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动力锂电池回收利用现状与展望

2023-03-17 01:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

第 48 卷 第 5 期 稀有金属与硬质合金 Vol.48  № .5

 2 0 2 0 年 1 0 月 Rare Metals and Cemented Carbides Oct. 2 0 2 0

动力锂电池回收利用现状与展望

昝文宇,马北越,刘国强

(东北大学 冶金学院 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819)

    摘   要 :随 着 新 能 源 汽 车 及 各 种 电 子 产 品 的 发 展 ,其 核 心 元 件 动 力 锂 电 池 的 回 收 利 用 问 题 受 到 了 越 来 越 多 的 重 视 。 根

据当前所采用的处理方式,将动力锂电池的回收工艺分为干法回收与湿法回 收,并 对 其 所 用 具 体 方 法 进 行 了 总 结 。 对

废旧锂电池的回收价值、当前回收策略及主要回收技术进行了综述。同时,针对 市 场 回 收 体 系 对 未 来 锂 电 池 回 收 利 用

时要考虑的问题作了进一步分析,对目前回收利用过程中所面临的潜在性问题进 行 分 析 与 概 括 ,最 后 给 出 了 关 于 完 善

未 来 锂 电 池 工 业 与 市 场 回 收 体 系 的 可 行 性 建 议 ,以 期 望 该 回 收 行 业 有 更 好 的 发 展 。

    关 键 词 :废 旧 动 力 锂 电 池 ;回 收 现 状 ;梯 次 利 用 ;拆 解 回 收 ;有 价 金 属

    中 图 分 类 号 :X 705      文 献 标 识 码 :A      文 章 编 号 :1004-0536(2020)05-0005-05

Current Situation and Prospect of Recovery and Utilization of Power Lithium Batteries

ZAN Wen-yu,MA Bei-yue,LIU Guo-qiang

(Key Laboratory for Ecological Metallurgy of Multimetallic Mineral(Ministry of Education),

School of Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110819,China)

Abstract:With the development of new energy vehicles and various electronic products,the recycling of

power lithium batteries as the core component has been paid more and more attention.According to the

currently adopted treatment technologies,the recovery processes of power lithium batteries are divided into

dry recovery and wet recovery,and the specific used methods are summarized.The recycling value,current

recycling strategy and main recycling technologies of waste lithium batteries are reviewed.At the same

time,the problems to be considered in the future lithium battery recycling are further analyzed according to

the market recycling system,and the potential problems in the current recycling process are analyzed and

summarized.Finally,the feasibility suggestions on improving the future lithium battery industry and the

market recycling system are given to expect a better development of the recycling industry.

Keywords:waste power lithium battery;recycling status;ladder utilization;dismantling and recycling;valua-

ble metal

  锂电池作为当今新能源研发的一个热门材料, 密 度 高 、体 积 小 、污 染 少 、寿 命 较 长 等 优 点 ,产 业 发 展

在国内新能源领 域 占 有 很 重 要 的 地 位。 近 年 来,随 十分迅速,应用非 常 广 泛,比 如 智 能 手 机、笔 记 本 电

着对环境的重视,许 多 国 家 在 锂 电 池 的 应 用 与 回 收 脑、数码相机、电动汽车以及航天领域等[1]。若继 续

方面相继制定了很 多 积 极 的 政 策,使 当 今 社 会 越 来 将锂电池产业升级 化,就 必 然 对 锂 电 池 生 产 与 回 收

越重视锂电池的 发 展。 锂 离 子 电 池 自 上 世 纪 90 年 领 域 有 更 高 的 产 业 标 准 与 要 求 [2]。

代由索尼公司首次 推 向 商 业 化 以 来,因 其 具 有 储 能

自 2013 年 国 家 大 力 推 广 新 能 源 汽 车 以 来 ,国 内

收 稿 日 期 :2020-03-23;修 订 日 期 :2020-08-11

基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 (51574081)

通讯作者:马北越(1978-),男,博士,副教授,主 要 研 究 方 向 为 洁 净 钢 冶 金 耐 火 材 料、高 温 陶 瓷 功 能 化、冶 金 固 废 材 料 化,E-mail:maby2005@

126.com

6 稀 有 金 属 与 硬 质 合 金 第 48 卷

使用新能源汽车的 趋 势 每 年 增 加,导 致 锂 电 池 生 产 源汽车动力蓄电池 回 收 利 用 管 理 暂 行 办 法 》中 提 出

需求量也在迅速增 加,故 锂 电 池 规 模 化 回 收 问 题 越 重点建立回收利 用 体 系,引 导 汽 车 生 产、电 池 生 产、

加突出。首先,市场 上 的 汽 车 锂 电 池 的 平 均 寿 命 为 综合利用等企业密 切 分 工 合 作,对 废 旧 电 池 进 行 溯

5~7 年 ,2020 年 我 国 将 进 入 首 次 动 力 电 池 规 模 化 退 源管理,对提出 的 一 些 有 效 方 案 进 行 试 点 示 范。 同

役,据测算,废弃锂电 池 报 废 量 预 估 计 会 有 50 万t, 年发布了《关于组 织 开 展 新 能 源 汽 车 动 力 蓄 电 池 回

到2023年,这一数 字 累 计 将 超 过 116 万t[3]。 而 废 收 利 用 试 点 工 作 的 通 知 》,强 调 继 续 落 实 生 产 者 责 任

