鋰離子電池由正極、負極、電解液、隔膜、集流(liu)體、外(wai)殼等部(bu)分組成。鋰(li)電池回收(shou)(shou)處理必(bi)須(xu)徹底放電確保對人身沒有傷害后(hou)再(zai)進(jin)行拆解，除去(qu)外(wai)殼，分離電極(ji)正、負極(ji)材料、集流(liu)體、電解液(ye)等，然后(hou)再(zai)進(jin)行下一步的回收(shou)(shou)，鋰(li)電池回收(shou)(shou)處理技(ji)術則包含(han)了不同部(bu)分的材料拆解回收(shou)(shou)技(ji)術。

1. 鋰電(dian)池外殼的回收

鋰(li)電(dian)池外(wai)(wai)殼有(you)鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍(du)鎳鐵殼（圓柱電(dian)池使用）、鋁塑膜（軟包裝(zhuang)）等，還(huan)有(you)電(dian)池的(de)(de)蓋(gai)帽(mao)，即電(dian)池正負(fu)極的(de)(de)引(yin)出端。回(hui)(hui)收外(wai)(wai)殼前需對廢舊鋰(li)電(dian)池進(jin)行放電(dian)預處(chu)理后(hou)方可拆(chai)解(jie)，拆(chai)解(jie)后(hou)的(de)(de)塑料(liao)(liao)及鐵外(wai)(wai)殼可以回(hui)(hui)收。通常有(you)：機械粉碎(sui)與篩分(fen)法，即通過(guo)機械破碎(sui)、過(guo)篩、分(fen)選出外(wai)(wai)殼材料(liao)(liao)；手工拆(chai)解(jie)，考(kao)慮到對人體的(de)(de)傷(shang)害情(qing)況盡量不(bu)采用這種方法；低(di)溫冷(leng)凍后(hou)拆(chai)解(jie)，該工藝技術非常環保，但只能回(hui)(hui)收部分(fen)金屬材料(liao)(liao)和鋰(li)鹽，回(hui)(hui)收效率(lv)低(di)，無法對塑料(liao)(liao)實現有(you)效回(hui)(hui)收。

2. 正極材料的回收

鋰(li)(li)(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池以含(han)鋰(li)(li)(li)(li)的(de)(de)化合物作(zuo)正極，只(zhi)有鋰(li)(li)(li)(li)離子(zi)(zi)，無金屬鋰(li)(li)(li)(li)。通常為錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)、鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)、磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)(li)(li)、鎳鈷(gu)錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)等(deng)材(cai)料，目(mu)前(qian)大部(bu)分的(de)(de)鋰(li)(li)(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池正極的(de)(de)活性物質仍采(cai)用鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)，因鎳鈷(gu)錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)結合了錳(meng)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)和(he)鈷(gu)酸(suan)鋰(li)(li)(li)(li)兩者(zhe)材(cai)料的(de)(de)優(you)勢，吸引了眾(zhong)多研究者(zhe)的(de)(de)興趣(qu)，作(zuo)為電(dian)動(dong)自行車和(he)電(dian)動(dong)汽車的(de)(de)動(dong)力(li)電(dian)池頗具潛(qian)力(li)。

隨著(zhu)這種(zhong)不可(ke)再(zai)生礦(kuang)產資源的(de)耗竭，且(qie)正極材(cai)(cai)料占電池(chi)總成本的(de)40%，如果將正極材(cai)(cai)料中(zhong)的(de)鈷(gu)、鎳、鋰等重金(jin)屬進行有效回收(shou)，變廢為寶，實現(xian)(xian)材(cai)(cai)料的(de)循環利(li)用，既可(ke)以緩解礦(kuang)產資源危機又實現(xian)(xian)可(ke)持續發展，同時還將帶來巨(ju)大的(de)經濟效益(yi)。

（1）活性物質與集流體的分離

首先得(de)將正極(ji)活性物(wu)質與導(dao)電集流體鋁箔(bo)有效分離，才能(neng)實現正極(ji)材料的回收，目前(qian)常用的方法有：

①刮片。直接將正極(ji)材料從鋁箔上刮下來，該(gai)方(fang)法(fa)會將鋁箔集(ji)流體刮破，產(chan)生集(ji)流體碎屑(xie)，使正極(ji)活(huo)性物(wu)質與鋁箔混在一起難以分離。

