动力锂离子电池中不含Pb、Cd、Hg等重金属污染物, 但报废动力锂离子电池对环境仍有一定的危害。单体动力锂离子电池主要包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳等, 。
正极一般采用铝箔为集流体基材, 铝箔正反面涂覆着正极电极材料, 正极电极材料有一定比例的正极活性物质 (LFP、三元材料) 、导电剂 (乙炔黑、碳纳米管等) 和粘结剂 (聚偏二氟乙烯) 组成。
负极一般采用铜箔为集流体基材, 基材正反面涂覆着负极电极材料, 负极电极材料有一定比例的活性物质 (大部分为石墨) 、分散剂 (羧甲基纤维素钠) 和粘结剂 (丁苯橡胶) 组成。
电解液主要包含有机溶剂 (碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯等) 和电解液溶质 (LiPF6、LiBF4、LiClO4等) 。以上动力锂电池的各部分物质都能与环境中某些物质发生化学反应而产生对环境有危害的污染物, 因此, 对报废的动力锂电池电池材料进行回收处理, 对环境保护具有重要意义。
动力电池从汽车上报废后, 部分电池具有梯级应用价值, 如应用在通信电站、电网储能等领域。梯级应用结束后, 报废的动力电池具有材料再生价值, 即拆解回收有价金属材料。动力电池电极材料中含有Li、Ni、Co等有价值的金属, 通过合理的技术回收利用, 可以实现经济效益。
目前, 电动汽车报废的动力电池主要有两种处理方式, 一种是梯级利用, 另一种是拆解回收。梯级利用是将电池的使用寿命延长, 当动力电池的容量降到初始容量的80%时, 不再满足电动汽车的使用标准, 但仍可在其他场合应用, 如储能系统、电动工具等。当电池性能进一步下降到初始容量的50%以下, 无法继续使用, 则对电池进行拆解, 回收电极材料。
报废电池材料拆解回收流程一般包括电池组放电、单体电池破坏性拆解、粉碎、分选以及电极材料回收等过程。电极材料中含有有价金属, 回收价值较高, 目前关于电极材料回收的工艺也较多。现有的电极材料回收技术主要有干法回收技术、湿法回收技术和生物回收技术。生物回收技术还处于实验室阶段, 工艺需要的成本较高;干法回收技术适用于大规模的工业生产, 也有相关的公司用于生产线投产。