弃锂电池中,Co、Li和 Ni质 量 分 数 分 别 为 5.0% ~ 延伸制度,加大物联 网 等 信 息 化 技 术 在 动 力 电 池 回

15.0%、2.0%~7.0%、0.5% ~2.0%,还 有 Al、Cu 和 收中的作用,继 续 推 进 回 收 技 术 创 新 研 究。 这 一 系

Fe等金属元素;从 主 要 成 分 价 值 占 比 来 看,阳 极 材 列政策有利于探索出一条高效严密的市场回收管理

料 和 阴 极 材 料 约 占 33% 和 10% ,电 解 液 和 隔 膜 分 别 体 制 ,使 动 力 电 池 回 收 行 业 更 加 规 范 化 、标 准 化 [5-8]。

约占12%和30%左右[4]。据以上数据来看,将国 内

废旧锂电池所含的有价金属进行回收再利用无疑是 2 回收价值分析

解 决 当 前 国 内 资 源 紧 缺 的 有 效 途 径 ,因 此 ,对 废 旧 锂

电池进行回收处理变得格外必要。 从回 收 价 值 的 角 度 分 析,不 同 类 型 的 动 力 电 池

所含金属含量不同,相 应 的 可 回 收 金 属 的 量 及 价 值

1 动力锂电池的相关回收政策 也不同。假设将废 旧 磷 酸 铁 锂、锰 酸 锂 电 池 统 一 处

理,其中磷酸 铁 锂 电 池 的 主 要 回 收 元 素 为 Li,占 正

随 着 锂 电 池 产 业 链 的 快 速 发 展,国 民 生 活 对 锂 极材料的4.43%;而三 元 锂 电 池 中 可 回 收 金 属 的 类

电池的依赖性逐渐 增 加,加 之 废 旧 电 池 对 环 境 污 染 别 多 ,回 收 金 属 材 料 的 价 值 更 高 ,主 要 回 收 的 金 属 及

严 重 ,故 国 家 早 在 2003 年 就 开 始 关 注 废 弃 电 池 的 回 质量占比为1.2%Li、7% Mn、12%Ni和 5% ~20%

收 利 用 ,国 家 环 保 总 局 发 布 的 《废 电 池 污 染 防 治 技 术 Co等,其中 Co含量大大超过矿石中的平均含量 , [9]

政 策 》中 鼓 励 回 收 锂 电 池 ,相 关 部 门 也 在 积 极 推 进 生 对这些有价金属进行科学有效地回收可产生巨大的

产者责任延伸制度,推 行 包 括 锂 电 池 在 内 的 动 力 蓄 经 济 、环 境 与 资 源 效 益 。

电池的回收体系建 设,鼓 励 通 过 再 生 资 源 回 收 网 络

和电池生产者建立 回 收 体 系,建 议 将 锂 电 池 交 附 近 从 回 收 率 分 析 ,根 据 《车 用 动 力 电 池 回 收 利 用 材

的再生资 源 回 收 部 门 或 送 产 品 生 产 者。2012 年 国 料回收要求》,废旧锂离 子 动 力 蓄 电 池 材 料 中,Li回

务院《关 于 印 发 节 能 与 新 能 源 汽 车 产 业 发 展 规 划 收率不应低于85%,Ni、Co、Mn 综 合 回 收 率 不 应 低

(2012—2020年)的通知》着重 强 调 要 加 强 新 能 源 汽 于98%,其 他 元 素 回 收 率 也 不 低 于 90%,未 来 的 回

车电池等核心部件 的 研 发 力 度,加 强 动 力 电 池 梯 级 收工艺改进将进一步提高锂电池各元素的回收率,

利用和回收管理。2016年工信部 颁 发 了《新 能 源 汽 特别 是 Li、Co、Ni、Mn、稀 有 金 属。 预 计 到 2020 年

车 废 旧 动 力 蓄 电 池 综 合 利 用 行 业 规 范 条 件 》,明 确 定 底锂元素的 回 收 率 将 达 到 90%,其 他 保 持 不 变;到

义新能源 汽 车 废 旧 蓄 电 池 梯 次 利 用 和 再 生 利 用 过 2025 年 ,锂 元 素 回 收 率 预 计 提 高 到 95% 。

程,细化和区分相关 企 业 从 事 梯 次 利 用 和 再 生 利 用

应满足的不同要求,并 充 分 与 现 已 发 布 的 新 能 源 汽 从 回 收 价 格 分 析 ,以 2018 年 市 场 平 均 价 格 作 为

车蓄电池回收利用 管 理 政 策 相 衔 接,强 化 企 业 在 溯 参考,金属 Li 91.3万元/t、金属 Co 60.26万元/t、硫

源管理及 回 收 体 系 建 设 等 方 面 的 能 力。2017 年 国 酸镍2.79万元/t、金 属 Mn 1.44 万 元/t、金 属 Al 1.

