崔保艷 許建中

（國(guó)網(wǎng)合肥供電公司，合肥 230061）

大部分電池內(nèi)部都由許多重金屬以及含酸、堿性的電解質(zhì)溶液等化學(xué)成分組成，一旦使用完后被人們?nèi)我鈦G棄，其內(nèi)部滲出的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)土壤和河流造成極其嚴(yán)重的污染，對(duì)人類的生活環(huán)境帶來威脅。而對(duì)廢舊電池進(jìn)行回收利用處置，不僅排除了污染的安全隱患，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)電池資源的回收再利用。同時(shí)隨著目前我國(guó)微電網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，通過對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行重新檢測(cè)組裝來進(jìn)行微電網(wǎng)的功率平滑，也會(huì)極大提高鋰離子電池的利用率。

目前市場(chǎng)上流通的鋰離子電池大多由電池帽、電池殼、正極、負(fù)極、電解質(zhì)和電池隔膜等幾大部分構(gòu)成。其中鋰電池的正極構(gòu)成多為 88%左右的LiCoO2（也有 LiNiO2、LiVO2及 LiMn2O4等）、8%左右的乙炔黑導(dǎo)電劑和4%左右的PVDF粘結(jié)劑，而其負(fù)極材料多為石墨化碳和導(dǎo)電劑，兩者間通過膠粘劑附著在銅箔上，構(gòu)成部分同正極相似。此外，隨著研發(fā)人員對(duì)鋰電池兩極構(gòu)成材料研究的不斷深入，往往在電池正負(fù)極的生產(chǎn)過程中加入少量的鎳離子，形成帶有鎳離子的混合氧化物材料。

一般鋰電池的使用壽命都在三年以內(nèi)，超出使用年限或人們更換了電子設(shè)備后，就會(huì)出現(xiàn)大量的廢舊鋰電池。盡管相對(duì)其他種類的電池來講，鋰電池對(duì)環(huán)境的污染相對(duì)較弱，但鋰電池本身依然含有一定毒性的電解質(zhì)溶液，隨意丟棄在環(huán)境中，也會(huì)對(duì)人類賴以生存的土壤和水體造成破壞，并有可能通過食物鏈進(jìn)入人的體內(nèi)。在我國(guó)，目前單在生產(chǎn)加工鋰電池的過程中就會(huì)產(chǎn)生上萬噸的化學(xué)廢料，此外還有大量被隨意丟棄的鋰電池，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。同時(shí)資源浪費(fèi)情況也十分嚴(yán)峻，一只常見的40g手機(jī)鋰電池內(nèi)部擁有鈷離子含量為6g左右，若每年我國(guó)廢棄1億只鋰離子，其中浪費(fèi)的鈷元素就高600t左右。

1 廢舊鋰電池處理技術(shù)現(xiàn)狀

通過對(duì)廢舊鋰離子電池的回收利用研究可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)其回收的方式多集中在對(duì)電池中正極活性物質(zhì)的回收利用?？偨Y(jié)來講，根據(jù)回收的主要關(guān)鍵技術(shù)和原理不同，可以將廢舊鋰電池回收處理技術(shù)分成物理法、化學(xué)法和機(jī)械法這三種處理方法。

1.1 物理法處理

物理法處理中最常見的方法為火燒法，即采用高溫焚燒的方式分離鋰電池的組成材料，分解和去除鋰電池中存在的有機(jī)粘結(jié)劑，同時(shí)氧化、還原并分解鋰電池中的鈷、鋁，和乙炔黑等金屬離子和其他化合成分，當(dāng)這些有用離子以蒸汽的形式進(jìn)行揮發(fā)后，再使用冷凝等方式對(duì)其進(jìn)行收集整理。廢舊鋰電池的物理回收處理法最大的優(yōu)點(diǎn)為處理速度快、回收效果好，對(duì)電池組成成分的要求較低，適用于處理構(gòu)成較為復(fù)雜的電池，但物理法對(duì)設(shè)備的要求較高，并由于其過程中需要采用凈化回收設(shè)備等因素，造成鋰電池物理回收處理法的處理成本較高。

1.2 化學(xué)法處理

鋰電池回收的化學(xué)法處理過程，通常是先采用氫氧化鈉、硫酸、雙氧水等化學(xué)溶劑溶解出鋰電池正極含有的各種金屬離子，之后再采取沉淀、萃取和鹽析等化學(xué)方法來析出和凝練鈷、鋰等可二次利用的金屬離子元素。而電極材料浸出液中金屬離子的化學(xué)萃取，通常都屬于陽離子交換反應(yīng)，在這種陽離子交換反應(yīng)的環(huán)境下，萃取液多采用弱酸性有機(jī)酸溶液。其他一些化學(xué)解析方式除了化學(xué)萃取技術(shù)外，還可以采用改變浸出液 pH值大小的方式對(duì)金屬離子進(jìn)行選擇性沉淀，這樣可以有效避免在鋰電子化學(xué)法回收處理過程中引入有機(jī)溶劑。

