胡程 ，王靜 ,2，曾麗 ,2，王鴻斌 ,2，詹雅智 ，楊振東 ,2

（1.成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.四川省城市固廢能源與建材轉(zhuǎn)化利用技術(shù)工程研究中心，四川 成都 610106）

目前，我國是世界最大的鋰電池消耗和生產(chǎn)制造基地[1]。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國新能源汽車累計銷售量在2021 年達到了352 萬輛，較2020 年增加了157%，占全球新能源汽車市場份額52%[2]。同時，新能源汽車較于化石燃料具有巨大減碳價值，極大提升了動力鋰離子電池需求量[3]。然而，鋰離子電池壽命極其有限，車用鋰離子電池平均壽命僅為3～8 年，其大規(guī)模使用也導(dǎo)致其報廢量呈逐年遞增的趨勢。張淑英等[4]基于蒙特卡洛模擬預(yù)測，到2025 年，我國動力電池報廢量將達到150 萬組，共計131 萬t；另有報告指出，專家預(yù)計在未來5 年，平均每年動力電池的退役量約為20～30 GWh/16 萬t，至2026 年退役量將總共超過142.2 GWh/92.6 萬t[5]。

動力電池富含鋰、鈷、鎳等，對其進行資源化回收，不僅能充分利用動力電池殘值，帶來可觀經(jīng)濟效益，還可減緩金屬泄露造成環(huán)境壓力，是動力電池綠色處置重要途徑[6]。為指導(dǎo)動力電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國家各部委相繼出臺多項廢舊電池回收相關(guān)政策，提出要加強動力電池生產(chǎn)、使用、回收管理體系，大力發(fā)展動力電池產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟。本文對廢舊動力鋰離子電池正極材料回收現(xiàn)有工藝進行梳理，探討生物法回收在廢舊動力鋰離子電池資源化處置上面臨機遇和挑戰(zhàn)，并提出其應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢，以此為廢舊動力鋰離子電池綠色處置提供參考借鑒。

1 動力鋰離子電池的主要組分

表1 展示了鋰電池主要組成、類型以及對應(yīng)功能[7-10]。廢舊動力鋰離子電池主要包含正極、負極、電解液、隔膜和外殼，其中正極材料在鋰電池中市場容量最大，約占鋰電池成本30%[7]。最常用正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料(鎳、鈷和錳的聚合物)，其性能是影響動力鋰離子電池性能直接因素。負極材料中主要有碳負極材料和非碳負極材料，常用材料有天然石墨和人造石墨，是鋰離子和電子載體，起著能量儲存與釋放作用，在電池成本中，負極材料約占5%～15%。通過將正極材料磷酸鐵鋰等粉末均勻涂在鋁箔集流體表面，由聚合物粘接劑聚偏氟乙烯（PVDF）作用下構(gòu)成材料，將石墨涂于銅箔集流體表面構(gòu)成其負極材料[11]。電解液一般由鋰鹽和有機溶劑組成，其中所用鋰鹽一般為LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2等物質(zhì)，多數(shù)易水解并且熱穩(wěn)定性較差，而有機溶劑則一般為碳酸乙烯酯（EC)和碳酸丙烯酯(PC)等環(huán)狀碳酸酯或碳酸二甲酯和碳酸二乙酯等線性碳酸酯。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，維持動力鋰離子電池獲得高電壓、高比能。動力鋰離子電池隔膜一般采用高強度薄膜化聚烯烴多孔膜，主要由聚乙烯和聚丙烯制成，在動力鋰離子電池電解反應(yīng)時用以將正負兩極分隔開，防止正負極接觸而短路。動力鋰離子電池外殼有不銹鋼、鋁、鋁塑膜等，質(zhì)量分數(shù)為20%～25%，含F(xiàn)e，Ni，Al 等元素，主要是為了保護電池內(nèi)部材料，增加外殼強度保護層[12]。根據(jù)電池網(wǎng)以及工信網(wǎng)等相關(guān)報道，2022 年上半年，在廢舊動力鋰離子電池中，正極材料產(chǎn)量73 萬t；負極材料產(chǎn)量達到55 萬t；電解液產(chǎn)量達到34 萬t；隔膜產(chǎn)量總計達到56 億/m2。同時，根據(jù)上海有色金屬網(wǎng)報告所得各材料價格，得出動力鋰離子電池組分用量和價格對比(表2)，發(fā)現(xiàn)廢舊動力鋰電池正極材料回收在綜合產(chǎn)量和成本兩個方面，具有極高經(jīng)濟價值和環(huán)保意義。