②高(gao)溫焚燒(shao)。通(tong)過高(gao)溫分(fen)解去除(chu)有機黏結劑，分(fen)離鋰電(dian)池組成材料(liao)，使電(dian)池中(zhong)的金屬(shu)及其(qi)化合物氧化、還原并分(fen)解，以蒸氣形式揮發后，再進(jin)行(xing)冷凝收集(ji)。

③有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)溶(rong)解(jie)。依據有(you)機(ji)物(wu)溶(rong)解(jie)有(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)原理(li)，采(cai)用合適(shi)的(de)(de)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)溶(rong)解(jie)掉正極(ji)材(cai)料(liao)中的(de)(de)有(you)機(ji)黏(nian)結劑(ji)聚偏(pian)氟(fu)乙烯（ PVDF ），從而將(jiang)活性物(wu)質從鋁(lv)箔上剝離下來。目前研究(jiu)較多的(de)(de)是有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)——N -甲基(ji)吡咯(ge)烷酮(tong)（NMP），實(shi)驗證明NMP在(zai)70℃時浸(jin)泡處理(li)正極(ji)鈷鋰膜可將(jiang)活性物(wu)質完全剝離，鋁(lv)箔的(de)(de)金屬形態不發生任何改變可直接回收，使(shi)用后的(de)(de)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)可以(yi)通過蒸餾的(de)(de)方(fang)法將(jiang)黏(nian)結劑(ji)脫除實(shi)現循環(huan)使(shi)用，唯(wei)一的(de)(de)缺點(dian)是NM P價格太(tai)貴約3萬元/ t，高額(e)的(de)(de)成本使(shi)其應用受到限制。

④電(dian)(dian)(dian)(dian)解剝離。采用電(dian)(dian)(dian)(dian)解工藝分(fen)離電(dian)(dian)(dian)(dian)池正極(ji)材(cai)料(liao)與(yu)鋁箔集流(liu)體。以(yi)廢鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池正極(ji)為(wei)陰極(ji)，鉛為(wei)陽極(ji)，溶(rong)有檸(ning)檬酸的稀硫酸溶(rong)液為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)解液，在一定的電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度(du)下電(dian)(dian)(dian)(dian)解15 ~30 min，活(huo)性(xing)物質(zhi)從(cong)鋁箔上(shang)脫(tuo)落掉入溶(rong)液中，過濾得到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)解液與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)池渣。鈷(gu)在低酸度(du)條件下其浸出率達(da)到(dao)50%，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)效(xiao)率達(da)到(dao)70%以(yi)上(shang)。

（2）活性物質的(de)回(hui)收

①酸浸出(chu)：將(jiang)分離得到的(de)(de)正極活性物質(zhi)在硫(liu)酸與過氧化(hua)氫的(de)(de)體系中浸出(chu)得到Co2+和(he)Li +，然后(hou)將(jiang)含Co2+和(he)Li +的(de)(de)浸出(chu)液先用二（2-乙基己(ji)基）磷酸酯(zhi)（P2O4）萃取劑除去其(qi)中的(de)(de)雜質(zhi)離子，再用乙基己(ji)基磷酸單-2-乙基己(ji)酯(zhi)（P5O7）萃取劑萃取分離水相(xiang)(xiang)中的(de)(de)鈷離子，得到的(de)(de)富(fu)鈷有機相(xiang)(xiang)。

②堿(jian)浸(jin)(jin)出(chu)：電解剝離(li)(li)正極活(huo)性(xing)(xing)物質時，表層的鋁會發(fa)生氧(yang)化而生成一層致密的氧(yang)化膜，與酸(suan)反(fan)應生成鋁離(li)(li)子(zi)(zi)而進入(ru)溶液(ye)中(zhong)，而鋁離(li)(li)子(zi)(zi)對萃(cui)取(qu)劑具(ju)有(you)毒性(xing)(xing)，故除(chu)鋁效(xiao)果(guo)不(bu)理想的話直接對分離(li)(li)效(xiao)果(guo)產生影響。故先(xian)采用(yong)先(xian)堿(jian)浸(jin)(jin)回收鋁后再酸(suan)浸(jin)(jin)回收鈷和鋰(li)(li)。堿(jian)浸(jin)(jin)回收鋁的最(zui)(zui)佳條件是(shi)：溫(wen)度90℃、10% 氫氧(yang)化鈉（NaOH）溶液(ye)，鋁的回收率(lv)達(da)到96%；酸(suan)溶回收鈷、鋰(li)(li)的最(zui)(zui)佳條件是(shi)：溫(wen)度90℃、4 mol / L硫酸(suan)溶液(ye)、固—液(ye)比1∶ 8、反(fan)應時間100 min，鈷、鋰(li)(li)的浸(jin)(jin)出(chu)率(lv)達(da)到92%。該方(fang)法可以(yi)回收廢舊鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)電池中(zhong)有(you)價金屬(shu)，工藝流程簡單(dan)，對環境(jing)無二次污染，具(ju)有(you)一定的實(shi)用(yong)價值。

