[科学世界]以“黑色粉末”处理技术破解未来资源战争

Published 07 Jun.2024 14:31(KST)

Updated 25 Jun.2025 15:23(KST)

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随着电动汽车走向大众化，用完报废的“废旧电池”再利用（回收）市场备受关注。这是因为废旧电池不再被视为单纯的垃圾，而是被视为新的资源。根据大韩商工会议所发布的《电动汽车废旧电池再利用产业的原料供应效果性分析》报告，预计到2045年，通过电动汽车废旧电池回收可获得2万吨锂，相当于2022年全年国内锂进口量的28%。此外，还可以回收2.1万吨锰、2.2万吨钴和9.8万吨镍等。

那么，废旧电池回收是如何进行的呢？首先需要将废旧电池粉碎成粉末，即所谓的“黑粉”。在多大程度上高效处理这类黑粉，将直接决定回收工艺的效率。甚至有人将黑粉称为“21世纪后半叶的新资源”。

废旧电池回收技术大致可分为湿法和干法两种。湿法工艺是将黑粉通过化学方法溶解，从中提取锂、石墨、镍、钴、锰等多种资源。这种方式的优点是不会浪费锂等珍贵资源，可以全部回收，但缺点是工艺复杂、成本较高。

干法工艺则不需要前处理过程，也就是说不制备黑粉，而是直接将废旧电池投入高炉熔炼成合金块，再对合金进行冶炼，从中提取镍、钴、铜、铁等金属。该方法工艺简单、处理速度快，但需要大量能源，而且高炉运转本身也会消耗大量能量。

更重要的是，通过干法工艺无法回收锂，而锂是制造电池时最为宝贵的资源之一。当然，在干法工艺中，除了合金块之外产生的“炉渣”或“粉尘”等残渣，如果重新收集后从头开始进行湿法工艺，理论上仍有机会提取出锂。但这相当于把工序做了两遍，整体效率较低。

当然，干法工艺也有其优点：流程简单，可以一次性回收多种资源。相对而言，湿法工艺虽然几乎不浪费任何资源、可以全部再利用，但过程复杂且需要大量人力和工序。

目前也在开发可以简化湿法工艺的方法。以从黑粉中提取电池常用材料N·C·M（镍·钴·锰）为例，传统方法需要分三次将这三种金属分别溶解提取。而最新方法可以一次性将三种物质共同溶解。过去之所以不能这样做，是因为难以调节一次溶出物质的成分比例；但近年来已能够直接生产出符合所需比例的合金，因此引起国内外企业的高度关注。

科学界也在积极行动。基础科学研究院于去年5月开发出一种只需一次工序就能从废旧电池中分离提取锂、镍、钴、锰等金属的技术，引发热议。韩国地质资源研究院也曾在2022年开发出一次工序即可提取锂、镍、钴、锰等金属的技术。

据业内专家预测，2050年之后，超过50%的电池原料将通过回收工艺获得。也就是说，将电池回收技术视为支撑未来社会运行的核心基础技术并不为过，这正是必须全力投入技术开发和市场抢占的原因所在。

Jeon Seungmin 科学技术专业作者 / 《Popular Science》主编