表2 動力鋰離子電池組分用量和價格對比Table 2 Comparision of power lithium-ion batteries’ component dosage and price

2 廢舊動力鋰離子電池回收預(yù)處理

對廢舊動力鋰離子電池回收處理前，電池內(nèi)部本身可能還會含有剩余電量，由于電池內(nèi)部含有多種材料，直接處理電池效率并不高，因此需要對廢舊動力鋰離子電池進行預(yù)處理后再進行分離，避免在大規(guī)模處理時造成快速放電，導(dǎo)致爆炸等不利后果[13]。為保證回收資源最大化利用，應(yīng)按照廢舊動力鋰離子電池剩余容量分別進行處置。一般情況，廢舊動力鋰離子電池容量低于80%時開始退役，容量處于30%～80%采用梯次利用方式進行回收處置，低于30%則采取預(yù)處理措施，利用物理、化學(xué)等方法對其進行拆解回收[14]。最后再通過火法、濕法和生物法等冶金方法對廢舊正極材料進行深度回收利用[15]。

2.1 梯次利用

廢舊動力鋰離子電池梯次利用分為三個階段。第一階段是在進行梯次回收前，先要對電池容量、性能等方面性能進行評估。鄭旭等[16]著重對動力電池荷電狀態(tài)（SOC）估算、動力電池健康狀態(tài)（SOH）估算等動力電池梯次利用關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，指出在配對重組后，通過梯次利用方法將其應(yīng)用于其它領(lǐng)域有較低電池性能要求中，以最大限度降低廢舊動力電池回收成本，提升電池的生命周期。于璐等[17]采取熵權(quán)-TOPSIS和層次分析方法對電池在進行梯次利用時其安全性能進行分析，發(fā)現(xiàn)該方法能進一步提高電池性能評估安全性。第二階段是廢舊動力鋰離子電池分選與重組階段。由于回收后廢舊動力鋰離子電池具有較多安全風(fēng)險點，因此在回收應(yīng)用前需要對其進行精確安全性檢測。首先檢查電池外觀是否完整，然后分別用電壓表和內(nèi)阻測試儀測量電壓和內(nèi)阻，至其安全性能基本參量全部達標(biāo)后才可進行下一步檢測。此外，隨著電池使用年限增長，電池能量特性會逐漸衰減，不同廢舊動力鋰離子電池差異較大，因此為達到梯次利用處置要求并實現(xiàn)廢舊動力鋰離子電池再回收利用價值最大化，需要通過其基本參數(shù)挑選出具體較好性能一致性的電池[18-20]。謝樂瓊等[21]提出了一種新興鋰離子篩選方法—串聯(lián)充放電篩選法，該方法能快速簡單處理篩選數(shù)據(jù)，同時指出放電終止電壓最適合作為一致性篩選指標(biāo)，對同組電池重組后再進行梯次利用能有效提高其精度。高崧等[22]通過采取 K-means 聚類算法將退役動力電池進行重組，計算動態(tài)時間彎曲距離，結(jié)合所得電池的開路電壓和內(nèi)阻特性，極大提高退役動力重組電池間一致性。第三階段是對分選重組處理后廢舊動力鋰離子電池進行具體應(yīng)用。據(jù)相關(guān)研究，梯次利用后的動力電池目前主要應(yīng)用于充電站、通信基站、光伏電站和用戶側(cè)儲能等不同儲能場景[14]。魏梓軒等[23]采用皮爾遜法對在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作用下的梯次利用動力電池健康狀態(tài)進行了相關(guān)系數(shù)計算，并建立相應(yīng)評估模型，研究結(jié)果表明：在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)條件下梯次利用電池健康狀態(tài)的預(yù)測較傳統(tǒng)而言更為精確。張文偉[24]系統(tǒng)研究了梯次電池在通信基站儲能方面具體應(yīng)用，表明此應(yīng)用能有效節(jié)約成本，緩解環(huán)境壓力。許林杰[25]深入探討了梯次磷酸鐵鋰電池應(yīng)用與電動叉車領(lǐng)域，通過分析該電池與傳統(tǒng)鉛酸電池性價比，有效驗證了梯次磷酸鐵鋰電池應(yīng)用可行性。目前，國內(nèi)外也對于廢舊動力鋰離子電池進行梯次回收愈加重視，積極探索動力鋰離子電池梯次回收商業(yè)模式。日本、美國等國家已經(jīng)推行了相關(guān)商業(yè)性質(zhì)項目落實實施，中國也正在逐漸完善相關(guān)的法律法規(guī)政策，有部分企業(yè)已開始利用動力電池梯次回收進行商業(yè)化模式[26]。

