IDTechEx 讨论参与者在锂离子电池回收中使用的关键技术

IDTechEx 讨论了参与者在锂离子电池回收中使用的关键技术。

锂离子电池广泛应用于各种市场，例如消费电子产品、电动汽车（EV）和固定储能。然而，随着对锂离子电池的需求不断增加，在其整个生命周期（包括报废 (EOL)）中管理其可持续性的需求也变得越来越重要。报废后，锂离子电池可以回收以重新获得所含的有价值的金属，例如镍、钴和锂。

根据所采用的回收技术，这些过程中的产品可能需要进一步精炼或加工，才能重新引入新的电池制造中。IDTechEx在最新报告《2023-2043 年锂离子电池回收市场》中讨论并分析了商业参与者采用的三种关键回收技术，包括机械回收、湿法冶金回收和火法冶金回收。

机械回收

机械加工是最简单的技术，全球许多企业都采用这种技术，通常是锂离子电池回收的第一步。这通常从拆卸步骤开始，由于电动汽车电池组设计的差异，该步骤需要手动执行，并且需要熟练的劳动力来实现这一目标。此后的典型步骤包括切碎、研磨和压碎。

这会分解高价值材料，将它们与箔和外壳分离，并在惰性气氛中进行。通常，筛分用于将集电器、外壳和隔膜的较大碎片与电极材料分离，电极材料由非常细的粉末构成。这会产生黑色物质，需要通过湿法冶金或火法冶金加工进一步精炼，以生产电池级金属盐。

欧洲和北美的大多数参与者目前仅具有机械回收能力。因此，大多数回收商目前不具备生产可用于新电池制造的电池级材料的能力。这些黑色物质通常被运输到亚太地区具有这些能力的回收商。

火法冶金回收

火法冶金是指利用热量提取电池材料，通常在电弧炉或竖炉中以高产量进行。该工艺的优点包括几乎不需要预处理，并且与电池化学无关，因此可以接收各种含金属废物流作为原料，例如镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池。

然而，该工艺的资本要求高，而且能源密集，同时需要废气净化。火法冶金生产混合金属合金以及渣流，其中含有锂、锰和铝。因此，如果要以电池级重新获得所有有价值的金属，仍然需要进一步的湿法冶金加工。

湿法冶金回收

湿法冶金技术可用于直接回收黑色物质或精炼火法冶金生产的合金以形成电池级金属盐。这些盐可以重新引入新的阴极前体制造中，因此比机械回收产生的黑色物质具有更高的价值。

在湿法冶金回收中，可以采用浸出、溶剂萃取或沉淀步骤，从通过机械回收以电池级盐形式产生的黑色物质中选择性地提取金属，例如镍和钴。

湿法冶金回收的主要优点是可以回收更多的有价金属，并且比火法冶金回收的能源密集度更低。然而，试剂成本和大量水消耗带来了一些缺点。不过，通过 IDTechEx 的采访，一些回收商表示，他们能够在回收过程中多次循环水，以最大限度地提高效率。

目前，大部分湿法冶金回收能力位于亚太地区，包括 SungEel HiTech、Exigo Recycling 和 ACE Green Recycling 等主要参与者。然而，欧洲和美国的企业认识到湿法冶金加工的好处，并正在扩大其湿法冶金产能。

Fortum 最近开始其位于芬兰 Harjavalta 的湿法冶金厂的商业运营。这标志着欧洲第一个商业规模的湿法冶金回收设施。在美国，Li-Cycle 也计划建立自己的商业规模湿法冶金厂。

其他技术

虽然这些通常是锂离子电池回收企业使用的三种最先进的工艺，但其他路线正在探索中。即直接回收是一种涉及机械预处理和成分分离步骤的技术，然后重新激活电池材料以恢复循环过程中损失的容量，但不会破坏正极材料的晶体结构。然而，这是一项预商业化的技术，研究机构正在实验室规模的基础上进行研究。

结束语

电池制造商热衷于采购回收生产的材料，以减轻金属价格波动的影响并控制材料供应。随着报废锂离子电池数量持续增长，回收商将继续通过建设新工厂来扩大回收能力，以满足回收需求。

通过湿法冶金加工回收锂离子电池，回收商可以生产电池级金属盐，可用于新电池的制造。北美、欧洲和亚太地区的湿法冶金和机械回收能力都将增长。欧洲和北美的回收商将开始建立商业规模的湿法冶金回收设施，以生产更高价值的电池级金属盐，而不是他们通常和历史上生产的黑色物质。

这将为这些地区的电池制造商提供机会，开始国内化新电池制造的材料供应，同时降低与原材料供应和成本波动相关的风险。