1.3 機(jī)械法處理

對(duì)鋰電池進(jìn)行機(jī)械法處理，就是對(duì)鋰電池進(jìn)行機(jī)械破碎浮選。與物理法處理過程相似，采用機(jī)械法進(jìn)行鋰電池回收時(shí)，最初會(huì)對(duì)鋰電池進(jìn)行整體破壞和挑選，初步獲取鋰電池的電極材料粉末，之后會(huì)對(duì)電極材料粉末進(jìn)行相關(guān)熱處理，以便去除電池上的有機(jī)粘結(jié)劑，最后通過采用浮選分離的方式對(duì)電池中的金屬離子進(jìn)行回收利用。機(jī)械法處理原理簡(jiǎn)單，操作便捷，但其成本較高，易造成鋰電池鈷離子的流失，增加了鋁箔的回收難度。

2 鋰電池回收利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，電池的發(fā)展日新月異，而鋰離子電池也憑借其工作電壓高、體積小、低污低、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已成為電動(dòng)汽車等高新產(chǎn)品必不可少的電源設(shè)備。當(dāng)然，隨著鋰電池應(yīng)用范圍的不斷增加，廢舊鋰電池的數(shù)量也越來越多。

一般來說，廢棄鋰電池中都會(huì)含有鈷、鋰、鎳、銅、鋁和鐵等金屬元素，其中鈷離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以高達(dá)15%左右，是伴生鈷礦含量850倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我國(guó)鈷礦山的產(chǎn)出。與此同時(shí)，在鋰電池的結(jié)構(gòu)中作為正極集流體的鋁箔和負(fù)極集流體的銅箔也具有很高的回收利用價(jià)值。

因此，對(duì)鋰離子電池中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收研究，對(duì)降低廢棄電池造成的環(huán)境危害、緩解金屬離子資源匱乏等問題，具有重大的現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。同時(shí)微電網(wǎng)以其獨(dú)特的用電模式，已引起各個(gè)國(guó)家的極大重視，而對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行重新檢測(cè)組裝用于微電網(wǎng)的功率平滑會(huì)極大提高微電網(wǎng)工作效率和鋰離子電池的利用率，因此對(duì)鋰電池及回收處理進(jìn)行研究具有很大的必要性。

同其他領(lǐng)域鋰電池的回收技術(shù)發(fā)展一樣，目前對(duì)微電網(wǎng)功率平滑的廢舊鋰電池重新檢測(cè)組裝研究也大多集中在對(duì)正極材料中含有的金屬離子進(jìn)行回收利用，而對(duì)其負(fù)極材料、隔膜和電解液等物質(zhì)的回收研究還相對(duì)缺乏。尤其鋰電池的電解液危害性較大，是造成環(huán)境污染的最大因素，因此對(duì)鋰電池電解液的回收處理研究應(yīng)作為微電網(wǎng)中未來鋰電池回收研究的一個(gè)側(cè)重方向。

長(zhǎng)期以來，包括微電網(wǎng)領(lǐng)域在內(nèi)的我國(guó)各業(yè)都未對(duì)廢棄的鋰電池采取足夠的重視并進(jìn)行相應(yīng)高效的回收處理，因此建立完善有效的回收網(wǎng)絡(luò)和體系，是促使我國(guó)在微電網(wǎng)中進(jìn)行廢舊鋰電池回收處理的一個(gè)重要保障。

3 結(jié)論

作為傳統(tǒng)大型電網(wǎng)的有效補(bǔ)充，目前微電網(wǎng)技術(shù)已引起各方關(guān)注，而對(duì)我國(guó)而言，積極發(fā)展微電網(wǎng)業(yè)務(wù)可以有效加強(qiáng)供電的可靠性、促進(jìn)可再生能源的利用。當(dāng)然作為這樣一個(gè)小而全的發(fā)供用電系統(tǒng)，鋰電池在微電網(wǎng)中的應(yīng)用還存在著大量的技術(shù)問題，例如鋰電池的優(yōu)化配置、鋰電池的負(fù)荷及鋰電池的回收再利用等。

因此，下一步我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)微電網(wǎng)，以及微電網(wǎng)中鋰電池的應(yīng)用技術(shù)和回收利用效率，使微電網(wǎng)技術(shù)能夠降低自身帶來的資源浪費(fèi)、環(huán)境威脅等負(fù)面影響，真正快速應(yīng)對(duì)目前的電力需求。