然而，廢舊動力鋰電池梯次利用仍然存在瓶頸。第一，目前對于廢舊動力離子電池梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展不成熟。例如在開發(fā)拆解技術(shù)方面就存在著極大挑戰(zhàn)，大部分企業(yè)會選擇用人工拆解的辦法對其回收，但這一辦法不僅顯著增加成本資金，同時也對其挑選人員和儀器等方面提出較高要求[27]。第二，梯次利用處置后動力鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域較少，加之對于一些小型便攜式的動力鋰離子電池在經(jīng)過梯次利用后所耗費的成本遠大于其本身能產(chǎn)生的經(jīng)濟價值[28]。第三，梯次電池檢測多基于深度充放電方式，檢測效率低，并且也沒有充分考慮電池老化問題[28]。因此，未來在廢舊動力鋰電池梯次利用研究上，需進行技術(shù)創(chuàng)新，以解決目前在處理過程中所面臨問題。

2.2 預(yù)處理

經(jīng)過梯次利用處理后，電池含量低于30%廢舊動力鋰離子電池仍未及時處理，因此需要對電池進行完全放電后再拆解回收等預(yù)處理操作，為接下來回收提供安全條件。預(yù)處理方法大致分為機械預(yù)處理，化學(xué)試劑預(yù)處理和高溫煅燒前處理。

2.2.1 機械預(yù)處理

機械預(yù)處理是一種動力鋰離子電池分離常用方法，通過物理研磨放電后廢舊動力鋰離子電池，達到電池材料分離的效果。通常，利用刀片式破碎機、錘磨機等機械研磨廢舊動力鋰離子電池，其間產(chǎn)生熱能等一系列能量，促進電極材料產(chǎn)生反應(yīng)，將原先富集在鋁箔片上的鋰化合物轉(zhuǎn)變?yōu)辂}類[29]。胡中求等[30]利用球磨預(yù)處理對銅冶煉煙灰中的砷和有價金屬進行分離，結(jié)果得出：采用球磨預(yù)處理較未球磨預(yù)處理，砷分離浸出效果由56%左右降至33%左右，極高效分離出砷與有價金屬。然而，這種方法會產(chǎn)生噪音，以及一些污染性氣體對環(huán)境造成污染，也不能完全保證材料完全分離。

2.2.2 化學(xué)試劑預(yù)處理

化學(xué)試劑預(yù)處理是指利用二甲基亞砜（DMSO）等有機溶劑溶解粘結(jié)劑PVDF，將正極中鋁箔和有正極材料進行分離處理。ZENG 等[31]采用一種新興加熱離子液體的方法對PVDF 粘接劑進行溶解，實驗結(jié)果表明：在時間為25 min，攪拌速度為300 r/min，以及溫度為180 ℃條件下，PVDF溶解率高達99%。此方法具有易操作、能耗低等優(yōu)點，但因有機溶劑具有毒性且易揮發(fā)，導(dǎo)致后續(xù)處理復(fù)雜[32]。

