效的镍镉和镍氢电池以及历年的累积和生产废品，我国二失效次电池的总量极为惊人。而锂离子电池含有约的的和的，其所含的钴几乎是我国矿产钴平均含量的倍。此外，镍氢电池含有约的镍的钴及的轻稀土金属镍镉电池含有约的镍的钴及的镉。正如前述，仅年用于小型二次电池生产的钴约镍约万，而这相当于万钴土矿的开采量或我国年的自给矿产钴的产量以及我国的镍产量。显然，失效二次电池的回收利用相当于座大型有色金属矿山的开发，如按年月日上海金属交易所的金属价格镍万元吨钴万元吨计算，则失效二次电池中镍钴价值高达亿元。传统的经济增长方式已不能满足国民经济的可持续发展要求，而废旧锂离子电池的资源循环利用项目建设，可望为我国紧缺金属二次资源的循环利用提供范例。目前，有色金属工业的主要增长方式是靠扩大采选冶企业的规模，其矿石能源和水资源消耗也相应增加，大大提高了对大气水资源等环境保护难度，如年我国有色金属工业产生了万固体废物，历年堆存的固体废物已高达亿。传统的镍钴冶金工业也不例外。显然，传统的生产增长方式已越来越难以满足国民经济的可持续发展要求，必须开辟新的经济发展模式。然而，资源循环可以大幅度降低金属生产的能源。以有色金属工业为例，每生产原生有色金属，平均需要开采矿石，而利用再生有色金属，能源节约，生产成本降低。以再生铝为例，其能耗仅为原铝生产能耗的，再生铜的能耗也仅为原生铜生产能耗的。废旧锂离子电池的钴金属含量高达，是我国伴生矿产钴含量的倍以上，其资源循环不仅可以节约大量的镍钴矿产资源，而且可以大幅度降低能源消耗，保护生态环境。没有任何种新工艺新设备能像资源循环利用这样，在节约资源减少能耗和改善环境方面取得如此明显的效果。因此，早期工业化国家正是基于资源能耗环境等方面的考虑，早已经初步构建了有色金属的资源循环体系。但除铝铜及铅的资源循环有较大进展外，目前我国尚未建立其它有色金属，特别是我国紧缺金属二次资源的资源化循环利用体系，其原因在于缺乏能满足处理二次资源物料处理时经济性生态性高效性综合性等基本要求的支撑技术。综上所述，以废旧锂离子电池为对象进行资源化循环利用研究，并建设座年处理吨的废旧锂离子电池及其相关废料的示范基地对于缓解我国紧缺的镍钴金属资源促进锂离子电池工业的可持续发展以及相关有色金属循环的支撑技术开发都具有重要意义。该领域国内外技术现状专利等情况分析包括知识产权状况，国内外技术发展趋势国内外发展现状及技术水平与国外同类产品相比较自世纪年代以来，西方国家开始立法加强废旧电池的管理回收与处理，至年月当时的美国总统克林顿签署含汞电池和可充电电池管理法令止，主要发达国家已建立了较完善的废旧电池管理体系。国内废旧电池的管理工作尚属于起步阶段，目前废旧镉镍氢镍及锂离子电池的主要去向是城乡生活垃圾场，不但浪费了大量的有价金属资源，而且严重污染环境。对于普通干电池镍镉电池的处理，日本韩国德国瑞典等曾采用火法冶金或真空蒸馏法建立了废旧干电池镍镉电池的处理工厂，但由于废旧干电池无汞化使得日韩等建立的年处理吨干电池工厂经济效益急剧下降，而德国等采用蒸馏法处理镍镉电池的工厂则将除镉后的残渣熔炼成镍铁，供给不锈钢厂。国内的中南大学曾于年与北京冶炼厂合作建成了干电池处理湿法冶金车间，但因故停产。下面着重对锂离子电池的循环利用技术进行归纳总结。日本是锂离子电池的诞生地和最大的生产国之，也是对废旧锂离子电池的资源利用研究最多的国家之，但却未见有废旧锂离子电池处理工厂的报道。