务院颁发了《生产 责 任 延 伸 制 度 推 行 方 案》,明 确 动 43万元/t。根据前瞻 产 业 研 究 院《动 力 电 池 PACK

力企业要建立动力 电 池 生 命 周 期 追 溯 系 统,确 保 废 行业发展前景预测 与 投 资 战 略 规 划 分 析 报 告 》统 计

旧锂电池规范有 序 安 全 处 置。 次 月 工 信 部、商 务 部 数据分析,根据对动 力 电 池 进 行 循 环 寿 命 与 电 池 质

和科技部发布了《关 于 加 快 推 进 再 生 资 源 产 业 发 展 量、容量使 用 期 限,汽 车 使 用 工 况 等 各 方 面 综 合 分

的 指 导 意 见 》,提 出 建 立 完 善 的 废 旧 动 力 电 池 资 源 化 析 ,未 来 将 会 大 规 模 出 现 退 役 动 力 锂 电 池 ,回 收 金 属

利用标准体系,推进废旧 电 池 的 梯 级 利 用。2018 年 所 创 造 的 市 场 规 模 预 计 2020 年 超 过 100 亿 元 ,2023

工 信 部 、科 技 部 及 环 保 部 等 七 部 门 联 合 发 布 的 《新 能 年 这 一 数 据 将 达 到 250 亿 元 [10]。

3 动力锂电池回收工艺概况

 第5期 昝 文 宇 ,等 :动 力 锂 电 池 回 收 利 用 现 状 与 展 望 7

  废旧 电 池 回 收 处 理 工 艺 主 要 分 为 三 个 处 理 过 三个阶段:首先,对 废 旧 锂 电 池 进 行 放 电 处 理、拆 分

程:预处理、二 次 处 理 与 深 度 处 理 。 [11] 废 旧 电 池 回 破碎等物理操作,筛 选 后 得 到 主 要 电 极 材 料;其 次,

收 过 程 中 仍 有 部 分 电 量 ,所 以 要 对 其 进 行 预 处 理 ,主 预处理得到的电极 材 料 进 行 溶 解 浸 出,使 其 中 的 金

要进行深 度 放 电 过 程、破 碎、物 理 分 选 。 [12] 二 次 处 属 及 其 化 合 物 以 离 子 形 式 进 入 到 浸 出 溶 剂 中 ;最 后 ,

