變廢為寶，從廢棄鋰離子電池中回收高價值金屬元素

　　據統計數據顯示，2016年中國市場銷售電動乘用車共計351003量
，相比2015年的205290輛增長了70.98%，自2009年至今中國市場總計銷售電動乘用車651680輛liang
，中zhong國guo是shi目mu前qian電dian動dong車che保bao有you數shu量liang最zui大da的de國guo家jia
，而er且qie電dian動dong汽qi車che的de銷xiao量liang還hai在zai逐zhu年nian增zeng加jia，如ru此ci巨ju大da的de電dian動dong汽qi車che保bao有you量liang
，在zai這zhe些xie汽qi車che最zui終zhong報bao廢fei時shi，廢fei舊jiu電dian池chi回hui收shou將jiang是shi一yi個ge存cun在zai著zhe巨ju大da機ji遇yu的de市shi場chang，這zhe還hai不bu包bao括kuo數shu量liang眾zhong多duo的de電dian動dong自zi行xing車che以yi及ji插cha電dian式shi混hun合he動dong力li汽qi車che。

　　目前電動汽車上使用的動力電池主要分為兩類：sanyuancailiaolilizidianchihelinsuantielililizidianchi

，youyumuqianzhongguozhenduidiandongqichedebutiebiaozhunshianzhaodonglidianchixitongdenengliangmiduzhidingde，nengliangmiduyuegaobutiebiaozhunyejiuyuegao
，zheyejiushishideyuelaiyueduodeqichechangjiakaishixuanzecaiyongnengliangmidugenggaodesanyuancailiaolilizidianchi。yincizaikeyiyujiandeweilai，caiyongsanyuancailiaodonglidianchidechexinghuiyuelaiyueduo。jintianxiaobianjiudaidajialejieyixiaruhecongfeijiudonglidianchizhonghuishougaojiazhidejinshuyuansu
，shixianxunhuanliyong

，jianshaohuanjingwuran。

　　三元材料一般分為兩類：NCM和NCA，由於NCM在價格上更加具有優勢
，因此動力電池上使用的三元材料主要是NCM。采用NCM材料的鋰離子電池若不進行回收

，直接丟棄
，則會對環境產生嚴重的汙染，其中Ni和Co元素，電解液中的有機化合物和負極的碳材料會汙染水體和土壤，Ni和Co元素還對人體有神經毒性。Ni和Co元素是價值較高的有色金屬

，其中Ni元素的價格最高時可達40萬元/噸
，鈷價也水漲船高達到37萬元/噸，可以說廢舊鋰離子電池回收不僅僅綠色環保，還有豐厚的回報。

　　較(jiao)為(wei)傳(chuan)統(tong)的(de)回(hui)收(shou)辦(ban)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)酸(suan)浸(jin)工(gong)藝(yi)
，首(shou)先(xian)需(xu)要(yao)對(dui)廢(fei)舊(jiu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)進(jin)行(xing)拆(chai)解(jie)獲(huo)取(qu)正(zheng)極(ji)粉(fen)末(mo)

，然(ran)後(hou)利(li)用(yong)強(qiang)酸(suan)浸(jin)出(chu)有(you)價(jia)金(jin)屬(shu)，然(ran)後(hou)利(li)用(yong)氧(yang)化(hua)劑(ji)如(ru)H2O2
，還原劑Na2SO3進行處理，然後對溶液進行純化後
，利用容液萃取的工藝獲取純的Ni
、Co和Mn的溶液。雖然該方法工藝簡單，但是效率卻非常低，並且會產生大量的廢水
，對環境造成汙染
，並會造成Li回收率低等問題。小編曾經有幸參與過紅土鎳礦項目，傳統的濕法冶金方法處理的天然Ni礦的Ni含量大多數不到1%
，而三元材料中Ni含量要遠遠高於這一數值
，因此需要對傳統的濕法冶金方法進行改造
，從而提高浸出效率。

　　傳統的冶金名校，如北京科技大學、東北大學、中zhong南nan大da學xue等deng高gao校xiao在zai廢fei棄qi鋰li離li子zi電dian池chi有you價jia金jin屬shu回hui收shou方fang麵mian具ju有you天tian然ran優you勢shi

，可ke以yi將jiang在zai有you色se金jin屬shu冶ye煉lian方fang麵mian經jing驗yan應ying用yong在zai電dian池chi回hui收shou領ling域yu。近jin日ri，北bei京jing科ke技ji大da學xue的deJuntaoHu等人就在JournalofPowerSource上發表文章報道了一種高效從廢棄鋰離子電池中回收高價值金屬的方法。JuntaoHu的方法是首先利用還原焙燒的方法對NCM材料進行處理，使NCM轉換成為簡單化合物或者金屬Ni、Co和Mn等，然後利用Li是堿金屬
，其氧化物能夠與水反應生成可溶性的LiOH，而Ni、Co和Mn的氧化物與水不反應的特點
，首先分離出Li元素，最後再利用強酸浸出的工藝對Ni、Co和Mn元素進行浸出
，然後再在溶液狀態下對其進行分離。該方法首先分離Li元素
，從而顯著提高了Li元素的回收率。

　　實驗中
，JuntaoHu首先從廢棄的三元鋰離子電池中獲取了NCM粉末，然後利用球磨方式將NCM與碳類還原劑進行混合，然後在氬氣氣氛下進行焙燒，在焙燒結束後迅速將粉末取出，JuntaoHu主要考察了焙燒溫度(500-900℃)，碳還原劑數量和焙燒時間因素對焙燒效果的影響。NCM粉末的主要金屬元素含量如下表所示

　　為了提高Li元素的回收效率
，JuntaoHu采用了CO2溶液浸出方式
，對還原焙燒後的粉末進行處理，隨後對其進行過濾，實現固液分離
，獲取含有Li元素的溶液，剩餘的固體粉末再次使用強酸(H2SO4溶液)進行浸出處理

，最後進行過濾獲得含有Ni和Co
、Mn元yuan素su的de溶rong液ye。研yan究jiu發fa現xian
，焙bei燒shao溫wen度du對dui金jin屬shu元yuan素su的de回hui收shou率lv有you著zhe重zhong要yao的de影ying響xiang
，適shi當dang提ti高gao溫wen度du可ke以yi顯xian著zhu的de提ti高gao回hui收shou效xiao率lv，金jin屬shu元yuan素su的de最zui高gao回hui收shou率lv可ke達daLi
，89.4%，Ni和Co超過95%。對於碳還原劑的數量研究顯示
，提高碳還原劑的數量能夠提高Li元素的回收率。對焙燒事件的研究顯示
，0.5h焙燒就足以使NCM粉末充分反映。

　　分離的含有Ni、Co和Mn元素的溶液通過調整PH到3.5，去除溶液中的Fe元素
，然後利用氟化鹽沉澱法出去Ca和Mg元素
，隨後利用D2EHPA分離Mn元素，利用PC88A在不同的PH下對Ni、Co進行分離。然後對溶液進行蒸幹，就可以獲得Ni、Co和Mn的硫酸鹽。