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| 編輯推薦： |
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电动汽车发展极为迅速，2024年我国电动汽车的产销量均超过1000万辆，与之相对，大量的动力电池在不久的将来面临退役和处理，若处理不当，不但浪费了大量有价材料，而且造成巨大的环境危害。故而，锂离子电池，尤其是动力电池的回收和资源化将成为热点，同事，达到竟然的产业规模，保守估计产值将达到千亿级别。面对如此大的机遇，我们应该选择什么样的工艺路线呢？
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| 內容簡介： |
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鉴于废旧锂离子电池产生的环境污染和材料回收的潜在价值，推进其综合再利用是实现绿色化学和生态平衡的必由之路。故而，本书全面探讨了废旧锂离子电池的资源化利用，从电池的基本原理、结构特性到回收技术难点，深入分析了电池失效机制，系统介绍了梯次利用、材料再生、电解液和电极的无害化处理技术。同时，对电池回收的经济性、环境影响及政策框架进行了综合评估。本书适合从事锂离子电池回收、冶金、环保等领域相关科研人员与管理者参考，也可作为相关专业师生的学习参考用书。
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| 關於作者： |
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罗绍华汉族，1973年1月生，中共党员，博士，教授（三级），博士生导师。现任东北大学秦皇岛分校资源与材料学院院长，河北省电介质与电解质功能材料重点实验室主任。河北省三三三人才工程二层次人选、河北省优秀科技工作者、河北省教学名师、首批河北省高校黄大年式教师团队（负责人）、宝钢优秀教师奖。长期从事能量存储材料、医用材料和冶金行业大宗固废综合利用等领域的基础理论、材料体系设计与改性、制备工艺的研究工作。致力于解决制约我国低成本动力锂电池关键材料技术升级的“卡脖子”难题，满足我国新能源汽车、规模储能领域关键材料急需。针对河北省钢铁行业产生大宗工业废弃物处置困难的现状，提出冶金资源材料化和环境资源材料化新思路，开发了高附加值和高成长性产业链的产品。服务地方新兴产业，研发新型生物医用材料产品，填补了国内齿科修复材料空白，替代进口。近五年研究成果（排名第一）获得、河北省、中国发明协会、中国有色金属工业协会等设的省部级科技奖7项，其中一等奖2项。主持国家自然科学基金面上项目、河北省自然科学基金重点项目、河北省重点研发计划项目、中央高校基本科研业务费重点科技创新项目等课题22项。以第一或通讯作者发表SCI收录学术论文116篇，主编专著2部，授权第一完成人发明专利21项。
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| 目錄：
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第1章 废旧锂离子电池资源化利用概述 001
1.1 锂离子电池简介 001
1.1.1 锂离子电池基本原理与结构 001
1.1.2 锂离子电池种类与特性 009
1.2 锂离子电池的应用与发展 012
1.2.1 锂离子电池在电动车领域的应用 012
1.2.2 锂离子电池在储能系统中的应用 016
1.3 锂离子电池回收的重要性与挑战 019
1.3.1 锂离子电池的资源价值与潜在风险 020
1.3.2 锂离子电池回收利用的技术难点 025
参考文献 029
第2章 退役电池的梯次利用与安全评估 033
2.1 退役电池梯次利用的背景和意义 034
2.1.1 退役电池梯次利用的背景 034
2.1.2 退役电池梯次利用的意义 036
2.2 退役电池梯次利用研究现状分析 037
2.2.1 退役电池梯次利用的应用市场 038
2.2.2.国内外相关政策和标准 042
2.3 退役电池梯次利用核心技术与方法 048
2.3.1 退役电池梯次利用拆解技术 049
2.3.2 退役电池梯次利用筛选技术 050
2.3.3 退役电池梯次利用重组技术 051
2.4 退役电池性能诊断与分析 052
2.4.1 退役电池的复杂性分析 052
2.4.2 退役电池性能评估 055
参考文献 069
