电池关键材料回收技术汇总

时间:2025-06-27 10:25来源:未知 作者:子蕊
点击:

一、湿法冶金:锂钴镍分离的精准博弈

 

在新能源电池回收领域,湿法冶金技术凭借其高效的金属分离能力,成为关键材料回收的核心手段。其中,P204/P507 萃取体系是实现锂钴镍分离的经典工艺,其核心在于通过选择性萃取实现金属的高效分离。

 

(一)P204/P507 萃取体系的技术逻辑

 

萃取剂的协同作用
P204(二 (2 - 乙基己基) 磷酸)和 P507(2 - 乙基己基膦酸单 2 - 乙基己酯)是两种常用的酸性萃取剂。在酸性条件下,P204 优先吸附铁、锌等杂质,为后续镍钴分离开路;而 P507 则通过精确调控 pH 值,实现钴的选择性萃取。例如,在 pH=2.5 时,P507 对钴的萃取率可达 95% 以上,而镍的留存率超过 98%。

皂化率控制:工业生产中,P204 和 P507 的皂化率通常控制在 60%-70%。若超过 80%,有机相可能出现发黑、发粘等问题,导致萃取效率下降。

多级逆流萃取:通过 5 级串联工艺,镍萃取率可从单级的 85% 提升至 99.5%,钴的共萃率控制在 0.5% 以下。例如,山东联萃 LC 系列离心萃取机采用独立混合室设计,避免了传统环隙式萃取机的乳化问题,能耗降低至 12 kW/m³,较传统设备减少 70%。

 

离心萃取机的应用突破
离心萃取机利用高速旋转(5000-8000 rpm)产生的离心力(重力的 1000 倍以上),使密度差仅 0.03 g/cm³ 的液相在毫秒级时间内完成混合与分离。例如,安徽某金属材料公司采用 LXC-50 型离心萃取机,从含镍钴的浸出液中制备电池级硫酸钴,萃取率达 99%,杂质含量低至 5ppm。

 

(二)锂盐制备的纯度控制

 

浸出与沉淀工艺
锂盐(碳酸锂、氢氧化锂)的制备需经历浸出、除杂、沉淀等环节。以碳酸锂为例,北京科技大学王成彦团队开发的还原相转化技术,通过向粗制碳酸锂水溶体系中通入 CO₂,将碳酸锂转化为可溶于水的碳酸氢锂,实现常温、低液固比下锂的高效浸出,锂浸出率达 90% 以上,比传统流程高 40%。

深度净化:采用树脂吸附技术去除微量钠、钙等杂质,确保再生碳酸锂纯度达到电池级标准(GB/T 11075-2013),残留杂质<10ppm。

 

检测技术的精准支撑
离子色谱技术(IC)在锂盐纯度分析中发挥关键作用。瑞士万通的智能离子色谱系统通过碳酸根体系,可精准检测六氟磷酸锂中的氯离子和硫酸根,确保电解液纯度。

 

二、黑粉回收:电极粉末的价值重构

 

黑粉是拆解后的电极粉末,富含锂、钴、镍等有价金属。其回收技术的核心在于物理分选与化学提纯的协同应用。

 

(一)多级破碎 - 筛分 - 比重分选系统

 

物理分选流程

  • 热解预处理:物料经 600-800℃高温热解,分解电解液、粘结剂等有机物,使电池内部组分呈现松散状态。

  • 三级破碎筛分:通过 20 目、60 目、200 目筛网的阶梯式筛分,黑粉总回收率≥90%,铜铝回收率≥95%。例如,某集成化回收系统通过三次筛分、两次破碎与比重分选的协同作用,黑粉回收率较传统工艺提升 40% 以上。

  • 比重分选提纯:采用气 - 振复合式比重分选机,通过 3.5m/s 气流速度与 15Hz 振动频率的协同作用,实现铜(8.96g/cm³)与铝(2.7g/cm³)的高效分离,纯度达 98% 以上。

干法回收技术的创新
瑞科美开发的全流程 “干法” 回收技术通过物理方法实现高效回收,避免了传统湿法的污染问题。该技术通过智能拆解、极片分离和除杂控制,直接从废旧电池中提取磷酸铁锂粉末,再生后的材料性能与全新电池无异,能耗仅为 1.1 度 / 千克,碳排放 0.7 千克 / 千克,较湿法和火法分别降低 87% 和 71%。

 

(二)原位修复技术的突破

西南科技大学宋英泽团队提出的丙三醇重构策略,通过羟基的电子供体作用和螯合特性,实现废旧磷酸铁锂黑粉的直接再生。实验表明,再生后的材料在 5.0 C 倍率下循环 500 次后,放电容量为 123.2 mA h・g⁻¹,保持率达 93.1%,性能接近商业水平。

 

三、固态电池回收:下一代技术的挑战与机遇

 

固态电池作为下一代电池技术,其回收面临独特挑战,但也孕育着前沿技术突破。

 

(一)回收难点与技术瓶颈

 