理的目的 是 为 了 使 正 负 极 活 性 材 料 与 基 底 发 生 分 对浸出溶液中的金 属 离 子 进 行 分 离 回 收,这 一 步 骤

离,主要用热处理 法、有 机 溶 剂 溶 解 法、碱 液 溶 解 法 是湿法工艺回收处 理 废 旧 电 池 的 关 键,也 是 目 前 研

以及电解 法 等 来 实 现。 深 度 处 理 是 处 理 过 程 的 关 究的难点与热点。

键 ,主 要 包 括 浸 出 和 分 离 提 纯 两 个 过 程 ,对 有 价 值 的 3.2.1  湿 法 工 艺 前 期 预 处 理

金属材料进行提取。现如今锂电池回收工业中常用

的技术有干法回收 和 湿 法 回 收 等,其 中 湿 法 工 艺 是 湿法 回 收 工 艺 预 处 理 主 要 分 为 预 放 电、破 碎 分

目前回收废旧锂电 池 较 为 成 熟 的 技 术,也 是 目 前 研 离 、热 处 理 、溶 解 处 理 。 由 于 废 旧 电 池 中 大 都 有 少 量

究 较 多 的 一 种 工 艺 [13]。 的 电 量 ,在 处 理 之 前 要 对 其 进 行 彻 底 放 电 ,以 防 止 后

3.1  干 法 回 收 续处理中少部分电 量 可 能 会 放 出 大 量 的 能 量,造 成

一定的安全隐患等其他不利因素。破碎处理是为了

干 法 回 收 是 指 不 通 过 溶 液 等 介 质,直 接 对 有 价 让正负极 材 料 与 其 他 物 质 在 机 械 力 下 进 行 多 级 破

金属进行回收,主要 使 用 方 法 有 物 理 分 选 法 与 高 温 碎 ,筛 分 等 操 作 以 使 得 电 极 材 料 富 集 ,以 便 于 后 续 处

热解法 。 [14] 物理分选法是指 对 电 池 进 行 分 离 拆 卸, 理。废旧锂电池中 存 在 难 溶 的 有 机 物,难 以 与 电 极

通过使用物理手段 对 拆 分 下 来 的 电 极 活 性 物 质、集 材料和集流体进行 分 离,因 此 目 前 采 用 较 多 的 是 通

流 体 和 电 池 外 壳 等 电 池 组 分 通 过 破 碎 、过 筛 、磁 选 分 过高温热处理来达 到 工 艺 目 的,处 理 量 巨 大 的 情 况

离 、精 细 粉 碎 和 分 类 一 系 列 操 作 ,从 而 将 高 价 值 金 属 下,存在环境污染、高 耗 能 等 问 题,需 要 进 一 步 改 善

材料与其他物质 分 离。 虽 然 操 作 过 程 简 单,但 不 能 工艺,目前针对这 一 问 题,相 关 的 研 究 也 有 所 增 加。

完 全 对 锂 电 池 进 行 组 分 分 离 ,并 在 物 理 操 作 过 程 中 , DOLOTKO 等 在 [17] 回 收 Co和 Li元 素 中 所 开 发 的

难以对电池中的金属材料进行有效回收。高温热解 方 法 是 将 传 统 回 收 工 作 流 程 的 拆 解 、初 加 工 、化 学 操

法是指将经过物理破碎等初步分离处理的锂电池材 作转化工艺集成到 单 一 机 械 化 学 步 骤 中,具 体 是 以

料 进 行 高 温 焙 烧 分 解 ,将 有 机 粘 合 剂 去 除 ,从 而 分 离 Al、Li、Ca为 还 原 剂,从 纯 LiCoO2 和 工 业 锂 电 池 阴

锂电池的组成材 料。 虽 然 此 方 法 操 作 工 艺 简 单,在 极中机械力化 学 回 收 Li和 Co,不 仅 提 高 了 回 收 效

高 温 条 件 下 反 应 迅 速 ,效 率 比 较 高 ,能 够 除 去 残 留 的 率,使工艺简单、节 能 化,也 避 免 了 有 毒 气 体 或 腐 蚀

粘 合 剂 ,适 应 于 处 理 大 量 或 者 结 构 较 为 复 杂 的 电 池 , 残留液的生成。溶解处理主要利用正极材料与粘合

但是在处理过程中 容 易 产 生 有 害 气 体,产 生 二 次 污 剂等杂质在有机溶剂中的溶解性差异使各组分实现

染 ,因 此 还 要 对 产 生 的 有 害 物 质 进 行 防 治 ,处 理 成 本 富集。

更 高[15]。 3.2.2  湿 法 工 艺 浸 出 与 提 取

3.2  湿 法 回 收

湿法工艺后两步即对金属离子进行浸出与提取

废 旧 锂 电 池 主 要 包 括 正 负 极 材 料 、电 解 液 、隔 膜 是两个核心操作,浸 出 分 为 一 步 浸 出 法 与 二 步 浸 出

和粘合剂等部分。由于各种金属离子是回收的主要 法。一步浸出法通常是直接用无机酸对预处理得到

目标,必然要通过化 学 操 作 使 废 旧 锂 电 池 材 料 中 的 的金属材料进行 溶 解,但 浸 出 过 程 中 往 往 产 生 Cl2、

金属离子浸 出,电 极 材 料 不 同,浸 出 离 子 的 种 类 不 SO3等有 害 气 体。 随 着 研 究 不 断 深 入,有 机 酸 (草

同,主 要 有 Ni 2+ 、Li+ 、Al 3+ 、Co2+ 等 。 [16] 湿 法 回 收 酸、柠檬酸等)逐 渐 运 用 到 酸 浸 中。 相 对 于 无 机 酸,