等提出了萃取法分离回收锂离子电池中的新工艺，其主要工序包括破碎用机械将锂离子电池破碎后，除去外层的塑料皮和金属外壳，并电芯上拆下正极材料主要由少量有机聚合物和石墨分构成浸取工艺。等还研究了种不同的浸取剂盐酸羟胺在不同条件下的浸取动力学。很明显，随着浸取萃取出来当时，锂开始慢慢被萃入有机相。实验结果还表明相似的值条件下，系统中，的分离因子,表示两相中的分配系数比系统高出个数量级。通过分析之，经过萃取后的水分之的人口，又是移动通讯和电脑最为普及的地区之，其废旧锂离子电池的产出量大。中日韩等国都是钴消耗量大而钴资源却极为匮乏的国家。故比较而言，东亚地区的学者对废旧锂离子电池的资源化利用研究相对较多。此外，美国也有些锂离子电池拆解设备的专利报道。国内学者对废旧锂离子电池的资源利用也进行了大量研究，但大多仅报道了废旧锂离子电池正极材料或生产废料的实验室实验结果。不过，国内已有专门的锂离子电池拆解公司和从事失效二次电池及其生产废料的专门企业。清华大学的徐盛明吴芳等曾采用机械破碎分选浸出净化萃取分离结晶等流程对废旧锂离子电池的提取工艺进行了研究，并在镍氢电池锂离子电池的处理方面取得重要进展，除镁及脱油率与镍钴回收率等指标均达到了国内先进水平。佛山市邦普镍钴技术有限公司是目前国内专门进行废旧电池再利用和拆解的专业性公司。采用自行研制的拆解机对国内外电池企业的废旧镍氢锂离子电池进行拆解处理，电池的外壳和电芯部分分别外销专业厂家处理，其废旧电池处理能力已达吨月。中国科学院金属所的申勇峰华南师范大学的南俊民等也分别对废旧锂离子电池的利用进行了研究，其中南俊民还申请了拆解设备的专利。北京科技大学的王晓峰等尝试将传统的络合法与离子交换法相结合，实现了对材料中的多种金属元素的分离和回收，其中钴镍两种金属的回收率分别达到了和。北京矿冶研究总院河南科隆集团电源材料有限公司近年来也对失效二次电池及其生产废料的提取工艺进行研究，但尚未见处理废旧锂离子电池的报道。此外，中南大学东北大学四川大学哈尔滨工业大学北京理工大学等若干高等学校和科研院所都进行过废旧锂离子电池及其生产废料的处理研究。国内外专利等知识产权分析关于废旧二次电池的处理，国内外科技工作者已申请了大量专利，主要涉及火法处理和湿法处理两类。在火法处理方面，澳大利亚申请了用澳斯麦特催化转炉处理废旧二次电池的专利。澳斯麦特催化转炉是由艾萨熔炼法发展而来的，澳斯麦特公司于年曾完成了每小时处理千克的镍氢镍镉电池的半工业试验，电池不需要分类，直接投入催化转炉，具有极好的技术指标和环保特性。尽管我国已经引进多台炼铜和炼锡的艾萨熔炼炉，但艾萨熔炼炉的处理量大，很难有如此大量的废旧二次电池供应。在湿法冶金处理方面，主要采用溶剂萃取工艺，但主要的萃取剂和萃取工艺都是世纪年代开发成功的，目前只有几种工业萃取剂供选择和规模应用。故国内外的专利般仅局限于工艺参数调整等，没有根本性的大的变革。本项目承担单位已建成了年处理约吨的废旧电池及其生产废料的生产线，并已申请了项国家发明专利。因此，在废旧锂离子电池的处理工艺方面，完全可以避免现有专利的限制，并根据自己的原料体系申请知识产权保护。国内外技术发展趋势对于废旧锂离子电池的处理，火法冶金和湿法冶金技术都有些进展。典型的火法冶金工艺是澳大利亚的澳斯麦特催化转炉熔炼法。