钴铝膜废料及废旧锂离子二次电池正极材料的回收

    

随着社会科学技术和经济文化的发展，人们对二次电池的需求量与日俱增。由于锂

离子二次电池具有高比容量、高放电电压、长循环寿命以及无记忆效应等优点，从而逐渐
成为了小型商用高档二次电池的主流产品，而且在电动汽车和电动工具等领域也具有明
显的优势。因此锂离子二次电池发展迅猛，其产量也飞速增长。但是与此同时，在锂离子
二次电池生产过程中产生的边角废料以及废旧锂离子二次电池的数量也在急剧增加，其
造成的环境污染和资源浪费已日益成为了人们关注的重大问题。从经济效益和社会效益的
角度考虑，必须对这些废料进行有效地回收和资源化。

1. 钴铝膜废料的资源化

由于制作工艺的较高要求，在锂离子二次电池正极材料的制作过程中会产生大量的

边角废料及残片，每年产生的废料可数以千吨计。这些废料的主要成份为铝箔（厚度约
0.01mm）和正极活性物质涂层（厚度约 0.08mm）。其中正极活性物质涂层中约含 88％的
正极活性材料钴酸锂，

8％的导电剂以及 4％的粘结剂[1]。因此这些钴铝膜废料是含钴量

很高的

“高价”废料。若不能对其进行有效的资源化，则势必会造成大量钴资源的浪费，并

会对环境带来很大的污染。可见对钴铝膜废料进行资源化具有重大的经济价值和社会效益
目前对钴铝膜废料的资源化可分为两大类，第一类的资源化终产物为草酸钴或氧化钴等
产物，第二类的资源化终产物为钴酸锂正极活性材料。

1.1 以草酸钴或氧化钴为终产物的资源化[2,3]

通过碱浸、酸溶、净化、沉钴等全湿法工艺流程，可从钴铝膜废料中回收得到草酸钴

或钴的氧化物，其具体操作步骤如图

1 和图 2 所示。

图

1  终产物为草酸钴的回收工艺流程图[2]

首先采用

10％的氢氧化钠溶液浸泡钴铝膜废料，由于铝是两性元素，因此碱浸可使

大部分的铝元素进入溶液，此过程中铝的浸出率达到

94.84％，剩下的不溶于碱液的钴酸

锂则全部进入碱浸渣；在酸溶过程中，采用的是硫酸－双氧水体系来浸出钴元素，钴的
浸出率可达到

99.66％。但是在酸溶过程中也会有部分的 Al 元素和 Fe 元素浸出，为了提

高回收后产品的纯度，则需采用中和水解法进行净化，从而使得

Al 元素和 Fe 元素形成

氢氧化物沉淀而被除去，溶液中只剩下

Co 离子；用草酸铵作为沉钴剂，其沉钴率可达到

97.52％。采用此工艺对钴铝膜废料进行资源化后，钴的直收率为 95.75％，铝的直收率为
94.84％，所得氢氧化铝可达到化学纯试剂标准，所得草酸钴产品也达到了国内企业标准。