摘要：尽管中国中西部地区锂矿资源存储丰富，但是伴随着锂离子电池产业的蓬勃发展，锂资源需求与价格也在持续攀升。锂、钴等原材料价格上涨，对下游锂电产业带来了较大的压力。若能够对废旧及退役电池进行安全无害化处理并循环利用有价金属，既可避免废电池对环境的污染问题，拓宽镍、钴、锂及其他紧缺资源的获取渠道，从而促进锂离子电池新能源产业的良性发展基于此，本篇文章对废旧电池回收工艺及模式研究现状进行研究，以供参考。 关键词：废旧电池；回收技术；回收方式；回收模式；VOSviewer；安全回收
引言
科技部“国家高新技术研发计划”正式启动了“电动汽车”项目，推动纯电动汽车产业实现快速规模发展，为中国能源产业跨越式发展提供新能源。随着我国新能源电动汽车的持续稳定发展，中航工业研究所预计，到2025年装机容量将大增至约97.70GWh，经过数百次循环充电再放电循环周期，锂离子电池系统（LIB）的内部结构也正在悄悄发生不可逆转的变化，都遮住了锂离子电池电子扩散的通道，最终直接导致电池寿命损失殆尽和电池报废，从而使整个锂离子电
池系统的平均寿命局限在约1~3年左右。废锂离子电池主要含有阳极和阴极材料、电解质、膜和韧带，对环境有害影响，因此，研究废旧锂离子电池回收处置技术具有很重要的研究意义和重大实用价值，直接拆卸已使用过的废锂离子电池就会导致内部短路烧毁并因此产生大量热量，故需要尽快对这些废旧的电池材料进行预处理，然后在对其放电后将电池内部进行拆卸、处理分解、筛分和分离，对正负极、隔膜和外壳进行分类，最后分离并回收。
1废旧电池回收方式现状
1.1梯次利用现状
梯次利用是指动力电池已经达到原生命周期设定，通过拆解、测试、分类、重组等方式重新分档使用的过程。某学者根据废旧蓄电池完整度完成梯次利用分类。利用技术报告证明退役后的动力电池仍具有超过70%的剩余容量。某学者指出动力电池容量衰减到80%以下便不适合电动汽车使用并从三个领域详细分析我国梯次利用产业现状，总结现有发展问题并提出整改措施。
1.2再生利用现状
再生利用是将不能梯次利用的报废电池拆解，提炼其中有价金属再循环使用的过程。诸多学者总结动力电池再生利用的主要过程分为预处理、分离提取、产品制备并且对不同废旧动力电池回收预处理方案进行模糊综合评价，确定出最优方案，总结废旧电池中有价金属浸出工艺现状。
2废旧电池回收技术现状
2.1预处理现状
预处理阶段是对电池进行拆解、破碎，并初步分离提纯的阶段。最初拆解分类是通过人工操作实现的，利用刀、锯子等工具进行拆解，工作过程仅采取相对简单的保护措施。人工拆解处理的物质纯度相对较高，但效率极低，难以适应未来大规模工业化生产。有学者设计一种可自动化实现拆解的灵活夹持系统，还设计出一种拆解冲压模具和残留电解液离心收集装置。设计的自动化拆解线已经实现全自动化生产。
2.2二次处理现状
二次处理是为进一步获取钴、镍等有价金属，对预处理产物进一步提纯与分离。目前常用提
纯方法有火法冶金、湿法冶金、生物冶金等。火法冶金是通过高温提取金属或其化合物的冶金过程，可分为高温和低温两种。高温能使电池中的有价金属氧化物被还原成金属单质或合金，而低温能使电极材料中的有机物被反应除去。诸多学者提出在氯化焙烧过程中蒸发回收锂的方法，回收率可达97.45%，提出一种新型环保焙烧工艺回收钴的方法，对废旧三元锂电池进行热解提取有价金属，效果显著并在工业上得到推广。
3金属富集回收工艺
3.1火法回收
火法回收是指使用高温煅烧回收有价金属，并通过物理和化学的方法提纯金属。通常锂盐在采用火法处理时，使用1400℃物理化学转换温度来富集有价金属，因为此温度可以蒸发掉LIBs中的杂质和有机性溶剂，提高金属提纯度。利用热显微镜对正极材料钴酸锂(LCO-chem.,LiCoO2)在高温条件下发生反应的行为进行了研究，并研究了在两种反应器中的除锂率及除磷率。结果表明，当在Al2O3坩埚中处理LCO时，通过气体流可以以76%的速率去除锂，相比之下，在MgO坩埚中实现了高达97%的锂回收率。此外，以此方法还对LFP（LFP-chem.,LiFePO4)进行了研究，结果表明，磷的回收率为64%，锂的回收率为68%。该方法虽