工艺是通过酸碱溶液对废旧锂电池中金属离子进行 有机酸不会产生有害气 体,且 易 分 离 回 收 。 [18] 两 步

溶 解 ,然 后 进 一 步 使 用 沉 淀 、吸 附 等 手 段 将 溶 液 中 的 浸出法通常是先用碱液对金属材料进行溶解浸出以

离 子 进 行 再 提 取 ,使 其 以 氧 化 物 、盐 等 形 式 分 离 。 虽 回收金属 Al,再用酸浸出其他金属[19]。

然 过 程 较 复 杂 精 细 ,但 回 收 产 品 纯 度 高 ,故 湿 法 回 收

工艺是目前废旧锂 电 池 回 收 工 艺 的 首 选,正 逐 渐 成 对浸出液中的金属离子进行提取是指将浸出液

为专业化处理的主流技术手段。湿法回收主要分为 中 的 各 种 有 价 金 属 分 离 ,分 别 进 行 回 收 ,近 年 来 提 取

方法主要包括萃 取 法、离 子 交 换 法、沉 淀 法、电 沉 积

8 稀 有 金 属 与 硬 质 合 金 第 48 卷

法等,其中最常用的方法 为 萃 取 法 与 沉 淀 法 。 [20] 目 在一定电荷密度 条 件 下,随 着 电 沉 积 液 pH 值 的 增

前 ,在 湿 法 回 收 废 旧 锂 电 池 时 ,浸 出 与 提 取 处 理 通 常 大,Co析出质量 越 大,当 电 势 为 -1.0 V,电 荷 密 度

是一体的,通常先 进 行 化 学 浸 出 再 对 浸 出 液 通 过 萃 10C/cm2时,可 获 得 最 大 沉 积 效 率 96.9%。 此 过 程

取或沉淀法等进行提取。 中 Co3+ 先被还原为 Co(OH)2,再被还原为 Co单 质

从阴极沉积下来。电化学沉积法回收得到的金属纯

萃取法利用不同的金属离子在萃取剂中发生络 度 高 ,但 容 易 发 生 共 沉 积 且 电 能 消 耗 过 大 [27]。

合 反 应 ,分 别 与 不 同 的 萃 取 剂 形 成 稳 定 的 络 合 物 ,然

后 将 各 种 金 属 离 子 提 取 出 来 。 丁 欣 等 [21]先 用 8% 的 4 动力锂电池市场回收主要问题分析

NaOH 碱溶解去除金属 Al,然后 用 二(2-乙 基 己 基)

磷酸 酯 (P204)萃 取 剂 萃 取 除 杂,使 得 Zn、Ca、Mn、 从 市 场 回 收 现 状 分 析 ,随 着 充 电 次 数 的 增 加 ,动

Al、Fe等 杂 质 进 入 有 机 相,Co、Ni、Li等 则 留 在 水 力 锂 电 池 的 性 能 会 不 断 的 衰 减 ,一 般 而 言 ,当 电 池 容

相。通过控制 平 衡 pH 值 的 大 小,以 P204 为 萃 取 量衰减到 60% ~80% 时,需 要 对 电 池 进 行 报 废 处

剂,使 Co和 Li得以分离,将 萃 取 Co后 的 萃 余 液 经 理。目前,市场回收 动 力 电 池 主 要 分 为 梯 次 利 用 和

浓缩,加入 NaCO3沉 淀 萃 余 液 中 的 Li+ 。 通 过 该 法 拆解回收。梯次利用是对需要回收处理的动力锂电

萃取 分 离 Co,回 收 率 高 达 99% 以 上。NAYL[22]等 池 在 其 他 领 域 逐 级 进 行 利 用 ,发 挥 其 潜 在 价 值 ,一 般

采用0.04 mol/L 的 Na-Cyanex 272 试 剂 从 废 旧 锂 在 电 池 性 能 要 求 不 高 的 领 域 应 用 ,如 共 享 电 动 车 、路

电池浸出液中通过萃取实现了在不同 pH 值下多种 灯、低 速 电 车、电 力 系 统 储 能 等,直 至 电 容 量 低 于

离子的 分 离,Mn、Co、Ni回 收 率 分 别 达 到 91.2%、 20% 再 进 行 拆 解 与 回 收 处 理 。 这 不 仅 能 发 挥 电 池 利

89.3%、95.6%。过渡 金 属 萃 取 时 对 pH 值 不 敏 感, 用价值,也能缓解企 业 回 收 处 理 大 量 废 旧 动 力 电 池

通常以悬浮络合态 形 式 存 在 于 有 机 溶 剂 中,需 要 结 的压力。梯次利用所创造的市场价值也能为企业带

合其他方法进一 步 分 离 提 取。 萃 取 法 能 耗 低,操 作 来额外利润,无疑是 近 些 年 企 业 一 直 在 努 力 研 究 的

简便,且金属分离 纯 度 高,但 需 要 大 量 的 化 学 试 剂, 方向。

造价较高并在实验条件下对人体有一定的伤害。经

研究 发 [23] 现,混合萃取剂的分 离 效 果 一 般 优 于 单 一 目前动力锂电池回收利用体系仍存在一些明显

萃取剂。 的短板需要不断 完 善。 一 般 来 说,动 力 锂 电 池 梯 次

利用需要拆解、余能检测、筛 选 与 重 组 四 个 阶 段 , [26]

沉淀法是向金属浸出液中加入适当的沉淀剂, 而国内梯次利用体 系 建 立 较 晚,与 欧 美 日 本 等 国 家

使之与 金 属 离 子 发 生 沉 淀 反 应 从 而 达 到 分 离 效 在这些方面存在一 些 技 术 上 与 设 备 上 的 差 距,这 种

果 。 [24] 杨海波等 以 [25] 从 废 旧 锂 电 池 回 收 钴 锂 为 原 技术上的不足首先是退役锂电池拆解的安全问题,

料,Na2CO3为沉淀剂,聚乙二醇为分散剂,进行共 沉 再加上缺乏核心设 备 和 技 术 上 的 短 板,退 役 动 力 锂

淀法制备合成 LiCoO2,此 法 合 成 的 LiCoO2 在 废 旧 电池溯源性较差,评 估 体 系 与 标 准 不 健 全 等 一 系 列

锂电池中有较高的充放电性能。沉淀法操作简便, 问题 。 [27] 故有以下几点是我 们 未 来 研 究 的 重 点:其

但操作过程中需要控制好沉淀发生所需要的沉淀剂 一 ,安 全 条 件 是 处 理 废 旧 锂 电 池 的 前 提 ,由 于 在 此 方

的 量 以 及 溶 液 的 酸 碱 度 ,以 避 免 不 必 要 的 资 源 浪 费 , 面 国 内 机 械 化 水 平 限 制 ,在 拆 解 阶 段 ,容 易 因 为 不 规

