锂离子电池回收与资源化技术

退役锂离子电池关键材料回收与资源化再生技术在支撑社会可持续发展和环境友好技术方面有十分重要的地位，已成为国际相关领域的研究热点。本书结合国内外锂离子电池技术及电动汽车发展现状与趋势，基于锂离子电池回收与资源化驱动因素及其关键材料失效机理分析，系统介绍了锂离子电池电极材料回收与资源再生综合利用技术、电解液回收与无害化技术、电池回收效益成本与市场可行性分析等，并对电池回收领域的学术动态解析、机遇与挑战进行了总结展望。本书结构清晰，由浅入深，可供动力电池上下游企业和相关科研单位的人员参考，也可作为高等院校新能源材料与器件、环境工程、化学化工、化工冶金等专业师生的教学和学习参考书。

序
前言
第1章 锂离子电池回收与资源化驱动因素 1
1.1 环境污染减量 2
1.1.1 电池回收处理方式 2
1.1.2 环境污染减量与管控 3
1.2 经济效益驱动 8
1.2.1 退役锂离子电池回收的经济性分析 8
1.2.2 电池回收经济模型与收益评估 10
1.2.3 资源回收经济效益现状 13
1.3 战略资源定位 14
1.3.1 钴 14
1.3.2 锂 16
1.3.3 镍 18
1.3.4 锰 20
1.3.5 锂离子电池关键电极材料资源性分析 20
1.4 政策标准引导 21
1.4.1 国外政策 21
1.4.2 国内政策 24
参考文献 29
第2章 锂离子电池关键材料失效机理分析 32
2.1 锂离子电池失效现象及检测分析 32
2.1.1 失效现象 32
2.1.2 失效检测分析 34
2.1.3 失效分析流程设计 38
2.2 电极材料失效机制 38
2.2.1 正极材料失效机制分析 39
2.2.2 负极材料失效机制分析 48
2.2.3 电解液及隔膜失效机制 53
2.3 失效机制与回收利用之间的耦合关联 57
2.3.1 正极材料的耦合关联 58
2.3.2 其他材料的耦合关联 63
参考文献 64
第3章 锂离子电池正极材料回收处理技术 68
3.1 通用回收技术 68
3.1.1 火法冶金回收技术 68
3.1.2 湿法冶金回收技术 72
3.2 可降解有机酸绿色回收技术 77
3.2.1 螯合功能有机酸 79
3.2.2 还原功能有机酸 86
3.2.3 沉淀功能有机酸 90
3.2.4 其他有机酸 91
3.3 高效复合联用技术 97
3.3.1 熔盐焙烧法 98
3.3.2 机械化学法 106
3.3.3 其他回收技术 109
参考文献 113
第4章 锂离子电池正极材料资源再生综合利用技术 117
4.1 锂离子电池前驱体及材料再生制备技术 117
4.1.1 固相合成法 118
4.1.2 水热合成法 121
4.1.3 溶胶凝胶法 123
4.1.4 电沉积再生法 125
4.2 资源高值化综合利用技术 128
4.2.1 材料精细加工制备 129
4.2.2 新型功能材料合成 130
4.3 电池材料短程修复技术 133
4.3.1 高温原位修复 133
4.3.2 电化学补锂 136
4.3.3 其他直接修复技术 137
参考文献 139
第5章 锂离子电池负极材料回收与资源化综合利用技术 143
5.1 引言 143
5.2 锂离子电池负极材料回收技术 144
5.2.1 负极材料深度净化技术 144
5.2.2 负极材料选择性提锂技术 146
5.3 锂离子电池负极材料资源化再利用技术 151
5.3.1 再生锂离子电池负极材料 152
5.3.2 再生超级电容器电极材料 161
5.3.3 再生环境吸附及功能材料 166
5.4 总结与展望 188
参考文献 189
第6章 锂离子电池电解液回收与无害化技术 194
6.1 锂离子电池电解液的组成和危害 195
6.1.1 电解液的组成 195
6.1.2 电解液的危害 195
6.2 锂离子电池电解液回收技术 196
6.2.1 真空蒸馏法 197
