯度高，回收效果好等特点，
但是生产效率低，并且存在一定的危险性
。
机器方法主要通过
图3 比亚迪磷酸铁锂电池
图1 特斯拉电池组 图2特斯拉专用锂电池表1
锂离子电池主要结构和组成
区域治理DETECTION
高速旋转粉碎机、齿辊式剪切破碎机，角切式破碎机、撕碎机、球磨机等设备来对废锂离子电池进行破碎、细磨。
（三）处置方法
1.机械研磨法
利用机械研磨的方法使电极材料与磨料之间发生反应，然后用浸出剂将反应生成盐
类从产物中分离回收。机械研磨法的优点在于未用到危险性较大的浸出酸，操作环境友好，工艺流程简单；缺点是需要先对正极材料进行预处理来获得LiCoO
2
，而预处理过程使用的高温工艺可能会对环境造成危害，并且球磨时间较长，能耗较大。
通过在球磨过程中添加不同外源性添加物，研究出了再生利用废旧锂电池中Li 和Co的方法，通过将LiCoO2粉末与Fe粉及NaCl混合球磨后，LiCoO2中的Li成功转化为水溶性的LiCl，其中Li的回收率达92%，而球磨残渣经煅烧后得到了钴铁氧体磁性功能材料，经VSM测试，表现出优异的磁学性能，从而实现废旧锂电池中钴、锂的回收利用[3]。
2.火法冶金法
经过预处理（放电、破碎）的废旧锂电池通过高温焙烧去除锂电池中黏合剂，材料中的金属变成熔融态的合金，实现锂电池组成材料的分离。
对预处理后的18650型废旧锂电池进行高温热分解，在氮气的氛围中，使隔膜和黏结剂热解，同时利用负极石墨还原正极材料
LiCoO
2
，该回收方法避免了将废旧锂离子电池正极材料和负极材料分开进行回收，并使石墨得到了回收利用。火法冶金法工艺简单，
反应速度快，效率高，适合大规模处理种类
繁杂的废旧锂电池。但锂电池中万方数据隔
膜、黏合剂等有机物质的燃烧会产生大量的
有毒性气体，从而造成大气污染。因此需要
严格控制处理温度，并且加装烟气净化设备，
使得投资成本提高。
3.湿法冶金法
该工艺主要通过溶液浸出的方式对锂电
池物料中的贵重金属进行溶解，然后通过沉
淀法、电沉积法、络合法、萃取法、盐析法
和离子交换法对不同金属进行分离，最后获
得高纯度的锂、钴等贵重金属[4]。
通过二次碱浸的方式，用氢氧化钠作为
浸出剂，使废料中90%以上的铝被浸出，
然后通过将pH值控制在7-8的范围内，使
氢氧化铝沉淀，再通过酸液浸出物料中的
锂、钴。
酸浸过程中，浸出剂通常选用H
2
SO
4
、
HNO
3
、HCl等无机酸，并在其中添加H2O2作
为还原剂，来提高材料中有价金属的回收率。
过氧化氢可以将三价钴还原成更容易进入溶
液的二价钴。无机酸在浸出过程中会产生
NO
x
、SO
2
、Cl
2
等有毒有害气体，所以柠檬酸、
苹果酸、草酸等有机酸开始被广泛使用。同
无机酸相比，有机酸具有不产生有毒气体,
回收方便，废液处理简单等优点。
四、处置锂电池的模式建议
目前废旧锂电池的处理技术日渐成熟，
多种工艺设备的结合使用以及正极材料的直
接再生将成为未来锂电池处理的发展趋势，
而低能耗、少污染、易操作的复合型处理技
术会成为主要的发展方向。
国内动力锂离子电池的梯级利用和资源
再生利用体系逐步完善。2018年格林美公
司再生钴规模便已达4000吨，邦普公司年
处置废旧电池超过三万吨，年生产镍钴锰氢
氧化物一万余吨，总回收率超过98.58%。
随着我国对废旧电池问题的日益重视,
以及垃圾分类试点城市的推广，锂电池的回
收体系将得以完善，从而快速推进锂电池的
阶梯利用和资源化处理[5]。
从投资角度出发，如果建立完善的处置
系统，不仅占用较多的资金，而且锂电池资
源化途径基本属于冶金行业，在中大型城市
批复困难，结合目前国家在铅酸电池推行的
回收试点建设鼓励方案，建议建立回收、贮
存、预处理拆解的运行模式，按照锂电池不
同的组成成分，经过无害化拆解后再转移至
下游冶炼企业，从而获取相应利润，具体回
收付费模式、拆解盈利分析等，还需通过进
一步调研后才能得出结论。
参考文献
[1]马建，刘晓东，陈轶嵩等.中国新
能源汽车产业与技术发展现状及对策[J].