材料多样性与结构复杂性
固态电池的电解质分为聚合物、硫化物、氧化物三类。其中,硫化物电解质对水分敏感,需在惰性气氛下处理;氧化物电解质则需解决与电极材料的分离难题。此外,全固态电池无隔膜设计,极片边缘易破碎,增加了拆解难度。

 

高成本与工艺适配
硫化物固态电解质材料成本高达 2 万元 / 公斤,且电芯制造需超高压致密化,导致回收成本居高不下。同时,传统湿法冶金工艺难以直接适配固态电池的材料体系。

 

(二)前沿技术探索

 

固态电解质锂提取技术
耶鲁大学和莱斯大学的研究发现,NASICON 型固态电解质膜在锂提取中表现出极高的选择性。在电场作用下,锂离子通过无水跳跃穿越晶格结构,竞争离子(如钠、镁)几乎无法穿透,锂提取比能量消耗远低于纳滤膜。

 

熔融盐萃取技术
针对硫化物固态电池,开发熔融盐萃取技术(温度 400℃),可实现锂的高效分离(Li⁺萃取率>95%)。该技术通过熔融盐的高离子传导性,解决了固态电解质与电极材料的分离难题。

 

干法回收的扩展应用
瑞科美的干法回收技术可扩展至固态电池,通过物理破碎和筛分,实现电极材料与固态电解质的初步分离,避免化学处理的高污染风险。

 

四、未来趋势:绿色技术与产业整合

 

(一)智能化与数字化升级

AI 视觉分拣技术通过深度学习模型识别电池外观缺陷,准确率超 99%,分拣速度提升至 300 颗 / 分钟。数字孪生工厂通过虚拟仿真优化回收流程,工艺参数优化效率提升 40%,试错成本降低 60%。

 

(二)绿色技术突破

 

生物浸出技术
嗜酸菌(如氧化亚铁硫杆菌)浸出锂 / 钴,能耗降低 70%,酸用量减少 50%,中试回收率达 90% 以上。该技术已在低品位铜矿中实现产业化应用,未来有望扩展至电池回收领域。

 

电热氯化技术
清华大学邓兵团队开发的电热氯化技术结合闪速焦耳热和氯化冶金,成本较湿法降低 40%-60%,碳排放减少 20%-40%,适用于多种关键金属的高效回收。

 

(三)产业生态整合

邦普循环等企业通过全链条一体化产业园,实现 “回收 - 冶炼 - 制造” 闭环。例如,宜昌邦普产业园通过 DRT 定向循环技术,将锂回收率提高到 91%,镍钴锰综合回收率达 99.6%,同时实现正极材料碳减排近 50%。

(责任编辑:子蕊)
文章标签:
免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源:XXX(非中国电池联盟)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。
QQ:503204601
邮箱:cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
  • 固态电池产业化提速,“北交所一哥”深圳贝特瑞想打破周期困境

    固态电池被视作 下一代电池 ,有潜力实现更高安全性和能量密度,国内电池厂商正全力角逐。 5 月 13 日, 北交所一哥 贝特瑞( 835185.BJ )首次对外发布固态电池材料整体解决方案,包括半固态电池材料和全固态电池材料整体解决方案,布局涵盖正极、负极、电
    2025-05-15 14:04
  • 电池回收“黑洞”:大锤砸出致癌物,小作坊吞下7成市场

    编辑 广州的白名单回收厂里,机械臂正井然有序地拆解着退役电池。与此同时,200多公里外东莞村落的一工厂内,散落一地的废旧电池,正在被工作人员借着昏暗的光线撬开,更有人抡着大锤拆解着。 两种场景,共同承接着汹涌而来的电池退役潮。有机构预计,2025年
    2025-05-06 10:43
  • 浙江星航申请锂电池极片自动检测分选系统及方法专利,提高检测准确性和可靠性

    2025年3月27日消息,国家知识产权局信息显示,浙江星航新能源有限公司申请一项名为锂电池极片自动检测分选系统及方法的专利,公开号CN 119680912 A,申请日期为2025年2月。 专利摘要显示,本申请公开了一种锂电池极片自动检测分选系统及方法,其通过使用基于
    2025-03-28 16:11
  • 合肥国轩高科取得多层叠芯电池专利,实现多层叠芯的放电需求

    3月21-23日,2025徽商大会于合肥顺利举办。在本次大会的新能源产业发展链接会上,国轩高科自主研发的Gotion Guard智能守卫系统全球首发,一经亮相,引发广泛关注。 1+2体系 用AI构建车、储双平台 当前新能源汽车及储能行业市场日益增长,电池安全成为行业关
    2025-03-25 21:08
  • 新能源动力技术竞争升级 上市车企推进固态电池研发

    固态电池再次成为市场焦点。2月13日,国际车企现代汽车确认,3月,公司将首次向公众展示其全固态电动汽车电池试点生产线。这款被称为Dream(梦想)的电池,有望带来更长续航、更快充电以及显著提升的能量密度。在此前的投资人日上,现代汽车宣布计划在未来十
    2025-02-14 09:28
  • 美国ION公司固态电池新突破:超125次循环,容量衰减低于5%

    美国电池初创公司IONStorageSystems(ION)日前宣布,旗下Solid-State固态电池已成功实现超过125次循环,性能容量衰减低于5%,为未来部署提供了超过1000次循环的潜力。 据介绍,ION是一家位于美国马里兰州的固态电池(SSB)制造商,其无阳极和无压缩固态电池
    2024-03-11 22:56
  • 电池圈里,没有共同富裕

    电池产业链上的贫富差异。
    2023-05-17 09:20
  • 锂离子电池隔膜的主要性能参数有哪些?