6.2.2 碱液吸收法 199
6.2.3 物理法 201
6.2.4 萃取法 204
6.2.5 其他方法 218
6.3 总结与展望 222
参考文献 221
第7章 锂离子电池全生命周期环境足迹评价 224
7.1 环境足迹理论体系与评价方法 224
7.1.1 生命周期评价的基本方法 224
7.1.2 环境足迹和足迹家族评价体系 227
7.1.3 锂电池环境性分析及环境足迹评价 229
7.1.4 锂离子电池环境足迹软件平台设计 230
7.2 锂离子电池足迹家族生命周期评价及应用 231
7.2.1 目标范围与定义 231
7.2.2 评价对象清单分析 232
7.2.3 环境足迹分析：碳足迹 239
7.2.4 环境足迹分析：水足迹 246
7.2.5 环境足迹分析：生态足迹 246
7.2.6 综合分析评价 256
7.3 足迹家族计算的软件实现 256
7.3.1 软件系统介绍 257
7.3.2 软件运行环境 257
7.3.3 系统功能模块 258
参考文献 264
第8章 动力电池环境评价与实例分析 267
8.1 典型二次电池环境影响评价概况 267
8.1.1 二次电池环境影响评价 267
8.1.2 不同类型动力电池的环境影响 269
8.1.3 基于环境评价结果的分析 271
8.2 典型二次电池生命周期环境评价方法 273
8.2.1 生命周期评价含义与技术框架 273
8.2.2 生命周期评价相对应的标准方法体系 275
8.2.3 本研究的计算机辅助系统以及生命周期评价方法体系 276
8.2.4 相应环境潜在风险评估 280
8.3 动力电池环境评价实例研究 285
8.3.1 目的与范围定义 285
8.3.2 清单分析 286
8.3.3 环境影响评价 291
8.3.4 评价结果与讨论 294
8.3.5 不确定性分析与探讨 296
参考文献 298
第9章 动力电池回收效益成本与市场可行性分析 299
9.1 电池回收的经济性分析 299
9.1.1 废旧锂离子电池的种类与构成 299
9.1.2 锂离子电池回收的经济性分析 300
9.1.3 锂离子电池回收经济性分析的总结与补充 304
9.2 电池回收的工业可行性分析 304
9.2.1 动力电池回收现状分析 304
9.2.2 动力电池回收的可行性分析 306
9.2.3 电池回收工业处理现状 309
9.2.4 电池回收工业的成本分析 310
9.3 锂离子电池回收的市场可行性 314
9.3.1 动力电池回收供给与需求平衡 314
9.3.2 动力电池回收市场规模与空间 317
9.3.3 动力电池回收市场的宏观政策支持 321
9.3.4 未来动力电池回收市场趋势 322
9.4 锂离子电池回收技术的效益成本核算分析 327
参考文献 328
第10章 学术动态解析、机遇挑战和前景展望 330
10.1 国内外二次电池回收专利发展态势分析 330
10.1.1 数据来源与检索方法 330
10.1.2 全球专利地域分布及申请趋势分析 331
10.1.3 重要专利申请人国别及专利布局态势 334
10.1.4 专利申请技术构成 335
10.2 国内外二次电池回收文献解析与思考 338
10.2.1 数据来源与检索方法 338
10.2.2 全球文章发表趋势分析 339
10.2.3 主要文献发表国家/地区 339
10.2.4 全球文献发表主要机构及作者统计分析 341
10.2.5 文献发表技术构成分析 342
10.2.6 高被引频次文献分析 348
10.3 锂离子电池回收与资源化的机遇挑战和前景展望 351
10.3.1 政策先行 352
10.3.2 技术攻关 355
10.3.3 体系完善 360
10.3.4 回收模式 361
10.3.5 环保意识 362
参考文献 363
附表典型二次电池生命周期评价清单列表 365