该法具有流程短环保彻底等优点，其缺点在于冶炼产品为合金或熔锍，需要进步处理或外销，且回收过程的增值低，难以实现电池行业的工业生态循环。湿法冶金工艺，即预处理浸出溶剂萃取工艺为废旧锂离子电池资源循环利用的优选流程。湿法冶炼工艺具有钴镍等等有价元素分离彻底，并可以直接制备电池工业必需的原料，甚至电极材料，所回收产品的价值高，且可实现电池工业的生态循环，其缺点是湿法处理工艺流程长，需要废水及废渣处理等严格的环保措施，以确保无二次污染产生。废旧二次电池将来应主要来自社会回收体系，但限于普通消费者的知识和环保意识，社区等收集的将是废旧锂离子镍氢镍镉以及干电池等混合电池，其彻底分类将十分困难。因此，采用选择性除杂的有价金属提取与电池正极材料的直接制备已引起国内外科技工作者的注意。韩国学者以等体系的热力学为基础，曾发明了废电池浸出液净化除出有害杂质通过成分调整用柠檬酸溶胶凝胶法共沉积焙烧干凝胶制备锂离子正极材料的新工艺。尽管该工艺的钴和锂回收率偏低，仅分别在和左右，比直接萃取分离镍钴的回收率低很多，且共沉积使用的柠檬酸等成本高，但该法简化了工艺流程，为废旧二次电池的资源循环开辟了条新思路。目前种新型的锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂具有很好的商业前景。故以和等体系热力学为基础，开展废旧二次电池的浸出选择性除杂成分调配共沉积焙烧电池材料的冶金材料体化工艺开发，对于实现电池废电池电池的工业生态循环具有重要的意义。市场需求分析现有产业规模及国家和省产业技术政策市场需求及预测主要应用市场示范基地的废旧锂离子电池资源循环利用工艺具有定的通用性，市场前景好。工程建设主要面向废旧锂离子电池及其生产废料的资源化处理，但从成本最小化和利益最大化的原则出发，由于废旧锂离子电池及其生产废料等废料的湿法冶炼工艺及设备是相似的，故即使在废旧锂离子电池原料供应不足的情况下，也可以处理废旧镍氢电池。废旧锂离子电池的回收产品由其正极材料的成分而定，主要为硫酸钴碳酸锂以及少量硫酸镍。这些都是电池材料厂等市场短缺的重要化工产品，预计在未来几十年内的市场前景都十分看好。主要使用领域的需求量及未来市场预测钴镍的主要应用领域为电池陶瓷催化剂和硬质合金等，其中二次电池的消耗量约占，仅年已消耗钴吨左右，而我国是钴资源极为匮乏而钴消耗量极大的电池生产大国，其中仅锂离子电池年增长速度仍在以上，可见钴的消费量是十分巨大的。另外，随着我国冶金化工及国防工业的快速发展，钴的消费量也正在迅速增加参见图。显然，我国未来数十年的钴需求量仍然是十分巨大的，供不应求。废旧锂离子电池的资源化循环利用示范基地的原料来源稳定，如果建立了全国性的废旧电池体系，则可以进步扩大生产规模。我国每年产生的废旧锂离子电池在五亿支以上，总重量可达万吨，且增长速度很快。另外，在电池生产过程中会产生定量的废料，包括边角余料废粉料废浆料等，据估计，目前国内电池厂家产生的废料就达吨月。废旧二次电池及其生产废料中蕴涵的镍金属计达到吨年，钴已金属计达到吨年，总回收价值约亿元人民币。如果建立了全国性的废旧锂离子电池的回收体系，则完全能满足较大规模的废旧锂离子电池资源化循环利用示范基地的原料需求。现有产业规模及国家相关产业政策废旧锂离子电池及其生产废料含有钴镍等有价金属，均属于国家紧缺的有色金属资源，如果不进行高效循环