③采用(yong)(yong)生物(wu)質秸稈硫酸(suan)(suan)體(ti)系浸出電(dian)池渣，鈷的(de)浸出率達到99%以上。且通過2級、3級浸出工(gong)藝，浸出液中的(de)酸(suan)(suan)與有(you)機污染物(wu)（COD）得到充分利用(yong)(yong)。對浸出的(de)鈷采用(yong)(yong)草酸(suan)(suan)沉淀，制備出的(de)電(dian)池材料具有(you)較好的(de)放(fang)電(dian)性(xing)能[7]。

④通過化(hua)(hua)學反應直(zhi)(zhi)接(jie)生(sheng)成(cheng)(cheng)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)。上述幾種方法都是(shi)先將鋁、鈷(gu)(gu)分離(li)(li)出來，若要得到(dao)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)還需(xu)進行(xing)進一步的合(he)成(cheng)(cheng)，工藝過程繁雜，成(cheng)(cheng)本(ben)高。如果在分離(li)(li)的過程中(zhong)直(zhi)(zhi)接(jie)合(he)成(cheng)(cheng)得到(dao)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)，則可以(yi)大(da)大(da)簡(jian)化(hua)(hua)生(sheng)產工藝，提高經濟效(xiao)益。廢(fei)極(ji)(ji)(ji)片中(zhong)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)只是(shi)在使用過程中(zhong)結構發生(sheng)了劣化(hua)(hua)，只要在有(you)效(xiao)分離(li)(li)后進行(xing)調整就(jiu)可以(yi)重新使用。直(zhi)(zhi)接(jie)綜合(he)利用廢(fei)舊鋰(li)(li)離(li)(li)子電池的鋰(li)(li)、鎳(nie)、鈷(gu)(gu)、錳(meng)等有(you)價金屬，不需(xu)對鎳(nie)、鈷(gu)(gu)、錳(meng)、鋰(li)(li)等元素進行(xing)分離(li)(li)，元素利用率高，節約(yue)原料(liao)成(cheng)(cheng)本(ben)。

3. 負極材料(liao)的回收(shou)

鋰電(dian)(dian)池負(fu)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)種類(lei)繁多(duo)(duo)：①金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料，如(ru)鋰金屬(shu)。②無機非(fei)金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料，主要(yao)是碳(tan)(tan)材(cai)(cai)(cai)料、硅材(cai)(cai)(cai)料及其他非(fei)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)復合材(cai)(cai)(cai)料。③過渡金屬(shu)氧化物。目(mu)前應(ying)用(yong)較多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)是碳(tan)(tan)、石墨(mo)類(lei)和(he)(he)非(fei)石墨(mo)類(lei)碳(tan)(tan)材(cai)(cai)(cai)料。鈦酸鋰因具有(you)非(fei)常優異(yi)的(de)(de)(de)(de)循環壽命、安全(quan)性和(he)(he)倍率性能，也可(ke)作(zuo)為負(fu)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)料在電(dian)(dian)動汽(qi)車上(shang)使(shi)用(yong)，主要(yao)的(de)(de)(de)(de)缺點是會降(jiang)低電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)能量(liang)密度(du)。也有(you)一些公司(si)開發用(yong)錫(xi)合金作(zuo)負(fu)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)(cai)料，但(dan)仍(reng)處于(yu)研究階段，應(ying)用(yong)較少。導電(dian)(dian)集流體(ti)使(shi)用(yong)厚度(du)7 ~15μm的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)解銅箔，故可(ke)以回收其中的(de)(de)(de)(de)銅（含量(liang)達35%左右），對(dui)于(yu)粘附(fu)于(yu)其上(shang)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)粉，也可(ke)回收用(yong)作(zuo)塑料、橡(xiang)膠等(deng)的(de)(de)(de)(de)添加(jia)劑。因此，首先得對(dui)廢鋰電(dian)(dian)池負(fu)極(ji)(ji)(ji)組成材(cai)(cai)(cai)料進行(xing)有(you)效分離，最大限度(du)地實現廢鋰電(dian)(dian)池資源化利用(yong)。

