采用濕法工藝處理廢舊鋰離子電池是目前研究較多且較為成熟的工藝，主要經(jīng)歷 3 個階段：

 1）將回收的廢舊鋰離子電池進行徹底放電、簡單的拆分破碎等預(yù)處理，篩分后獲得主要電極材料或破碎后經(jīng)焙燒除去有機物后得到電極材料；

 2）將預(yù)處理后得到的電極材料溶解浸出，使各種金屬及其化合物以離子的形式進到浸出液中； 

3）浸出液中有價金屬的分離與回收，這一階段是廢舊鋰電池處理過程的關(guān)鍵，也是多年來研究者們研究的重點與難點。

目前，分離回收的方法主要有溶劑萃取法、沉淀法、電解法、離子交換法、鹽析法等。

1、預(yù)處理

 

1.1、預(yù)放電

廢舊鋰離子電池中大都殘余部分電量，在處理之前需要進行徹底放電，否則在后續(xù)處理中，殘余的能量會集中釋放出大量的熱量，可能會造成安全隱患等不利影響。廢舊鋰電池的放電方式可以分為 2 種，分別是物理放電和化學(xué)放電。其中，物理放電為短路放電，通常利用液氮等冷凍液對其先進行低溫冷凍，后穿孔強制放電。早期，美國 Umicore、Toxco公司采用液氮對廢舊鋰電池進行低溫（-198 ℃）放電，但這種方法對設(shè)備的要求較高，不適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用；化學(xué)放電是在導(dǎo)電溶液（多為 NaCl 溶液）中通過電解的方式釋放殘余能量。

1.2、破碎分離

破碎分離的過程主要是為了將電極材料與其它物質(zhì)（有機物等）在機械作用下通過多級破碎、篩選等分離技術(shù)聯(lián)用，實現(xiàn)電極材料的分離富集，以便于后續(xù)利用火法、濕法等工藝從中回收有價金屬及化合物。機械分離法是目前普遍采用的預(yù)處理方法之一，易于實現(xiàn)廢舊鋰離子電池大規(guī)模工業(yè)化回收處理。

1.3、熱處理

熱處理的過程主要是為了除去廢舊鋰電池中難溶的有機物、碳粉等，以及對于電極材料和集流體的分離。目前采用的熱處理方式多為高溫常規(guī)熱處理，但存在分離深度低、環(huán)境污染等問題，為進一步改善工藝，近年來，對高溫真空熱解法的研究越來越多。

1.4、溶解法

溶解法是根據(jù)“相似相溶”的原理，利用正極材料與黏結(jié)劑（多為 PVDF）、鋁箔等雜質(zhì)在有機溶劑中的溶解性的差異實現(xiàn)分離富集。常選取強極性有機溶劑溶解電極上的 PVDF，使正極材料從集流體鋁箔上脫落。溶解法相較于其它前處理方法，操作簡單，同時可以有效提高分離效果及回收速率，工業(yè)化應(yīng)用前景較好。目前，黏結(jié)劑多采用 NMP 溶解分離，效果較好，但因其價格較高、易揮發(fā)、低毒性等不足，從而在一定程度上限制了其在工業(yè)上的推廣應(yīng)用。

 

2、電極材料的溶解浸出

 

溶解浸出過程是對預(yù)處理后得到的電極材料進行溶解浸出，使電極材料中的金屬元素以離子的形式進入到溶液中，然后通過各種分離技術(shù)選擇性分離回收其中的主要有價金屬 Co、 Li 等。溶解浸出的方法主要包括化學(xué)浸出和生物浸出法。