第3章 锂离子电池材料失效研究 074
3.1 锂离子电池材料失效现象及诊断分析 075
3.1.1 失效的分类与描述 076
3.1.2 失效分析的表征方法 079
3.1.3 失效原因的诊断与分析 080
3.2 电极材料失效机制 083
3.2.1 正极材料失效机制 084
3.2.2 负极材料失效机制 086
3.2.3 电解液和隔膜的失效机制 089
3.3 电池材料的失效机制与回收利用之间的耦合关系 092
3.3.1 正极材料的失效机制与回收利用之间的耦合关系 094
3.3.2 负极材料的失效机制与回收利用之间的耦合关系 095
3.3.3 电解液和隔膜的失效机制与回收利用之间的耦合关系 099
3.4 电池失效与寿命预测 101
3.4.1 电池寿命评估与失效预测方法 101
3.4.2 电池材料失效数据的建模与分析 102
3.4.3 电池失效与寿命预测的可靠性与改进方向 107
3.5 电池材料失效控制与优化策略 108
3.5.1 电池失效控制的技术方法 108
3.5.2 电池设计与制造中的关键材料优化 109
3.5.3 电池可靠性与性能提升的未来展望 110
参考文献 111
第4章 湿法冶金回收技术 117
4.1 湿法冶金 117
4.1.1 湿法冶金的发展历程 118
4.1.2 湿法冶金的优势与适用性 121
4.1.3 溶液化学与电化学基础 122
4.1.4 湿法冶金设备与工艺流程 127
4.2 湿法冶金技术 140
4.2.1 预处理 140
4.2.2 浸出与溶解 145
4.2.3 纯化与分离 154
4.3 湿法冶金技术的案例分析 161
4.3.1 国内外湿法冶金回收技术的应用案例 161
4.3.2 湿法冶金技术的创新与发展趋势 165
4.4 湿法冶金相关的回收产业与政策 166
4.4.1 废旧锂离子电池回收产业链概述 166
4.4.2 相关政策法规和标准 169
4.4.3 湿法冶金的可持续发展路线 174
4.5.湿法冶金工艺的经济与环境影响分析 175
4.5.1 湿法冶金工艺的经济效益分析 175
4.5.2 湿法冶金工艺的环境影响评估 177
4.5.3 回收过程中的环保与安全管理 179
4.6 湿法冶金工艺的未来展望 181
4.6.1 湿法冶金技术面临的挑战与机遇 181
4.6.2 湿法冶金的发展趋势与前景 182
参考文献 183
第5章 火法冶金回收技术 189
5.1 火法冶金 189
5.1.1 火法冶金概述与发展历程 189
5.1.2 火法冶金的优势与适用性 192
5.1.3 火法冶金设备与工艺流程 194
5.1.4 火法冶金的基本原理与反应机制 204
5.1.5 火法冶金中的热传导与传质过程 208
5.2 火法冶金技术 210
5.2.1 预处理 210
5.2.2 粉碎、筛分和分选 212
5.2.3 熔炼与焙烧 214
5.2.4 纯化与分离 217
5.3 火法冶金技术的案例分析 218
5.3.1 国内外火法冶金回收技术的应用案例 218
5.3.2 火法冶金回收技术的创新与发展趋势 221
5.4 火法冶金回收工艺相关的产业链与政策 222
5.4.1 火法冶金回收工艺产业链概述 222
5.4.2 相关政策法规与标准 225
5.4.3 火法冶金回收的可持续发展路线 228
5.5 火法冶金回收工艺的经济效益与环境影响分析 229
5.5.1 火法冶金回收工艺的经济效益分析 229
5.5.2 火法冶金回收工艺的环境影响评估 230
5.5.3 火法冶金回收过程中的环保与安全管理 232
5.6 火法冶金工艺的未来展望 234
5.6.1 火法冶金技术面临的挑战与机遇 234
5.6.2 火法冶金的发展趋势与前景 236
参考文献 237
第6章 生物冶金回收技术 240
6.1 生物冶金 240
6.1.1 生物冶金概述与发展历程 240
6.1.2 生物冶金的优势和适用性 242
6.1.3 生物冶金设备与工艺流程 243
6.1.4 生物冶金的基本原理与机制 252
6.1.5 微生物在生物冶金中的作用和功能 253
6.1.6 生物冶金与电池回收的关联与交叉耦合 254
6.2 生物冶金技术 256
6.2.1 预处理 256
6.2.2 生物浸出与生物淋滤技术 259
6.2.3 生物还原与生物吸附技术 261
6.2.4 纯化与分离 263
6.3 生物冶金技术的案例分析 264
6.3.1 国内外生物冶金回收技术的应用案例 264
6.3.2 生物冶金的技术创新与发展趋势 266
6.4 生物冶金相关的回收产业与政策 271