然操作简单，但条件比较苛刻，选择性也较低，仅在MgO坩埚中拥有较高的锂回收率。针对上述问题，有学者提出了一种废旧三元锂电池原位回收复合工艺，不仅降低了火法回收的温度，而且提高了LIBs中金属的选择性。该方法利用石墨与正极材料在氮气环境下进行碳热还原，降低了实验所需温度，还原产物形成的纳米复合颗粒再通过湿磁选分离回收。
3.2生物回收
生物浸出最初应用于矿石中金属的提取，目前已应用于LIBs的回收。生物浸出是一种利用微生物将固体化合物转化为水溶性和可提取物质的形式。上述火法和湿法回收常会产生有害气体和废酸，增加环境负担。生物浸出法成本低，经济效益高，污染消耗少，且可以重复利用。但是高效的微生物菌类培养难，目前需要解决的几大难题是处理周期长、浸出条件难控制等。
4废旧磷酸铁锂回收程序
4.1碱溶法
碱溶法的原理是PVDF中具有的酸性H原子,H原子在强碱强氧化环境下具有反应活性,使PVDF
容易脱氟降解,生成碳碳双键和三键。因此高浓度碱溶液可以破坏PVDF的结构,溶解铝箔,分离出活性物质。有学者采用30g/L的浓NaOH溶液在50℃下反应1h,将铝完全溶解后再通过调节PH的方法得到Al(OH)3沉淀。但该方法使用高浓度的碱液,容易造成二次污染。且Al(OH)3通常以胶体形式沉淀,较难分离。提出可以用超声的方法进行处理,会有助于碱溶Al(OH)3的分离。
4.2低温处理
将废旧磷酸铁锂电池破碎后进行筛目分选后置于工业恒温箱中,经过300℃,120min热处理后放在振动筛上振动或用锤轻轻震动,会使活性材料脱落。该方法处理温度低,处理黏结剂过程不会产生过多的有害气体。
5有价金属回收与再生利用
磷酸铁锂电池主要分为钢壳圆柱形,软包铝塑膜和方形铝壳这三种,正负极、隔膜、电解液、外壳等组成,其中正极部分的锂、铝、铁、磷等元素回收价值较高。
6废旧锂离子电池回收具体工艺
6.1预处理工序
该项目的预处理工序，分五个工段进行。第一，一次酸浸放电。用单轨吊车把将装有废旧锂离子电池钛篮放入稀硫酸浓度8%左右的稀酸浸泡池中，酸浸放电4h左右。第二，二次酸浸放电。用单轨吊车把装有废旧锂离子电池钛篮放入稀硫酸浓度14%左右的稀酸浸泡池中，酸浸放电4h左右。第三，水洗。将经过2次酸浸放电处理的废旧锂离子电池放入水洗槽中水洗。第四，焙烧。将水洗废旧锂离子电池放入钢带炉中焙烧，并将焙烧稀硫酸尾气导入酸雾吸收塔中处理后达标排放。第五，粉碎和过筛。焙烧好的废旧锂离子电池用锤破机粉碎，粉碎后用振动筛过筛，筛上物有钢壳、铝箔和铜片等，过筛后镍钴粉料送入粉仓待用。
6.2碳酸锂生产工艺
该项目氟化钙、氟化镁及氟化锂沉渣进碳酸锂工序进一步加工，其过程主要分三个工段进行，下面根据工段的运行先后顺序简要介绍。第一，氯化反应。采用过滤分离的方法将氟化钙、氟化镁、氟化锂沉渣，经压滤后加盐酸于锂处理槽中进行反应，持续两个小时，形成氟化钙，氟化镁沉淀而不与盐酸发生反应。第二，碳酸化反应。产生的氟化钙和氟化镁沉淀不会和盐酸发生化学反应，滤去氟化钙和氟化镁残渣。LiCl溶液再加入固体碳酸钠在50℃进行
碳酸化反应，反应时间2小时，生成Li2CO3的沉淀，同时生成NaF和HCl。第三，闪蒸烘干。Li2CO3的沉淀经过过滤，再进行闪蒸干燥，碳酸锂的结晶温度大于100℃，最后得到产品碳酸锂（Li2CO3），滤液送污水处理站处理。
结束语
新能源汽车产业及其动力电池正以惊人速度快速发展，野蛮式增长绝对不适合我国稳定发展的要求，国家应加强政策支持，完善相关标准规范，稳定市场秩序，鼓励高资质正规企业快速发展，提高产品一致性和稳定性，确保废旧电池回收处理工作安全高效进行。
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