蓄電池回收
對于電池制造商來說，電池回收利用并不是其業(yè)務(wù)優(yōu)先考慮的重點，但是確實有一些回收解決方案。鋰離子電池的回收在技術(shù)上是可行的，但需要對其方法和措施進行改進。
電池結(jié)構(gòu)的多樣性導(dǎo)致大多數(shù)電池回收廠商只能使用火法冶金的方法提取鈷，并使其他電池材料的回收過程變得復(fù)雜。
鋰離子電池回收面臨的挑戰(zhàn)應(yīng)該在其設(shè)計階段解決。不過到目前為止，電池生產(chǎn)廠商更加注重的是電池的安全性、功率密度、可循環(huán)性。
來自萊斯特大學(xué)、紐卡斯爾大學(xué)和伯明翰大學(xué)、法拉第研究所、ReCell中心以及美國阿貢國家實驗室的研究人員對鋰離子電池的回收設(shè)計進行了研究，并將他們的研究結(jié)果發(fā)表在《綠色化學(xué)》雜志上，其報告名稱為《鋰離子電池回收設(shè)計的重要性關(guān)鍵評論》。
研究人員在論文中指出，“要使電池具有循環(huán)經(jīng)濟性，重要的是要減少電池組件數(shù)量，二次加工（回收）的成本通常比一次加工（原料提取）要低，其純化流程以及收集和回收隔離機制更加簡單，如果電池材料沒有進行更好地回收利用，將會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響，因此通常強制要求電池廠商進行回收利用。”
鉛酸電池的回收
鉛酸電池可以滿足這樣的回收要求，這就是日本、美國和歐洲大部分國家的鉛酸電池回收率接近100%的主要原因。鉛酸電池設(shè)計簡單，其主要材料是聚丙烯外殼、電解液以及由鉛制成的電極。考慮到鉛和聚丙烯的密度值分別為11.3克/立方厘米和0.9克/立方厘米，采用密度分離組分的方法相對簡單。
鋰離子電池中陰極和集流體的相似密度值使類似方法無法實現(xiàn)。因此，鋰離子電池需要諸如氧化還原反應(yīng)、溶解性或利用靜電和磁性方法分離電池材料等方法。
缺乏化學(xué)成分的標簽是難以有效制定回收電池制度的另一個重大障礙。與鉛酸電池不同，鋰離子電池具有多種化學(xué)和結(jié)構(gòu)，例如NCA、NMC、LMO、LCO和LFP電池，所有這些都可以結(jié)合到不同的化學(xué)成份中。
回收的成本
研究小組表示，電池的標簽并沒有全球標準，但需要向電池回收商標明電池的成分。因此，濕法冶金（包括粉碎和酸處理）和火法冶金（在進行酸處理之前進行高能耗的熔煉）在鋰離子電池回收中已變得司空見慣。濕法冶金需要預(yù)處理、排放和正確的拆解，而不是進行更簡單的粉碎方法。
該研究報告的作者指出，電池的預(yù)處理可以由機器進行，但其前提是必須明確標明電池類型和架構(gòu)。全球汽車工程師行業(yè)機構(gòu)SAE International公司最近推薦了一種標簽方案。而調(diào)查表明，電池主要生產(chǎn)國正在考慮鋰離子電池采用的標簽標準。
電池組中電池模塊排列方式的變化給電池回收商帶來了另一個障礙。一些鋰離子電池生產(chǎn)商為了最大限度地提高安全性和電池壽命，通常犧牲了可回收性。
電池單體越多，電解質(zhì)材料在電池重量中所占的比例就越低。增加電池單體數(shù)量也使其分離步驟復(fù)雜化，從而增加了回收成本。例如，特斯拉S型85kWh電動車電池包含16個電池模塊，每個電池模塊包含444個電池單體，而每輛電動汽車內(nèi)擁有7104個圓柱形電池。寶馬i3電動汽車配備96個棱柱形電池，日產(chǎn)聆風(fēng)電動汽車則配備了192個袋式電池。
作者在這篇論文指出：“當電池的拆解并且成本高昂時，唯一的回收方法便是火法冶金，但這種方法成本既高昂又效率低下。因此電池回收處于兩難的困境，而電池的設(shè)計將會影響電池回收策略?！?emsp;
人工拆解電池組件和模塊是提取電池材料的首選方法，但比粉碎方法花費更長的時間。電池設(shè)計的無數(shù)組合使得自動化拆解幾乎無法實現(xiàn)，從而顯著提高了回收成本。
該論文建議，采用最外層固定裝置以及電池模塊和單元的標準化措施來解決該問題，屆時可以相對容易地進行拆解。
采用母線連接
研究報告指出，電池之間可以采用實心母線連接，而不是目前采用較軟的電纜。這樣，自動化設(shè)備可以更容易地將電池從母線分離。
研究人員還建議不要采用不可逆的粘合劑，這樣的粘合劑將活性材料附著到鋰離子電池聚丙烯外殼上。而采用傳統(tǒng)的粘合劑提高了從電池分離陰極和陽極材料的成本。
電池采用循環(huán)設(shè)計方法通常涉及到對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的細微變化，但如果將回收的電池原材料返回到電池生產(chǎn)過程中，與主要來源相比，其成本顯著降低，則有助于建立循環(huán)經(jīng)濟。
解決方案
研究人員說，在不粉碎廢舊電池的情況下分離電極材料可以將回收的成本降低70%，比新購原材料的成本還要低。采用全面詳細的標簽、簡化的電池結(jié)構(gòu)、易于分離的設(shè)計，以及采用可逆的粘合劑將解決鋰離子電池回收面臨的大部分問題。
研究人員還提出了如何制定此類法規(guī)的建議，建議擴大電池生產(chǎn)廠商的責任范圍以及回收報廢電池產(chǎn)品的義務(wù)，并將促使其采用有效回收的方法。