2.2.3 高溫煅燒前處理

高溫煅燒前處理主要是指在溫度處于150～500 ℃的條件下，碳和聚偏氟乙烯（PVDF）等有機材料分解，從而使得活性材料分離。孫亮[33]采用真空熱解對廢舊鋰離子電池正極材料進行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在溫度為600 ℃，壓強不高于1.0 kPa，時間在30 min 條件下，有機粘結(jié)劑PVDF 幾乎完全去除，從鋁箔上分離出大部分正極材料，鋁箔保持完好。此法較其他兩類方法操作更為便利，但其設(shè)備價格昂貴，同時也會排放有毒氣體對環(huán)境造成威脅。

3 廢舊動力鋰離子電池正極材料主要回收方法

目前，對大多數(shù)在經(jīng)過預(yù)處理后分離得到的正極材料，需通過進一步冶金方法從中回收金屬物質(zhì)。其中，廢舊動力鋰離子電池正極材料回收金屬方法大致分為火法回收、濕法回收和生物法回收。

3.1 火法回收

火法冶金回收是一種將放電后廢舊動力鋰電池放置在溫度一般高于1000 ℃熔煉爐中，直接采用高溫焙燒提取金屬單質(zhì)或化合物的技術(shù)，其大多數(shù)金屬元素來自礦石或者城市廢物流[34]。其主要通過分解去除廢舊鋰離子電池正極材料中殘留隔膜、黏結(jié)劑等有機物，導(dǎo)致其金屬材料被氧化還原，最后熔點較低金屬轉(zhuǎn)化為合金，沸點較低金屬化合物通過冷凝進行相應(yīng)回收。與其他方法相比，火法冶金回收不需要通過機械拆解等物理方法拆解，有效避免因機械處理不當(dāng)引發(fā)安全問題產(chǎn)生[35]。袁文輝等[36]采用還原熔煉法將失效鋰離子電池放置在溫度為1600 ℃直流電弧爐中，經(jīng)過1.5 h 熔煉，最終得出鈷和銅回收率分別達到78.63%和81.54%，并指出爐渣中機械在熔煉后存在一部分銅、鈷等金屬小顆粒，造成約20%金屬虧損。XIAO 等[37]采用一套法亞石爐渣系統(tǒng)來減少鋰廢電，研究結(jié)果表明，在爐渣成型機與電池比為4∶1，溫度為1723 K 的情況下，經(jīng)過30 min冶煉，最終得到Co 回收率達到98.83%，Ni 回收率達到98.39%，Cu 回收率達到93.57%。FU 等[38]利用微波碳熱還原和浸出相結(jié)合對廢鋰電池進行處理，實驗結(jié)果表明：在FCG-15 型微波馬弗爐中，持續(xù)通入流量為60 cm3/min 高純氮氣進行焙燒實驗，實驗結(jié)果表明，與未處理樣品相比，錳、鎳、鈷、鋰的浸出率分別達到96.73%、97.65%、97.85%和99.68%，浸出率得到大幅度提升。

火法回收具有易操作、回收流程短、可直接回收等優(yōu)點，利用火法回收的方法對可不同類型廢舊鋰離子電池進行混合處理，效率較高。然而在實際應(yīng)用場景中，該回收方法因采用高溫處理，會產(chǎn)生產(chǎn)生大量有害性氣體，對生態(tài)環(huán)境造成污染。同時在處理過程中，廢舊動力鋰離子電池中部分金屬鋰、鋁等金屬元素會轉(zhuǎn)化未爐渣，導(dǎo)致最終金屬利用率低，回收金屬經(jīng)濟成本增加。因此，火法回收耗費能源量大，實際產(chǎn)生經(jīng)濟效益并不高，應(yīng)用工藝也較少，目前主要應(yīng)用公司僅有比利時Umicore、瑞士BATREC 和日本Mitsubishi 等公司[39]。

