据统计，2000年全球锂离子电池的消费量为5亿，2015年达到70亿。由于锂离子电池的使用寿命有限，也产生了大量的废旧锂离子电池。以中国为例。2020年，我国废弃锂电池将超过250亿块，总重量超过50万吨。以三元电池为例，其正极含有大量贵金属，其中钴占5-20%，镍占5-12%，锰占7-10%，锂占2-5%，塑料占7%。所含金属多为稀有金属，应合理回收。比如，钴作为战略资源，广泛应用于各个领域，包括锂电池、高温合金等。可以估计贵金属的回收量是巨大的。 　　

　　

　　动力电池的出货数据如下图所示。按照商用车服役三三年、乘用车服役五年的时间来看，2018年将经历动力锂电池退役的小高潮。这些退役电池有两种典型的后续路径，即梯级利用或直接材料回收。 　　

　　

　　动力电池出货统计 　　

　　

　　1、梯次利用与原料回收 　　

　　

　　走梯级利用道路的退役动力锂电池，梯级利用后回收；直接的物料回收就是批次太少，没有历史可查，安全监控不合格等等。 　　

　　

　　追求经济效益是企业和社会行为的驱动力。按道理来说，把电池一步步利用起来，直到电池的可用价值降低到维护成本以下，再把原材料回收利用，才是电池价值的最大化。但实际情况是早期动力电池溯源性差，质量和型号参差不齐。前期电池的阶梯利用风险高，消除风险的成本高。所以可以说，在动力电池回收的前期，大概率的电池处理主要是原料回收。 　　

　　

　　废电池回收产业链 　　

　　

　　 2、正极材料有价金属提取方法 　　

　　

　　目前动力锂电池的回收实际上还没有实现整块电池上各种材料的综合回收。正极材料的种类主要有：钴酸锂、锰酸锂、三元锂、磷酸亚铁锂等。 　　

　　

　　电池正极材料成本占单体电池成本的1/3以上。但由于负极目前使用石墨等碳材料较多，钛酸锂Li4Ti5O12和硅碳负极S i/C使用较少，目前的电池回收技术主要针对电池正极材料的回收。废旧锂电池的回收方法主要有物理法、化学法和生物法。与其他方法相比，湿法冶金能耗低、回收效率高、产品纯度高，被认为是一种理想的回收方法。 　　

　　

　　2.1物理方法 　　

　　

　　通过物理和化学反应处理锂离子电池。常用的物理和化学处理方法有破碎浮选和机械研磨。 　　

　　

　　1)破碎浮选法 　　

　　

　　浮选法是一种基于材料表面物理化学性质差异的分选方法，即在将整个废旧锂离子电池破碎分选后，对所得电极材料粉末进行热处理去除有机粘结剂，最后根据电极材料粉末中钴酸锂和石墨表面的亲水性差异，通过浮选分离回收钴锂化合物粉末。浮选工艺简单，可有效分离碳材料中的钴酸锂，锂和钴的回收率高。但由于各种物料破碎混合，很难将下面的铜箔、铝箔、金属外壳等碎片分离回收。此外，电解液LiPF6容易与H2O反应产生HF等挥发性气体，造成环境污染。所以要注意粉碎方式。 　　

　　

　　2)机械研磨法 　　

　　

　　机械研磨是一种利用机械研磨产生的热能使电极材料与研磨剂反应的方法，从而使原本结合在集电体上的锂化合物在电子设备中 　　

　　

　　烟火冶金又称焚烧或干法冶金，是通过高温焚烧去除电极材料中的有机粘结剂，同时使其中的金属及其化合物发生氧化还原反应，以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。炉渣中的金属通过筛选、热解、磁分离或化学方法回收。烟火冶金对原料成分要求低，适合复杂电池的大规模处理。但燃烧会产生一些废气，高温处理对设备要求较高。同时需要增加净化回收设备，处理成本高。 　　

　　

　　2)湿法冶金 　　

　　

　　湿法冶金是用合适的化学试剂选择性溶解废旧锂离子电池中的正极材料，并从浸出液中分离金属元素的方法。湿法冶金工艺更适合回收化学成分相对简单的废旧锂电池，可以 　　

单独使用，也可以联合高温冶金一起使用，对设备要求不高，处理成本较低，是一种很成熟的处理方法，适合中小规模废旧锂离子电池的回收。

　　

2.3 生物法

　　

生物冶金法目前也在研究进行中，其利用微生物菌类的代谢过程来实现对钴、锂等金属元素的选择性浸出。生物法能源消耗低，成本低，且微生物可以重复利用，污染很小; 但培养微生物菌类要求条件苛刻，培养时间长，浸出效率低，工艺有待进一步改进。

　　

2.4 磷酸铁锂回收偏冷门

　　

在多种动力锂电池中，只有磷酸铁锂电池正极材料不含贵金属，而是主要由铝、锂、铁、磷和碳元素组成。正因如此，企业对磷酸铁锂的回收分解并不热心。对磷酸铁锂电池回收，有针对性的研究也比较少。

　　

磷酸铁锂的一般处理方式，电池整体经机械粉碎后，利用极性有机溶剂NMP或强碱溶解分离其中的铝，剩余的材料即为LiFePO4 和碳粉的混合物。向该混合物中引入Li、Fe、P 以调整此三种元素在材料中的摩尔比，再经球磨、惰性气氛下高温煅烧后可重新合成LiFePO4材料，但与首次合成的磷酸铁锂电池正极材料相比，该材料的电容量、充放电性能均有所下降。将失效磷酸铁锂电池正极材料氧化分解，回收锂、铁、磷、碳并重新利用才是治标治本的回收路径。

