新能源汽车发展驱动三元锂离子电池份额增加

三元锂离子电池市场份额的快速增长，使得退役三元锂电池也随之增长，因此，回收三元锂电池电极材料，成了电池行业新的热议话题。

在国家产业政策与市场需求的双重刺激下，三元材料产量呈现持续增长趋势。

随着我国新能源汽车产业的发展，以及行业内对电动汽车续航里程的要求，具有高能量密度的三元材料获得了广泛应用，未来三元锂离子电池市场份额也将会进一步增加。

三元锂离子电池市场份额的快速增长，使得退役三元锂电池也随之增长，因此，回收三元锂电池电极材料，成了电池行业新的热议话题。

锂电池，特别是新能源汽车动力电池，寿命通常为三到五年，且三元锂电池中的Co、Li和Ni都是较高价值的金属，回收经济性较好。

因此，对退役后的动力电池进行回收再利用，将会产生可观的经济效益及社会效益。

回收三元有价金属的每一个工序，都包含着多种处理方法，且各有优缺点，不过目前回收威廉希尔官方网站 回收有价金属具有较高的回收率和纯度。

三元材料有价金属浸取的主要方法有酸浸法和生物浸取法，浸取速率直接关系到设备的利用率、回收成本等问题，浸取动力学也是湿法回收的一个重要研究方向。

一

从电极活性材料中浸取有价金属是液/固相间的非均相反应，其反应在相界面发生，反应速率由液体边界膜扩散、灰层扩散、产物表面层的扩散或者表面化学反应中的其中一个步骤控制。

目前，对浸取动力学研究的代表模型有反应核缩减模型SCM表达公式：1-(1-XB)1/3=Krt。其中，XB是固体物质的浸取率，Kr是表面化学反应的表观速率常数，t是浸取时间。

有未反应收缩核模型USCM表达公式：1-(1-XB)2/3]+2(1-XB)=Krt和阿夫拉米方程表达公式：-ln(1-X)=ktn。其中X是浸取物质的体积分数，k是浸取速率常数，t是浸取时间，n为反映浸取特征的参数。

上述金属浸取反应是受表面化学反应控制的，即浸取过程符合化学反应控制的核缩减模型。

但是SCM模型假设浸取颗粒是致密无孔的，反应后不产生灰层，也不留下惰性物质，所以反应始终在颗粒的表面进行。

而浸取金属的材料成分复杂，含有黏结剂、导电碳等一些其他杂质在酸中不溶解，所以在浸取反应中形成疏松多孔的灰层，在此种情况下，SCM模型显然不适用，以灰层扩散为反应限速步骤的USCM模型应更符合浸取的过程。

在灰层扩散控制模型USCM中，是假设随着浸取反应的进行，颗粒的尺寸也随着变化，而实际浸取的过程中颗粒大小相对固定，所以USCM模型也不能合理地描述浸取过程。

从经济性角度来分析，退役三元电池拆解后回收Li、Ni、Co、Mn等金属的价值大于回收处置成本，具有较好的回收价值。

以回收处理LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元退役电池为例，参考工业湿法回收有价金属的回收流程：退役电池拆解碱溶酸浸共沉淀制备前体合成三元电池材料，最终是以三元材料为回收产品。

目前，回收处理退役三元电池的利润还是比较可观的，且未来三元材料体系的发展趋势较好，随着三元材料的占比逐渐扩张，有价金属原材料的上涨，同时回收威廉希尔官方网站 趋于成熟化，三元材料回收将具有更好的经济价值。

二

从工业化角度考虑，在湿法回收的预处理阶段，碱溶法更容易进行大规模正极活性材料收集。

在浸取有价金属的阶段，硫酸酸浸法操作简单，浸取时间短及成本低，适用于工业化生产。

此外，有价金属的分离提取，以及再合成阶段，以成熟的沉淀法获取三元前体并进一步固相法合成三元材料，减少各元素萃取分离步骤，实现有价金属的高效回收。

湿法回收的整个过程核心是有价金属的浸取和化学纯化过程，如何将固体形式的有价金属转移到溶液中，得到较高的浸取效率，从而保持有价金属后续的高回收率，同时减少其他杂质的引入，得到纯度高的产品。

随着锂电池威廉希尔官方网站 的快速发展及三元体系电池报废量增长，为了获得性能更加优良的回收产品并形成成熟的回收体系，未来回收退役三元电池材料有价金属仍有多方面需要进行完善，如化学纯化、自动化拆解、完善的分类回收威廉希尔官方网站 等。

作为电池材料，对材料的纯度要求较高，而退役电池材料及回收过程具有复杂性，难免会引入一些其他杂质，如何通过简单的方法除杂或阻碍杂质的引入，提高回收产品的纯度，是回收过程的关键威廉希尔官方网站 ，也是回收产品的关注重点。

在前处理阶段，由于各家的电池尺寸不一，且退役电池报废时内部化学形态复杂，给拆解工作带来极大的困难。

目前，拆解电池组的外壳，以及单体电池的外包装仍是手工拆解较多，但是对于出现大批量的电池拆解时，则需要考虑避免拆解过程中短路、起火、爆炸等安全问题。

此外，还要注意提高拆解效率及降低人工成本，所以研究电池的自动化拆解威廉希尔官方网站 是今后回收退役电池材料有价金属的关键。

相对于正极有价金属材料，负极、隔膜、电解液等其他材料具有较低的回收价值，关注度低。

如果将此类材料若直接废弃，会对环境造成危害，尤其是电解液中存在大量的有害物质。

因此，发展对有价金属材料回收威廉希尔官方网站 的同时，建立电池各项材料分类的回收处理方法，形成完善的分类回收威廉希尔官方网站 ，才是符合环保型资源化回收退役电池材料的最终要求。