3.2 濕法回收

濕法回收是將廢舊鋰電池破碎后溶解，然后利用合適的化學(xué)試劑，通過選擇性分離浸出溶液中金屬元素，產(chǎn)出高品位鈷金屬或碳酸鋰等，直接進行回收[40]。鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料通常為濕法冶金回收對象[36]。濕法冶金應(yīng)用也十分廣泛，現(xiàn)有很多學(xué)者對濕法冶金進行了大量實驗研究。杜璞欣等[41]指出酸浸沉淀或者萃取法能夠大大提出浸出效率，同時該技術(shù)對設(shè)備和能耗要求較低。梨華玲等[42]著重對金屬的分離提取以及再合成利用和浸取動力學(xué)機理進行研究，總結(jié)出自動化拆解以及化學(xué)純化等重要技術(shù)。徐政和等[43]提出浸出方式為低共熔溶劑浸出處理廢舊鋰離子電池，此溶劑由氫鍵供體和受體共同組成低共熔化合物，能較好溶解大多金屬氧化物，具有極大經(jīng)濟效益和環(huán)保意義。

濕法回收涉及前期預(yù)處理，正極材料浸出、金屬元素分離以及金屬產(chǎn)物再合成四個階段。預(yù)處理是為了分開廢舊鋰電池外殼、鋁銅箔以及正負極極粉等物質(zhì)，減少在后續(xù)處理過程難度并且降低其成本。正極材料浸出方式通常采用化學(xué)浸出，化學(xué)浸出又包含酸浸和堿浸。由于廢舊鋰離子電池正極材料多為金屬氧化物，酸和堿都能將金屬氧化物中的金屬以離子形態(tài)浸出，最后通過沉淀、溶劑萃取等方式實現(xiàn)金屬回收，因此可采用無機酸浸、有機酸浸、氨浸等化學(xué)浸出方法對有價金屬物質(zhì)進行提煉。SWAIN 等[44]采取H2SO4-H2O2體系，研究了廢舊鋰離子電池正極材料中鈷和鋰較佳浸出條件。結(jié)果顯示，在設(shè)置固液比為100 g/L，溫度為75 ℃，5%體積H2O2，2 mol/L H2SO4，在浸出30 min 后，鈷浸出率達到93%，同時鋰浸出率也達到了94%。ZHOU 等[45]采用蘋果酸，在外界超聲共同作用下，對鈷酸鋰正極材料進行浸出，研究結(jié)果表明：在蘋果酸濃度為1.5 mol/L、超聲功率為95 W 等較合適條件下，正極材料中的鋰和鈷浸出率達到 98.13%和98.86%。金屬元素分離主要是指借助2-乙基己基磷酸等[46]萃取劑進行溶劑萃取、或氫氧化鈉等[47]沉淀劑進行化學(xué)沉淀亦或采用離子交換法等[48]一系列方法，將鈷、鎳、鋰、錳、銅等金屬元素回收利用。金屬產(chǎn)物再合成是利用浸出階段分離出的金屬離子種類不同，再次合成更加具有價值的金屬產(chǎn)物。

與火法回收相比，在濕法回收過程中使用強酸強堿等物質(zhì)，產(chǎn)生化學(xué)試劑二次污染。同時，利用濕法回收對廢舊動力鋰離子電池處理效率不高，處理過程較為繁雜。然而，濕法回收廢舊動力鋰離子電池應(yīng)用十分廣泛。目前，中國格林美(GEM)、邦普（BRUNP)、英國AEA Technology、加拿大 Retriev 和美國Technologies 等企業(yè)均采用濕法回收工藝提取正極材料中的金屬物質(zhì)[8]。通過火法回收和濕法回收聯(lián)合回收處理，也能夠綜合二者方法優(yōu)勢點，極大提高有價金屬回收率[49]。