中国公路学报,2018(8):1-19.
[2]韩业斌，曾庆禄.废旧锂电池回收处
理研究[J].中国资源综合利用,2013(7):31-33.
[3]黄林波，杨先锋.废旧锂电池中锂的
回收[J].湖南工业大学学报,2020,34(2):67-71.
[4]黄乐之等.废旧磷酸铁锂电池回收技
术[J].材料生产与工艺,2020,31(8):34-37.
[5]林信攀.退役动力三元锂电
池的回收现状研究[J].世界有金
属,2020(1):273+275.
（上接第45页）
巨大作用。
（一）准确定位碳减排的重要性，积极宣传
在过去几年的发展历程之中我们不得不承认，我们的经济发展是以牺牲环境为代价的，因此我们现在需要对环境污染问题进行整改和解决，这也是我们不得不面对的难题。碳减排不仅仅关系着我们目前的发展，它在一定程度上影响着我国长久的可持续发展的目标，决定着我国的子孙后代是否可以顺利发展。
因此我们对于碳减排应该有一个准确的定位，明确它的重要性。除此之外，还需要利用广播、网络宣传等手段对林业种植进行积极宣传，将碳减排和绿理念传播给更多的人民众。
（二）明确工作的核心思想，保障碳减排工作的方向更准确
在进行碳减排时我们需要明白其工作
的核心思想，明白所谓碳减排并不是简简
单单的高喊口号就大功告成，而是对工业
生产、汽车出行等合理规划，建立完整的
管理体系，这样才可以保证碳减排工程的
质量。
我们在对碳减排作业开始时需要有一份
长远的规划，保障在进行过程中可以顺利，
保障碳减排工作可以更加准确和高效。
（三）技术创新，增加效益
在碳减排项目实施过程中，保证正常
的生产生活是最基础的，因此我们在实行的
过程中需要根据不同地区的情况特点因地制
宜，建立科学的管理体系，采用高新技术，
保障人们的生活不受影响。
除此之外，我们还可以对现有的制度
进行完善，使用好现有的监督体系，这
些都是对碳减排工作进行有效管理的关键
之处。
四、结论
综上所述，碳减排在环境保护方面存在
很大的作用力，在实际的生活中做好碳减排
不仅仅可以对空气进行净化、防风固沙防止
水土流失等，还可以为我国可持续发展提供
动力，减少一些金属材料的使用，由此可以
看出碳减排是一项百利而无一害的事业。本
文针对环境问题中的碳减排的重要作用进行
了探讨，并且针对碳减排提出一系列措施，
希望可以建设一个更加绿美好的生活环
境，促进我国社会经济长远可持续发展。
参考文献
[1]张燕.城市大气污染与防治策略探析
[J].环境与可持续发展,2016,41(1):54-55.
[2]曾辉龙.城市环境管理如何强化大气
污染治理[J].化工设计通讯,2016(4):209-210.
[3]冯炜锋.城市环境管理中强化大气污染
治理探讨[J].环境与发展,2018,30(6):211-212.
68
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议