　　

研究虽少，总归还是有人在做。比如祝宏帅等开发了一种方法，用磷酸体系浸取失效磷酸铁锂电池正极材料，以高效率、低成本、零废料排放的方法实现更好的锂、铁分离效果，综合回收锂、铁、磷、碳。

　　

3、湿法冶金是当前主要应用技术

　　

通过对国内外锂离子电池回收工艺的研究可以看出，使用物理化学法回收锂离子电池的回收率较低; 化学法研究普遍，应用范围广，相对比较可行; 生物法虽环保，但所需时间太长，有待进一步研究。针对化学法的众多研究表明: 通过单一火法冶金不及通过湿法冶金获得的再生材料的电化学性能好，但通过单一湿法冶金回收需要大量的试剂，不适合大规模工业化处理。

　　

比较而言，湿法冶金是当前提取方法中综合性能比较好的一类方法，酸浸出是其中最重要的环节。其主要目的是将预处理后的活性物质中的目标金属转移到浸出液中，便于后续的分离回收过程。传统的无机强酸(HCl、HNO3和H2SO4)已经被广泛运用于浸出过程。然而，在浸出过程中会伴随产生有毒气体如Cl2、SO3以及Nx等对环境造成危害。因此，近年来研究者们开始关注有机酸(柠檬酸、草酸、抗坏血酸等)在浸出过程中的作用。而与传统的无机酸相比，有机酸浸出在满足高效率的同时能够减少对环境的二次污染.

　　

典型的湿法提取主要步骤：预处理→酸液浸出→浸出液除杂→分离萃取→元素沉淀。

　　

3.1 预处理基本步骤

　　

将废旧锂电池放入食盐水中放电，除去电池的外包装，去除金属钢壳得到里面的电芯。电芯由负极、正极、隔膜和电解液组成。负极附着在铜箔表面，正极附着在铝箔表面，隔膜为有机聚合物;电解液附着在正、负极的表面，为LiPF6 的有机碳酸酯溶液。

　　

3.2 一个典型的浸出萃取操作

　　

从一个完整电芯，经过预处理后，成为粉末状待处理原料。不同工艺，后续处理手段差别较大。典型的湿法提取步骤如下：

　　

1)在硫酸溶液中加入LiCoO2电极粉末，保持特定固液比，机械搅拌;

　　

2)超声波浸出60min 后，滤去残渣，测定浸出液中各金属的浓度;

　　

3)然后加入碳酸氢铵溶液调节浸出液的PH值为，静置过滤后，加入少量的Na2S 溶液除铜;

　　

4)采用P507-磺化煤油体系萃取钴，用H2SO4 反萃，从而得到高纯度的硫酸钴溶液;

　　

5)之后将NaOH 溶液和富钴溶液加热至沸腾，往富钴溶液中加入碱溶液，直至钴溶液中产生大量的蓝色沉淀为止;

　　

6)将烧杯口封起来，静置5min 后，蓝色沉淀完全转变为粉红色沉淀氢氧化钠沉钴;

　　

7)多次洗涤，加入乙醇作为分散剂陈化后，过滤，将滤饼于105℃烘干后得到的物质放入马弗炉中煅烧，得到黑色粉末状四氧化三钴。

　　

4、技术趋势

　　

目前主要是针对电池中的贵金属进行回收，对其他如电解质、隔膜等相对廉价的物质置之不理，未能系统化地回收整个电池。

　　

也有主流方法以外的技术被报道，其中涉及到其他元素的回收。2016年底，清华大学科技成果重点推广中心在《乙醛醋酸化工》杂志上发布的一条消息称，其团队开发了一种“动力锂电池快速剥离及锂钴短程资源回收技术”，可以高效提取锂电池中的贵金属，铜、铝金属回收率超过98%，钴、锂金属回收率超过95%。

　　

另外，也有比较综合的方法被提出，高桂兰在其文章《废旧车用动力锂离子电池的回收利用现状》中提出，综合利用各种方法长处的思路。联合处理法即 “火法预处理+ 湿法酸浸+ 金属沉淀”的回收路线，该路线通过酸浸的方法浸出有价金属，传统使用的酸主要是无机强酸( HCl、H2SO4和HNO3等) ，但该类无机酸对设备腐蚀性大，对人体的危害也较大，因此建议使用性质较为温和的有机酸( 包括苹果酸、草酸和抗坏血酸等) 来代替，这样不仅环保，部分有机酸还具有还原性，可以代替传统的“无机酸+ 还原剂”体系。

　　

5、总结

　　

当前的动力锂电池回收比例还比较低。在一份报告上看到，我国动力锂电池的回收比例在10%左右。对比铅酸电池行业，中国的回收比例在30%左右，而美国的这个数字已经超过90%，可以说是“循环经济”。翻过来看，就是市场空间巨大。

　　

然而，废旧电池回收的直接驱动力，还是在回收处理的性价比上。如果回收的材料对于整个行业降低电池成本起到有益作用，回收材料可以顺畅流通，废旧电池的回收才能真正从“要我做”转变到“我要做”上来。由于掌握的数据信息远远不够，没有能力推算这个转折点具体出现在什么价位上，只能说道理是这么个道理。