3.3 生物法回收

生物法回收廢舊鋰電池是一種新興的回收工藝，其利用微生物菌類代謝作用，對廢舊鋰離子電池正極活性物質(zhì)進行選擇性浸出回收鈷、鎳等金屬元素。生物法回收主要分為直接浸出和間接浸出[50]。直接浸出主要是指微生物代謝產(chǎn)生無機酸，如硝酸與亞硝酸、硫酸與亞硫酸、碳酸等，能夠弱化礦物結(jié)構(gòu)，釋放金屬離子；或者產(chǎn)生絡(luò)合劑（例如有機酸），如草酸、檸檬酸、蘋果酸、葡糖酸、琥珀酸、氨基酸、核酸和糖醛酸等可以通過成鹽反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)溶解金屬。間接浸出機制主要是微生物呼吸作用發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，從而破話金屬化合物原有結(jié)構(gòu)。具有代表性的微生物包括氧化亞硫鐵桿菌（Thiobacillus ferrooxidans,T.f）和氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans,T.t)兩類。氧化亞鐵硫桿菌能產(chǎn)生三價鐵離子，加速亞鐵離子氧化；而氧化硫硫桿菌則具有快速氧化單質(zhì)硫以及還原態(tài)硫化物功能。生物法回收技術(shù)最大特點就是環(huán)境友好，成本較低，引起眾多學(xué)者進行深入研究。辛寶平等[51]利用氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫菌組成混合菌，在硫磺淋濾體系和在硫磺+黃鐵礦組合體系中對廢舊鋰離子電池中鈷的生物淋濾機制進行深入研究，結(jié)果顯示初始亞鐵離子濃度在45 g/L，固液比為3%，初始pH 值在1.5～2.5，振蕩過程中控制溫度為35 ℃的條件下，氧化亞鐵硫桿菌對廢舊鋰離子電池的浸出效果最好。鄧孝榮等[52]采用具有高酸性的氧化亞鐵硫桿菌對廢舊鋰離子電池進行了浸出，結(jié)果表明震蕩條件、接種量等因素不會對浸出產(chǎn)生過大的影響，并且金屬鈷在較佳浸出條件下的浸出率為47.6%。HOREH 等[53]以黑曲霉為原料，采用含電池粉的蔗糖培養(yǎng)基，將培養(yǎng)完成后的菌株接種到培養(yǎng)基上，放置于搖床培養(yǎng)箱中進行生物浸出，對廢舊鋰離子電池中不同金屬浸出效果進行研究。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：鋰和銅的浸出率較高，分別達到95%和100%；然而，錳的浸出率僅有65%。同時，研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸也能明顯提高黑曲霉生物浸出效果，具有極高利用價值。

總體來看，相比火法回收產(chǎn)生大量有毒性氣體污染環(huán)境而言，生物法在生態(tài)層面造成的直接污染小，對環(huán)境更為友好。同濕法回收過程中需要消耗大量化學(xué)藥劑相比，生物法工藝流程相對溫和，利用微生物作用可達到同等效果，不需要消耗過多化學(xué)試劑，耗酸量較少，減少了大量藥品消耗，因此成本較低。同時，生物法回收廢舊鋰電池并不需要過多實驗設(shè)備和設(shè)施，對能源消耗較少。但是生物法目前也面臨著許多技術(shù)瓶頸。首先，在回收時間上，培養(yǎng)和利用微生物菌種需要大量時間和周期，其產(chǎn)生反應(yīng)時間較長，浸出效率不高。盡管已有研究通過優(yōu)化工藝條件后，浸出效率得到一定提升，但仍需對時間、周期較長問題進行進一步研究。賴延清等[54]將淀粉作為還原劑，利用淀粉在一定條件下可水解為還原性單糖性質(zhì)，對有價金屬浸出率外界影響因素進行了研究，結(jié)果表明最佳浸出時間為120 min，Li、Ni、Co、Mn 浸出率都達到90%以上。周濤等[55]對不同條件下蘋果酸浸出液對鋰、鈷等有價金屬元素浸出率影響進行了研究，發(fā)現(xiàn)較佳反應(yīng)時間為30 min 時，鋰、鈷、鎳、錳金屬元素均達到了90%以上。ZENG 等[56]探究了在催化劑條件下，Cu、Ag 對正極材料的有價金屬Co 進行生物浸出回收影響，指出在浸出6 d 后，Co 幾乎完全被浸出，浸出率高達99.9%，此外，微生物對生長條件要求十分苛刻，pH 值、溫度等外界因素極易影響微生物活性，其適應(yīng)環(huán)境能力較差、活性易受擾動，對所處理微生物材料要求也較高。目前，火法回收和濕法回收都在工業(yè)上均有所應(yīng)用[57]，但對與相關(guān)生物法處理廢舊鋰電池的研究多集中在實驗室范圍內(nèi)，難以將此法高效廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，使用的范圍極其有限。