2.1、化學(xué)浸出

傳統(tǒng)的化學(xué)浸出方法是通過酸浸或堿浸的方式實現(xiàn)電極材料的溶解浸出，主要包括一步浸出法和兩步浸出法。一步浸出法通常采用無機酸 HCl、HNO3、H2SO4等作為浸出劑對電極材料直接溶解浸出，但這種方法會產(chǎn)生Cl2、SO2等有害氣體，故需要進行尾氣處理。研究發(fā)現(xiàn)，在浸出劑中加入H2O2、Na2S2O3等還原劑，可有效解決這一問題，同時Co3+被還原成更易于溶解到浸出液中的  Co2+，從而提高浸出率。綜合看來，采用酸-還原劑作為浸出體系，相較于直接酸浸，因浸出率更高、反應(yīng)速率更快等優(yōu)點成為目前工業(yè)上處理廢舊鋰離子電池的主流浸出工藝。兩步浸出法是將廢舊鋰電池經(jīng)過簡單預(yù)處理后先進行堿浸出，使 Al 以NaAlO2的形式進入到溶液中，之后加入浸出酸，并在其中加入還原劑H2O2 或Na2S2O3 做為浸出液，得到的浸出液通過調(diào)節(jié) pH 值，選擇性沉降 Al、 Fe 并分別回收，將所獲得的母液進一步進行 Co、 Li 元素的提取和分離。

2.2、生物浸出法

隨著技術(shù)的發(fā)展，生物冶金技術(shù)因其高效環(huán)保、成本低等優(yōu)勢有著更好的發(fā)展趨勢及應(yīng)用前景。生物浸出法是通過細菌的氧化作用，使金屬以離子的形式進入到溶液。

3、浸出液中有價金屬元素的分離回收

 

3.1、溶劑萃取法

溶劑萃取法是目前廢舊鋰電池金屬元素分離回收應(yīng)用較為廣泛的工藝，其原理是利用有機溶劑與浸出液中的目標(biāo)離子形成穩(wěn)定的配合物，再采用適當(dāng)?shù)挠袡C溶劑將其分離，從而提取目標(biāo)金屬及化合物。通常采用的萃取劑主要有Cyanex272、Acorga M5640、P507、D2EHPA 和PC-88A 等。

3.2、沉淀法

沉淀法是將廢舊鋰離子電池預(yù)處理后，經(jīng)溶解、酸溶后獲得 Co、 Li 溶液，加入沉淀劑沉降主要目標(biāo)金屬 Co、 Li 等，從而達到金屬的分離。

3.3、電解法

電解法回收廢舊鋰離子電池中的有價金屬，是對電極材料浸出液中的金屬離子采用化學(xué)電解的方式，使其被還原成單質(zhì)或沉積物。該方法不需要添加其它物質(zhì)，不易引入雜質(zhì)，可以獲得純度較高的產(chǎn)品，但多種離子存在的情況下會發(fā)生共沉積，從而會降低產(chǎn)品純度，同時會消耗較多的電能。

3.4、離子交換法

離子交換法是利用 Co、 Ni 等不同金屬離子絡(luò)合物在離子交換樹脂上吸附能力的差異，實現(xiàn)金屬的分離及提取。

3.5、鹽析法

鹽析法是通過在廢舊鋰離子電池浸出液中加入飽和(NH4)2SO4溶液和低介電常數(shù)溶劑，從而降低浸出液的介電常數(shù)，使鈷鹽從溶液中析出。該方法工藝簡單、易于操作且成本低，但在多種金屬離子存在的條件下，伴隨著其它金屬鹽的析出，從而會降低產(chǎn)品的純度。

 

目前，鋰離子電池在電動能源等方面的應(yīng)用愈加廣泛，廢舊鋰離子電池數(shù)目不容小覷，對廢舊鋰離子電池中有價金屬的回收具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)階段廢舊鋰離子電池回收工藝主要是前處理-浸出-濕法回收。前處理包括對廢舊鋰電池進行放電、破碎及電極材料的分離富集等。其中，溶解法操作簡單，同時可以有效提高分離效果及回收速率，但目前采用的主要溶劑（NMP）價格昂貴，一定程度上限制了工業(yè)化的應(yīng)用，故尋找更為適合的溶劑是該領(lǐng)域值得研究的方向之一。浸出過程主要是以酸-還原劑作為浸出劑，可以獲得較好的浸出效果，但會產(chǎn)生無機廢液等二次污染，而生物浸出法具有高效、環(huán)保及低成本等優(yōu)勢，但存在主要金屬的浸出率相對不高，對于生物菌的選擇及浸出條件的優(yōu)化從而提高浸出率，可能會成為未來浸出過程的研究方向之一。