可 以 将 浸 出 液 中 的 金 属 离 子 逐 步 分 离 ,且 提 取 率 高 , 范操作导致起火 爆 炸。 在 筛 选 电 池、余 能 检 测 方 面

对 设 备 的 要 求 低 ,成 本 低 等 诸 多 优 点 ,但 由 于 部 分 金 可能会产生一致性 偏 差,随 后 进 入 到 其 他 领 域 会 带

属的沉淀条件苛刻,可 能 会 出 现 多 种 金 属 同 时 沉 淀 来一些不可避免 的 影 响。 其 二,我 国 一 直 很 重 视 自

的 现 象 ,难 以 分 离 。 主 研 发 的 核 心 技 术 ,提 高 国 际 竞 争 力 ,核 心 设 备 的 研

制就是首先要突破 的 难 关,比 如 在 余 能 检 测 与 筛 选

电化学沉积法是先将预处理的正极材料金属离 方面也有很多不足。中国再生资源回收利用协会报

子溶解 浸 出,沉 淀 除 去 Fe、Al等 金 属 离 子,通 过 在 废车分会秘书长张 莹 曾 表 示,废 旧 电 池 的 检 测 技 术

正极材料浸出液两 端 外 加 直 流 电 压,使 浸 出 液 中 的 在动力锂电池剩余寿命及电池状态无法系统评估,

金属 离 子 在 阴 极 端 还 原 成 金 属 单 质。FREITAS 这就导致其回收 利 用 经 济 性 大 打 折 扣。 其 三,梯 次

等[26]通 过 电 化 学 沉 积 法 回 收 废 旧 锂 电 池 中 的 Co, 利 用 产 业 链 和 商 业 模 式 也 有 待 完 善 :(1)相 关 回 收 企

研究表明 pH 值 对 金 属 离 子 的 沉 积 效 率 较 大 影 响。

 第5期 昝 文 宇 ,等 :动 力 锂 电 池 回 收 利 用 现 状 与 展 望 9

业 应 对 大 规 模 废 旧 动 力 锂 电 池 的 能 力 不 足 ;(2)目 前 的回收研究进 展 [J].化 学 工 业 与 工 程,2019,36(4):23-

市场上的回收未 建 立 成 熟 的 回 收 体 系,个 人、车 企、 30.

电 池 生 产 商 需 要 积 极 配 合 ,防 止 回 收 体 系 杂 乱 无 序 ; [5]王 天 雅 ,宋 端 梅 ,贺 文 智 ,等 .废 弃 动 力 锂 电 池 回 收 再 利 用

(3)回 收 处 理 技 术 相 对 滞 后 ,国 内 许 多 研 究 重 点 放 在 技 术 及 经 济 效 益 分 析 [J].上 海 节 能 ,2019(10):814-820.

了动力电池的性能 与 寿 命 的 提 升,而 回 收 利 用 环 节 [6]秦胜南.工 信 部 发 文 完 善 废 旧 电 池 回 收 利 用 ,专 家 建 议

却相对的脱节,但由 于 锂 电 池 的 回 收 处 理 工 艺 的 不 可 借 用 物 联 网 [J].资 源 再 生 ,2019(10):36-37.

完 善 ,各 个 环 节 所 需 要 的 成 本 居 高 不 下 ,这 对 企 业 规 [7]薛 杨,赵 建 有.新 能 源 汽 车 动 力 电 池 回 收 利 用 刻 不 容

模化回收 处 理 废 旧 锂 电 池 也 存 在 阻 力 。 [28-30] 因 此, 缓 [J].汽 车 实 用 技 术 ,2019(2):20-22.

动力锂电池的回收方面需要储备更多的专业人才, [8]江 凯.基于梯级利用 的 新 能 源 汽 车 动 力 电 池 回 收 利 用

需要保持扎实的技 术 支 撑,开 发 更 经 济 且 适 用 性 广 研 究 [J].蓄 电 池 ,2019,56(2):51-54,96.

的回收处理工艺。 [9]曹   玲 ,刘 雅 丽 ,康 铎 之 ,等 .废 旧 锂 电 池 中 有 价 金 属 回 收

及三元正极材料的再 制 备 [J].化 工 进 展,2019,38(5):2

面 对 如 此 繁 杂 的 一 系 列 问 题,一 方 面 需 要 企 业

投入更大的资金与 研 究 力 度,加 强 与 高 校 及 相 关 科 499-2 505.

研机构的密切合作;另 一 方 面 需 要 国 家 对 企 业 的 大 [10]张 超,廖青云,路  璐,等.锂 电 池 回 收 产 业 发 展 报 告

力支持。从近几年出台的相关政策可以看出国内动

力电池回收体系还 有 很 大 的 升 级 空 间,未 来 仍 需 要 [J].高 科 技 与 产 业 化 ,2019(3):36-45.