生物法由于耗酸量少、常溫常壓和操作方便等優(yōu)點，同時，其具有環(huán)境友好、成本低廉的特點，符合綠色發(fā)展理念，具有良好應(yīng)用前景。然而，生物法仍面臨難以大規(guī)模推廣使用等問題，因此，針對目前生物法對廢舊動力鋰離子電池正極材料進行生物浸出所存在問題，除了需要優(yōu)化目前工藝條件外，深入研究溫度、pH 值等因素改變對微生物菌種處理規(guī)?；瘧?yīng)用處理周期和效率的影響機制尤其重要。其次，應(yīng)考慮利用有機固廢作為碳源，降低成本為微生物菌種生長發(fā)育提供必須的營養(yǎng)物質(zhì)，為生物代謝和細胞組裝提供能量和原材料，確保微生物活性及浸出反應(yīng)的有效性。最后，馴化高效功能微生物對廢舊動力鋰離子電池中金屬元素協(xié)同浸出，提高微生物環(huán)境抗逆能力，維持反應(yīng)過程中相對穩(wěn)定性，是探究可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)方法之關(guān)鍵。

4 結(jié)論與展望

隨著新能源市場逐年擴大，作為其核心的動力鋰離子電池市場產(chǎn)急劇增長，對廢舊動力鋰離子電池回收具有極其重要經(jīng)濟價值和社會價值。在對廢舊動力鋰離子電池進行梯次利用和預(yù)處理后，正極材料回收主要包括火法回收、濕法回收、生物法回收三個方面?；鸱ɑ厥湛芍苯踊厥諒U舊動力鋰離子電池，但在回收后仍存在鋰、錳和石墨不易回收問題，實際產(chǎn)生經(jīng)濟效益不高，同時，因其特殊處理方式，回收后會產(chǎn)生大量污染性氣體，對生態(tài)環(huán)境造成威脅。濕法回收回收率高，十分符合當(dāng)前工業(yè)化處理的要求，但其處理方法較為單一，不能滿足電池回收需求，并且其需用大量酸、堿，會產(chǎn)生化學(xué)試劑二次污染，加大后續(xù)處理難度。生物法雖具有浸出率低、合適菌種難以進行培養(yǎng)等缺點，但較于其他方法而言，其對生態(tài)環(huán)境污染較小且更加經(jīng)濟，最符合當(dāng)今低碳環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟背景。在國家助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，推進綠色發(fā)展大前提下，運用生物法回收處理廢舊動力鋰電池更是未來發(fā)展主要方向[58]。在未來研究中，針對生物法回收目前存在的挑戰(zhàn)，應(yīng)化挑戰(zhàn)為機遇：不斷優(yōu)化工藝條件，深入探討溫度、pH 值等因素對微生物菌種影響；將有機固廢作為碳源，提供微生物菌種生長發(fā)育所需營養(yǎng)物質(zhì)；馴化高效功能微生物對廢動鋰電池中金屬元素協(xié)同浸出?？傊?，要注重廢舊動力鋰離子電池回收過程中資源化和綠色化，對生物法面臨的技術(shù)難題進行深入探討，推動生物法對廢舊動力鋰離子電池資源化處置技術(shù)發(fā)展。