    锂电池隔膜 是 锂离子电池 关键的内层组件之一,其性能决定了 电池 的接口结构、内阻等,直接影响了电池的能量、循环以及安全性等特性,质量较高的隔膜对提高 锂电池 综合性能起到重要的作用。那么,锂离子电池隔膜主要性能参数有哪些呢? 1、厚度:对于消耗
    2023-01-24 18:18
  • 技术层面的锂电好产品是否一定能帮公司业绩兑现?

    因2022/Q3更换了工作赛道和方向的原因,使得有机会从过去十年一直在汽车及锂电制造业田间地头精耕细作的工作模式中抽身。 在过去将近半年的时间里,新的角色赋予在业务和市场前端工作的机会,可以用不同的视角来观察锂电行业的发展和变革,而不再仅仅停留在
    2023-01-24 18:16
  • 锂电产业如何利用视觉检测系统降本增效?

    导语: 机器视觉检测已在锂电池生产的各个环节中,为产品产量与质量提供可靠保障。维视智造作为锂电池视觉检测系统提供商,为企业提供专业、系统、稳定的锂电行业解决方案,可保证0漏检,确保安全生产,全面提升生产效率。 一、锂电池行业高速发展下隐藏的暗
    2023-01-24 18:11
专题
相关新闻
  • 固态电池产业化提速,“北交所一哥”深圳贝特瑞想打破周期困境

    固态电池被视作 下一代电池 ,有潜力实现更高安全性和能量密度,国内电池厂商正全力角逐。 5 月 13 日, 北交所一哥 贝特瑞( 835185.BJ )首次对外发布固态电池材料整体解决方案,包括半固态电池材料和全固态电池材料整体解决方案,布局涵盖正极、负极、电
    2025-05-15 14:04
  • 电池回收“黑洞”:大锤砸出致癌物,小作坊吞下7成市场

    编辑 广州的白名单回收厂里,机械臂正井然有序地拆解着退役电池。与此同时,200多公里外东莞村落的一工厂内,散落一地的废旧电池,正在被工作人员借着昏暗的光线撬开,更有人抡着大锤拆解着。 两种场景,共同承接着汹涌而来的电池退役潮。有机构预计,2025年
    2025-05-06 10:43
  • 浙江星航申请锂电池极片自动检测分选系统及方法专利,提高检测准确性和可靠性

    2025年3月27日消息,国家知识产权局信息显示,浙江星航新能源有限公司申请一项名为锂电池极片自动检测分选系统及方法的专利,公开号CN 119680912 A,申请日期为2025年2月。 专利摘要显示,本申请公开了一种锂电池极片自动检测分选系统及方法,其通过使用基于
    2025-03-28 16:11
  • 合肥国轩高科取得多层叠芯电池专利,实现多层叠芯的放电需求

    3月21-23日,2025徽商大会于合肥顺利举办。在本次大会的新能源产业发展链接会上,国轩高科自主研发的Gotion Guard智能守卫系统全球首发,一经亮相,引发广泛关注。 1+2体系 用AI构建车、储双平台 当前新能源汽车及储能行业市场日益增长,电池安全成为行业关
    2025-03-25 21:08
  • 新能源动力技术竞争升级 上市车企推进固态电池研发

    固态电池再次成为市场焦点。2月13日,国际车企现代汽车确认,3月,公司将首次向公众展示其全固态电动汽车电池试点生产线。这款被称为Dream(梦想)的电池,有望带来更长续航、更快充电以及显著提升的能量密度。在此前的投资人日上,现代汽车宣布计划在未来十
    2025-02-14 09:28
  • 美国ION公司固态电池新突破:超125次循环,容量衰减低于5%

    美国电池初创公司IONStorageSystems(ION)日前宣布,旗下Solid-State固态电池已成功实现超过125次循环,性能容量衰减低于5%,为未来部署提供了超过1000次循环的潜力。 据介绍,ION是一家位于美国马里兰州的固态电池(SSB)制造商,其无阳极和无压缩固态电池
    2024-03-11 22:56
  • 电池圈里,没有共同富裕

    电池产业链上的贫富差异。
    2023-05-17 09:20
  • 锂离子电池隔膜的主要性能参数有哪些?

    锂电池隔膜 是 锂离子电池 关键的内层组件之一,其性能决定了 电池 的接口结构、内阻等,直接影响了电池的能量、循环以及安全性等特性,质量较高的隔膜对提高 锂电池 综合性能起到重要的作用。那么,锂离子电池隔膜主要性能参数有哪些呢? 1、厚度:对于消耗
    2023-01-24 18:18
本月热点
欢迎投稿
联系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
发送邮件时用@替换#
电话:010-56284224
在线投稿
微信公众号