投入相当的努力来完善。 [11]魏锦雯,杜 英,谢 丽 娟,等.电 动 汽 车 废 旧 电 池 回 收 工

5 总结与展望 艺 研 究 [J].内 燃 机 与 配 件 ,2020(1):23-24.

[12]王 光 旭 ,李   佳 ,许 振 明 .废 旧 锂 离 子 电 池 中 有 价 金 属 回

废旧动力锂电池的回收利用是未来亟待解决的

问题。作为世界上锂电池制造量与消费量最大的国 收 工 艺 的 研 究 进 展 [J].材 料 导 报 ,2015,29(7):113-123.

家,能否利用好废旧 锂 电 池 资 源 对 我 们 的 社 会 经 济 [13]江   洪 ,陈 亚 杨 ,刘 义 鹤 .国 际 锂 离 子 电 池 回 收 技 术 路 线

和环境有巨大的意 义,为 了 能 够 秉 持 可 持 续 发 展 和

绿色发展的理念,我 国 在 回 收 处 理 这 一 阶 段 肩 负 着 及 企 业 概 况 [J].新 材 料 产 业 ,2018(3):26-30.

更 大 的 责 任 与 义 务 ,这 既 是 一 种 考 验 也 是 一 种 机 遇 。 [14]杨 芳,吴正斌,徐 亚 威,等.废 旧 动 力 磷 酸 铁 锂 电 池 资

在 目 前 的 工 业 回 收 体 系 ,回 收 技 术 各 有 优 缺 点 ,湿 法

回 收 仍 旧 是 相 对 成 熟 、值 得 推 广 的 技 术 ,要 继 续 深 入 源化回收技术研究进展[J].有色金属(冶炼 部 分),2017

研究回收机理,加快 动 力 锂 电 池 产 业 链 的 升 级 与 革 (12):53-56.

新,并及时更新 相 关 回 收 工 艺 和 装 备。 在 我 国 动 力 [15]郭京龙,丁 庆,程  琦,等.退 役 动 力 锂 电 池 资 源 回 收

电池回收利用政策 不 断 完 善 下,应 构 建 综 合 利 用 体 再利用工艺研究进 展 [J].功 能 材 料 与 器 件 学 报,2018,

系 ,健 全 市 场 回 收 体 系 ,将 梯 级 利 用 与 拆 解 回 收 有 效 24(3):139-144.

融合发展,促进废 旧 锂 电 池 企 业 与 其 他 能 源 企 业 共 [16]钟雪虎,焦 芬,刘  桐,等.废 旧 锂 离 子 电 池 回 收 工 艺

生 共 赢 、协 调 发 展 。 概 述 [J].电 池 ,2018,48(1):63-67.

[17]DOLOTKO O,HLOVA I Z,MUDRYK Y,et al.Mech-

参考文献: anochemical recovery of Co and Li from LCO cathode

of lithium-ion battery[J].Journal of Alloys and Com-

[1]吴   越 ,裴   锋 ,贾 蕗 路 ,等 .从 废 旧 磷 酸 铁 锂 电 池 中 回 收 pounds,2020,824:153 876.

铝 、铁 和 锂 [J].电 源 技 术 ,2014,38(4):629-631. [18]DOLKER T,PANT D.Chemical-biological hybrid sys-

tems for the metal recovery from waste lithium ion

[2]王 冠.废锂离 子 电 池 中 钴 的 回 收 价 值 与 技 术 [J].世 界 battery[J].Journal of Environmental Management,

有 色 金 属 ,2019(15):137-138. 2019,248:109 270.

[19]晏婷婷,郭小明.废旧 锂 离 子 电 池 回 收 处 理 技 术 的 研 究

[3]周和平.市值超300亿元,废旧电池 回 收 “钱”景 看 好 [J]. 进 展 [J].江 西 化 工 ,2018(6):38-40.

中 国 石 油 和 化 工 ,2019(6):28. [20]王 斌,梁精龙,李  慧,等.废 旧 锂 离 子 电 池 金 属 离 子

回 收 技 术 综 述 [J].电 源 技 术 ,2019,43(1):165-167.

[4]张 梦 龙 ,何 几 文 ,田   欢 ,等 .废 旧 锂 离 子 电 池 中 有 价 金 属 [21]丁 欣.废旧锂离子电池正极材 料 资 源 化 综 合 利 用 [J].

能 源 研 究 与 管 理 ,2018(2):14-16,20.

