【成果概述】

目前废旧锂电池的传统分离工艺过程复杂、能耗高、酸碱消耗大。因此，必须开发新的萃取体系和绿色分离回收新工艺来提高回收效率，降低环境污染。课题组发明的从废旧电池复杂体系中分离和回收利用锂、镍、钴的新分离工艺解决了黑粉浸出液中铝和钙镁等杂质元素对镍钴锰和锂的萃取分离影响严重的技术难题，为镍钴锰共萃取直接制备三元锂电池前驱体提供了新方法。 

【创新要点】

废旧锂电分离回收新工艺的创新点：

（1）开发了高效的铜铝萃取除杂新体系YH213，解决了铝沉淀效率低、夹带造成钴镍和锂损失大等难题；

（2）开发了镍钴锰（NCM）共萃新体系YH214，使NCM以一组元素共存的形式与Ca2+、Mg2+ 杂质分离，使该萃取体系能够以最低的能耗实现NCM的回收。

（3）构建了适用于沉锂母液的锂/钠分离新体系YH216，研发了基于离心萃取设备的提锂新工艺，解决了沉锂母液回收效率低的难题。

【技术优势】

新工艺工艺出口产品灵活多样，可调节性强，实现了从废旧动力电池回收到电池生产的闭合循环。2023年长春应化所在长春北湖新区孵化基地建成一条年处理百吨级废旧锂电中试示范线可以满足NMC、LFP、LCO等锂电黑粉浸出、萃取分离和回收利用，是集新萃取体系评估，新工艺开发和生产示范为一体的中试试验平台。

镍钴收率＞98%，锂收率＞90%；共萃段反萃液镍钴锰总浓度＞90g/L，pH＞2，萃余液中NCM浓度＜1ppm，其他各项指标也均符合电池用硫酸镍（钴、锰）溶液等标准。

【应用前景】

随着新能源汽车换电模式的推广，汽车制造商可以作为回收主体提前锁定废旧电池来源，实现批量回收，从而提高回收效益。长春一汽正在成为国内新能源汽车的主力军，近期提出2025年红旗新能源汽车的销量将超过50万量，预计不久将来每年近25万吨的废旧锂电池，超百亿的回收市场亟待开发。长春应化所一直致力于面向国家重大需求和国民经济主战场，希望与一汽新能源及其相关企业，长春市政府合作，建立年处理25万吨废旧锂电池回收产业园和锂电池回收先进示范线，为一汽新能源汽车产业的可持续发展和促进地方经济快速发展做出积极贡献。新共萃工艺较传统工艺设备投入减少2/3，生产成本降低19%，效率高，流程短，具有较明显的经济效益。

【效益分析】

能够解决大量出现废旧动力电池给城市带来的环境、安全等一系列影响。同时回收的有价元素可以重新制成电池材料，实现循环利用，促进新能源以及汽车行业的健康持续发展。另外，我国在锂、钴、镍等资源方面一直处于短缺的局面，对外依存度超过80%，而且废旧动力电池中的元素组成与原矿比较，成分相对简单，其分离提取成本也会降低，因此针对废旧动力电池中有价元素的回收可以对我国部分战略资源形成良好的补充，意义重大。

【背景介绍】

全球新能源汽车行业发展迅速，其直接带动了锂离子动力电池（简称锂电池）的急速增长。2022年我国动力电池装机量突破500GWh，全球领先。锂电池在循环充放电过程中容量会逐渐衰减直至报废，其中含有的镍钴锰、电解液会威胁生态环境和人身健康，还会发生触电、燃爆、腐蚀等安全隐患，锂电池回收成为严重性问题。另一方面，我国缺锂、少钴、乏镍，进口依赖严重。近年锂、钴、镍的价格上涨。2012年国务院制定《节能与新能源汽车产业发展规划》，提出制定动力电池回收利用管理办法，2021年政府工作报告中强调了“加快建设动力电池回收利用体系”。2022年国内锂电池回收总量近30万吨，2025年将达到45万吨，产值超过600 亿元。废旧锂电池的回收是新能源产业的重要环节之一，既能解决环境污染，产生较好的经济效益，又能缓解我国锂、钴、镍资源短缺的局面。同时废旧锂电池中的锂、钴、镍回收比从锂矿和镍矿石中分离提取碳排放平均降低40%，可助力碳达峰、碳中和目标的实现。