科技导报

作者：王靖岳, 孙国帅, 武旭东, 张硕, 王军年

单位：1.沈阳理工大学汽车与交通学院，沈阳110159；2.辽宁工业大学汽车与交通工程学院，锦州121001；3.吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，长春130025；

关键词：锂离子电池,电极材料,回收处理技术,湿法回收,梯次利用

基金：汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金项目(20191203)

环保节能理念已渗透到社会生活的各个领域[1]，尤其在纯电动汽车领域得到了体现。在纯电动汽车中，锂离子电池因为高能量密度、轻质量、小体积、使用寿命长的优点，作为动力电池得到了泛的应用。然而，锂离子电池生产成本相对较高，伴随工作时间延长，其性能、容量都逐渐衰退，当电池容量下降至80% 时，便不足以支撑其在电动汽车中继续工作，因此产生大量废旧电池，严重影响了经济的可持续发展[2]。锂离子电池含有各种稀土元素和金属，可以解决目前矿物短缺的问题，如果不以优化的方式收集和选择回收、再利用等适当的处置替代办法，实现净零排放和减缓气候变化的目标和进展将严重落后[3]。传统的线性经济模式并不适用，因为一些高价值的材料周期必须是闭环的，以应对全球供应链中的风险。一方面，废旧电池长期堆放，电池材料腐蚀、变性等均会导致短路、燃烧、爆炸等恶性事故，如果对废旧锂电池仅采用简单的填埋、焚烧等处理方法，将严重污染环境、危害人体健康且可能会发生爆炸；另一方面，由于锂电池的平均使用年限通常为10 a，预计到2030年，锂电池的使用量将达到500万t以上[4−5]。锂离子电池的主要成分有正极材料（LiNixCoyMnzO2、LiCoO2（LCO）等），负极材料（石墨），集流材料（铝（Al）和铜（Cu）），电解质盐如六氟磷酸锂（LiPF6），有机溶剂（碳酸乙酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）等[6−7]。这些成分均含有有害物质，包括金属、灰尘、有机和氟污染，填埋或焚烧会损害生态系统。电极材料一旦进入生态环境，阴极的金属离子、阳极的碳尘、强碱、电解液的重金属离子等都可能造成严重的环境污染和危害，包括使土壤pH值升高，并产生有毒气体（HF、HCl等）。此外，电池中的金属和电解质会危害人体健康[8]。例如，钴可能通过地下水等渠道进入人体，造成诸如肠道疾病、耳聋和心肌缺血等症状[9]。虽然锂电池是有效利用的可再生能源，同时潜在地减少碳排放，但管理不善的废旧锂离子电池会对社会的经济和发展产生负面影响。因此，为保持锂电池应用的增长，保护资源（减少Li、Ni、Co和Mn等资源浪费），减轻潜在资源短缺和环境污染的压力，迫切需要建立一个可持续有效的废锂电池回收系统。

来源：2025年第8期

《科技导报》期刊编辑部

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