通(tong)過(guo)錘振破(po)碎有效實現(xian)碳粉與銅(tong)箔(bo)間的(de)相互剝(bo)離(li)，再根(gen)據顆(ke)粒(li)間尺寸差(cha)和(he)形狀差(cha)的(de)振動過(guo)篩初(chu)步(bu)分離(li)銅(tong)箔(bo)與碳粉。銅(tong)箔(bo)在(zai)大于0.250 mm 粒(li)級范圍內富(fu)集(ji)而碳粉在(zai)小于0.125 m m 粒(li)徑范圍內富(fu)集(ji)，根(gen)據粒(li)徑不同(tong)可直(zhi)接進(jin)行回收利用。

對(dui)于粒(li)徑為0.125 ~0.250 mm的(de)(de)破(po)碎顆粒(li)，采用(yong)氣流分(fen)選法(fa)實現銅(tong)(tong)與碳粉(fen)間的(de)(de)有效分(fen)離。通過錘振破(po)碎、振動篩分(fen)與氣流分(fen)選組合工藝可實現廢鋰(li)電池負極材料中金屬銅(tong)(tong)與碳粉(fen)的(de)(de)資源化利用(yong)。

4. 有(you)機(ji)電解液及隔膜的(de)回收

對于數碼類廢舊鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)池(chi)電(dian)解(jie)(jie)液(ye)(ye)大多不回(hui)收，通常采(cai)用火法將其(qi)燒掉(diao)；而作為動力(li)電(dian)源的(de)(de)鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)池(chi)其(qi)電(dian)解(jie)(jie)液(ye)(ye)占(zhan)電(dian)池(chi)成本的(de)(de)15%左(zuo)右，含有(you)豐富的(de)(de)鋰(li)(li)離子(zi)，回(hui)收價(jia)值(zhi)較高。而且目前(qian)常用的(de)(de)電(dian)解(jie)(jie)液(ye)(ye)一(yi)(yi)般都選用LiPF6的(de)(de)碳酸脂類有(you)機(ji)溶液(ye)(ye)，在潮(chao)濕的(de)(de)空氣中，LiPF6會水反應生成有(you)害(hai)氣體(ti)氟化氫，可見，有(you)效(xiao)回(hui)收電(dian)解(jie)(jie)液(ye)(ye)不僅可以減少有(you)害(hai)氣體(ti)排放，還具有(you)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)經濟效(xiao)益。鋰(li)(li)電(dian)池(chi)的(de)(de)隔膜帶(dai)有(you)微(wei)孔結構(gou)，可以禁止(zhi)電(dian)子(zi)通過而使(shi)鋰(li)(li)離子(zi)自由(you)通過，一(yi)(yi)部分(fen)電(dian)解(jie)(jie)質分(fen)散(san)于電(dian)極和隔膜的(de)(de)空隙中，故一(yi)(yi)并將隔膜進行回(hui)收處(chu)理。

電(dian)(dian)極、隔(ge)膜在合適的溶劑中浸(jin)泡一(yi)定時(shi)(shi)間后，電(dian)(dian)解(jie)質將(jiang)完全(quan)脫出(chu)進入溶劑中。聚碳(tan)酸酯(zhi)（PC）相對介電(dian)(dian)常數(shu)較大，有利于鋰鹽(yan)的溶解(jie)。童東革、賴(lai)瓊鈺、吉曉洋等(deng)將(jiang)電(dian)(dian)解(jie)質和隔(ge)膜在PC溶劑中浸(jin)泡一(yi)段時(shi)(shi)間后，回收得到的電(dian)(dian)解(jie)質LiPF6可重新(xin)用于電(dian)(dian)池。