[22]NAYL A ,HAMED M ,RIZK S .Selective extraction

(下 转 第 71 页 )

 第5期 吕 一 格 ,等 :二 次 热 压 对 粉 末 冶 金 铍 铝 合 金 显 微 组 织 与 力 学 性 能 的 影 响 71

球状颗粒分布在连 续 的 铝 基 体 中;二 次 热 压 铍 铝 合 [1]李 军 义 ,王 东 新 ,刘 兆 刚 ,等 .铍 铝 合 金 的 制 备 工 艺 与 应 用

金 的 显 微 组 织 ,其 铍 相 边 界 不 规 则 ,铝 相 出 现 晶 界 并 进 展 [J].稀 有 金 属 ,2017,41(2):203-210.

趋于圆形。二次热压可细化铍铝合金的铝相晶粒。

[2]张 健 康 ,浮 国 运 ,栾 新 刚 ,等 .铍 铝 合 金 显 微 组 织 的 评 定 方

2)一次热压铍 铝 合 金 的 抗 拉 强 度 为 230 MPa, 法 [J].理 化 检 验 (物 理 分 册 ),2015,51(5):320-322.

屈服强度为157 MPa,延 伸 率 为 3.5%;二 次 热 压 铍

铝合金的抗拉强度 提 高 到 304 MPa,屈 服 强 度 提 高 [3]马   玲 ,冯   婷 ,焦   旗 ,等 .粉 末 冶 金 铍 铝 合 金 的 铍 铝 界

到253 MPa,延 伸 率 为1.5% 。 后 期 可 根 据 工 件 性 能 面 结 构 [J].热 加 工 工 艺 ,2013,42(4):100-102.

要求选择合适的热压工艺并进一步探究合金中铝相

晶粒细化机理。 [4]刘孝宁,马世光.铍 铝 合 金 的 研 究 与 应 用 [J].稀 有 金 属,

2003,27(1):62-65.

3)二 次 热 压 铍 铝 合 金 的 断 口 有 较 为 明 显 的 裂 纹

源,裂纹源处除了发 生 铝 相 的 塑 性 变 形 断 裂 和 少 量 [5]王 战 宏 ,王   莉 ,买 学 锋 ,等 .铍 铝 合 金 结 构 材 料 制 造 研 究

的 铍 解 理 断 裂 外 ,铍 铝 相 界 同 时 也 发 生 了 开 裂 ,此 时 [J].采 矿 技 术 ,2006,6(4):16-18.

铍铝相界结合力略低于铍解理断裂强度。一次热压

铍铝合金断口主要是以铍的穿晶解理断裂和铝的韧 [6]王  磊.材 料 的 力 学 性 能 [M].沈 阳:东 北 大 学 出 版 社,

性断裂为主,此时铍 铝 相 界 面 结 合 强 度 大 于 铍 颗 粒 2007:49-50.

解理断裂强度。

[7]马   玲 ,赵 双 群 ,王 战 宏 ,等 .热 等 静 压 温 度 对 铍 铝 合 金 显

参考文献: 微 组 织 及 力 学 性 能 的 影 响 [J].飞 航 导 弹 ,2006(8):57-59.

[8]许德美,李 峰,王战宏,等.粉 末 热 等 静 压 和 铸 造 Be-Al

合金的室温拉伸断裂机理[J].中国有色金属 学 报,2009,

19(12):2 128-2 135.

[9]许德 美.多 晶 铍 的 室 温 脆 性 研 究 [D].沈 阳:东 北 大 学,

2015.

檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴

(上 接 第 9 页 ) cal and structural characterization of cobalt recycled

from cathodes of spent Li-ion batteries[J].Journal of

   and separation of metal values from leach liquor of Applied Electrochemistry,2009,39(5):601-607.

mixed spent Li-ion batteries[J].Journal of the Taiwan [27]孟   奇 ,张 英 杰 ,董   鹏 ,等 .废 旧 锂 离 子 电 池 中 钴 、锂 的

Institute of Chemical Engineers,2015,55:119-125. 回 收 研 究 进 展 [J].化 工 进 展 ,2017,36(9):3 485-3 491.

[28]郭京龙,楼 平,徐 国 华,等.动 力 锂 电 池 梯 次 利 用 进 展

[23]高 瑞,王继芬.废旧 锂 电 池 中 有 价 金 属 的 湿 法 回 收 技 研究[J].江 汉 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ),2019,47(6):

术研究进展[J].上 海 第 二 工 业 大 学 学 报,2020,37(1):

493-498.

1-7. [29]黄 珮.锂电池规模化回收利用成 行 业 难 题 [J].能 源 研

[24]姚 燕,蒋 琼.汽车 报 废 动 力 电 池 回 收 利 用 模 式 分 析

究 与 利 用 ,2018(5):14-15.

[J].汽 车 零 部 件 ,2019(12):91-94. [30]李雨芹.磷酸铁锂电池在电动汽 车 中 的 应 用 与 回 收 [J].

[25]杨海波,梁 辉,黄 继 承,等.从 废 旧 锂 离 子 电 池 中 回 收

化 工 管 理 ,2019(1):61-62.

制备 LiCoO2的结构与性能研究[J].稀有金属材 料 与 工

程 ,2006(5):836-840.

[26]FREITAS M,GARCIA E,CELANTE V.Electrochemi-



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