废旧电池原料回收率达98%实现再利用

Published 31 Jan.2023 11:11(KST)

KIGAM开发正极材料分离、筛选与回收工艺

在锂、石墨等二次电池原材料价格大幅飙升之际，韩国本土研究团队开发出一项技术，可从废旧电池中回收并再利用上述稀缺原料物质，回收率超过98%。

韩国地质资源研究院（KIGAM）31日表示，该院资源利用研究本部的Yu Gwangseok博士研究团队，成功开发出一套工艺流程，能够在拆解废旧锂离子电池过程中产生的“黑粉”（Black Powder）中，将正极材料分离、筛选并加以回收。

黑粉（Black Powder）是指将废旧电池拆解至电芯（cell）单元并细碎后产生的粉末。其主要由作为正极材料的锂金属氧化物（Li-Metal Oxide，金属包括镍、钴、锰等）、作为负极材料的石墨，金属电极箔材（Foil）铝和铜，少量电解质溶液（Electrolyte solution）、炭黑以及粘结剂（Binder）等构成。

从废旧电池中回收并再利用包括锂在内的正极材料原料物质，回收率可达98%以上的技术开发者、韩国地质资源研究院（KIGAM）博士 Yu Gwangseok。图片由 KIGAM 提供

黑粉中单独分离出的正极材料颗粒粒径在20微米以下，在常规浮选分离过程中，由于出现夹带（Entrainment）现象，会导致正极材料损失。

研究团队利用矿物分选方法中的浮选工艺，开发出“一种从废旧锂离子电池黑粉中回收所含正极材料的工艺及运行技术”。尤其是针对粒径在20微米以下的正极材料，为将夹带现象造成的损失降至最低，团队构建了浮选工艺流程回路，并开发出对最佳矿浆浓度、反应（停留）时间、颗粒流动性、气泡层厚度等进行调控的运行条件。

在此基础上，研究团队成功实现了从废旧锂离子电池黑粉中回收98%以上正极材料。被分选出的正极材料包括锂、镍、钴、锰等锂金属氧化物以及作为金属电极的铝和铜。该研究工艺的核心控制因子包括矿浆浓度、矿浆投加量与排出量（速度）、搅拌速度、药剂投加量、空气投加量等。这些关键工艺参数可通过应用“基于信息通信技术（ICT）的浮选分离控制技术”保持在最优状态。

此次技术开发成功后，预计将大幅提升国内再生利用企业在利用黑粉中正极材料进行锂等三元系（金属镍、钴、锰等）高纯度精制回收工艺方面的效率和生产率，并在运营成本削减方面发挥重要作用。