优化电池回收再利用

全世界都在向绿色环保技术和可再生能源转型，电池需求也同步迅猛增长。尤其是为智能手机、电动汽车（EV）、储能系统等多种设备提供动力的锂电池（锂离子）。随着越来越多的电池逐渐达到报废年限，对锂电池的依赖越来越深，要求人们建立可持续电池供应链，制定配套战略管理废旧电池。

火法冶金、湿法冶金、直接回收再利用是最常用的三种电池回收方式，可以相互搭配使用。大多数情况需要预处理待回收的电池，包括放电或失活、拆解和分离。

如果能够经济便捷地储存锂电池的剩余电量，就可以直接进行放电处理。否则，需要将锂电池浸没在惰性溶剂中放电，防止燃烧爆炸。可以人工手动拆解完全放电或失活后的电池，保存电池部件。这一过程非常耗时，工人需要接触危险材料。最简单的拆解方法是破碎电池，使之破碎成小块，通常在真空或惰性环境下操作。这种方法无法完整分离出锂电池集电极材料，电池壳体被破坏，增大了下游回收成本。

完成预处理后进入下一道加工工序，提取锂电池内的有用金属，比如锂、钴、锰、铜、镍和铁。

在火法冶金工艺中，材料需要放置在高温惰性环境中，避免燃烧。对于钴、锰、铜、镍和铁，这种回收工艺简单、可扩展、高效。但过程会耗费大量能源，所能提取到的锂产量低于其他技术。火法冶金结合湿法冶金，可以回收得到纯度更高的金属。

湿法冶金利用水溶剂电离活性材料，通过酸液、碱液或生物有机材料浸出分离金属。相比火法冶金，湿法冶金回收更加精准，产品纯度更高，能耗更低。但是危险化学品会引发人员和环境安全风险。必须谨慎管理废液，捕集有毒废气，有效降低风险。

不同于将阴极材料分解成各种元素的传统方式，直接回收再利用或“阴极到阴极回收”的重点是分离废旧电池材料，让旧材料的有用价值焕发新活力。这种方法可以恢复锂电池的容量。

同火法冶金和湿法冶金相比，直接回收再利用的预处理工序更少，化学溶剂的使用量也更少。产品的纯度更高，减少了矿石开采的需求，有助于实现更可持续的循环电池经济。直接回收再利用重度依赖某一种阴极材料，存在应用局限性。电池设计和电池内部电化学部件的标准化程度不高，细致分离组件对于工艺的成功实施至关重要。

生物浸出是新兴的回收方法，大规模应用的可行性尚不明确。过程借助细菌浸出回收特定电池矿物原料。生物浸出法已成功应用于采矿作业，可作为湿法冶金和火法冶金的补充工艺。

机器人拆解废旧电池技术发展迅速，潜力巨大。实现了全自动电池拆解，提高了效率，避免工人直接接触有毒电池材料。尽管已取得重大进展，电池结构差异和非标准组件仍是机器人拆解废旧电池所面临的重大挑战，比如电池内部的差异化柔性电路板设计。要解决上述复杂问题，需要先进的自适应智能操作算法。自动优化有助于应对困难和其他拆解难题，尤其是在电池回收需求不断增长的条件下。

更高效的拆解技术和整体组件回收能力可以降低制造新电池的新材料需求。从而有效降低电池制造过程的碳足迹，同时提高电池供应链的整体性能。

电池回收工艺能够有效回收电池矿物原料中的锂离子，但是环境和安全问题依然存在。以湿法冶金的化学回收工艺为例，需要使用酸液、强腐蚀性溶剂、有毒化学品和其他潜在危险物质。必须谨慎管理，防止危害人体健康，污染环境。部分机械和化学回收方法还需要在高温条件下进行，属于高能耗过程。增加了回收过程的碳足迹总量，引发人们对可持续性发展的担忧。

从化学性质、可燃性和环境影响角度考量，大多数锂电池在报废时都被归为危险废物。在拆解电池和后续处理过程中，工人的人身安全至关重要。暴露于有毒材料、火灾或爆炸环境中，存在一定风险，因而要求操作人员严格遵守安全操作规程。要实现更高效、更安全、更环保，且经济长期可行的电池回收，就必须攻克上述挑战。

要实现循环电池经济，就必须完整回收电池制造过程中使用的活性材料、塑料和金属箔。这超出了传统回收范畴，要求人们重新考量电池的结构设计、使用过程和处置方式。可持续电池管理有助于建立闭环系统，力争实现电池回收再利用或循环使用。

方法之一是梯次利用，将废旧电池应用于要求较低的场合，如可再生能源储能系统。能够延长电池的使用寿命，减少新电池需求，降低矿物原料的加工需求。

政策和法规对于循环电池经济发展也至关重要。各国政府和监管机构需要制定配套标准，出台激励措施，鼓励正确处置、回收再利用废旧电池，以及在新电池制造过程中使用回收材料。制定合理的法规需要政策制定方、行业利益相关者、最终用户通力合作，强化建立可持续的电池生态系统。

电动汽车电池主要使用锂电池，可以通过上述工艺回收。但电动汽车电池体积大、质量重、结构复杂，给矿物回收带来了多重挑战。

尽管产能有限，技术不断创新发展使得电动汽车电池的回收效率正在迅速提高。未来，需要回收的电池数量将快速增长，大规模电池回收技术正成为重要的研究领域。电动汽车销售台数屡创新高，电池储能系统日益普及，废旧电池数量也会同步增长。

锂电池回收粉碎设备用于粉碎废旧电池，方便从粉末状废旧电池中回收有用材料。新电池的再利用过程中粉碎设备的应用越来越多。它们将电池分解成“炭黑”粉末，还原成组成元素，提高矿物回收利用率。通常通过熔融、焙烧等高温热处理（火法冶金），或化学浸出（湿法冶金）实现。热处理更为直接，但提取的物质纯度不及化学浸出法。通常会将两种方法结合起来使用，充分利用各自的优势。

锂电池回收粉碎设备展现了先进回收技术在循环电池供应链中的潜能。循环使用回收的高纯度材料，有助于减少矿物开采需求，减轻电池生产对环境的影响。

在非化石燃料能源应用范围日趋扩大的世界中，电池回收对于可持续资源管理至关重要。相关工艺和技术发展迅速，但挑战依然不小。通过持续创新和深化合作，行业正逐步形成闭环循环系统，有效提升了废旧电池的价值。同时，还能将新电池生产对环境的影响降至最低。