6.4.1 生物冶金回收工艺产业链概述 271
6.4.2 相关政策法规与标准 274
6.4.3 生物冶金的可持续发展路线 275
6.5 生物冶金工艺的经济与环境影响分析 277
6.5.1 生物冶金工艺的经济效益分析 277
6.5.2 生物冶金工艺的环境影响评估 278
6.5.3 回收过程中的环保与安全管理 279
6.6 生物冶金工艺的未来展望 280
6.6.1 生物冶金技术面临的挑战与机遇 280
6.6.2 生物冶金的发展趋势与前景 281
参考文献 282
第7章 锂离子电池电解液回收与无害化技术 284
7.1 锂离子电池电解液特性与处理方法 285
7.1.1 电解液的组成与化学特性 285
7.1.2 电解液的表征与分析方法 287
7.1.3 电解液处理方法的分类与评估 288
7.2 锂离子电池电解液回收技术 289
7.2.1 预处理技术 289
7.2.2 真空蒸馏法 291
7.2.3 碱液吸收法 293
7.2.4 膜分离法 295
7.2.5 化学法 295
7.2.6 物理法 297
7.2.7 溶剂萃取法 299
7.2.8 其他方法 305
7.3 电解液无害化处理技术 306
7.3.1 无害化处理的目标与要求 306
7.3.2 有害物质的去除与转化 307
7.3.3 无害化处理的生物方法 308
7.3.4 其他方法 308
7.4 总结与展望 309
参考文献 310
第8章 锂离子电池正极材料的资源化利用 314
8.1 锂离子电池正极材料回收处理技术 315
8.1.1 火法冶金回收技术 315
8.1.2 湿法冶金回收技术 316
8.2.直接再生技术 320
8.2.1 固相法 321
8.2.2 水热合成法 325
8.2.3 溶胶-凝胶法 328
8.2.4 喷雾干燥法 332
8.2.5 电沉积法 334
8.2.6 电化学修复法 337
8.3 再生高附加值材料 339
8.3.1 催化剂 341
8.3.2 新型功能材料 343
8.3.3 材料精细加工制备 344
参考文献 346
第9章 负极材料的资源化利用 351
9.1 负极材料的再生 351
9.1.1 选择性提锂 351
9.1.2 深度净化 354
9.1.3 缺陷重整 363
9.2.再生功能材料 366
9.2.1 吸附剂 367
9.2.2 超级电容器 369
9.2.3 其他材料 371
参考文献 375
第10章 电池的生命周期评估 378
10.1 生命周期评估 378
10.1.1 电池生命周期评估概述 379
10.1.2 电池生命周期评估框架 381
10.2 LCA在电池回收领域的实际应用 386
10.2.1 磷酸铁锂电池回收的LCA分析 389
10.2.2 三元锂电池回收的LCA分析 396
10.3 电池生命周期评估案例分析 402
10.4 电池生命周期评估的不确定性与改进 403
10.5 电池生命周期评估与绿色电池设计 405
参考文献 406
第11章 电池回收的效益成本和实例分析 410
11.1 电池回收的经济性分析 410
11.1.1 废旧锂离子电池的种类和构成 410
11.1.2 锂离子电池回收的经济性分析 411
11.2 电池回收的工业可行性 414
11.2.1 动力电池回收现状 414
11.2.2 动力电池回收的工业可行性分析 416
11.2.3 电池回收工业处理现状 417
11.2.4 电池回收工业的成本分析 419
11.3.回收的市场可行性 422
11.3.1 动力电池回收供给与需求平衡 422
11.3.2 动力电池回收市场规模 423
11.3.3 动力电池回收市场的宏观政策支持 424
11.3.4 未来动力电池回收市场趋势 425
11.4.磷酸铁锂电池的回收 427
11.4.1 国内回收实例 427
11.4.2 国外回收实例 427
11.5.钴酸锂电池的回收 427
11.5.1 国内回收实例 427
11.5.2 国外回收实例 428
11.6 镍钴锰酸锂电池的回收 429
11.6.1 国内回收实例 429
11.6.2 国外回收实例 429
参考文献 430
附录 431
附录I 国内退役LIBs梯次利用相关政策 431
附录Ⅱ 退役动力电池梯次利用地方政策 433
附录Ⅲ 动力电池梯次利用行业标准 434
附录Ⅳ 退役动力电池梯次利用地方标准 435
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随着工业的迅猛发展和人民生活水平的提高，人们对能源的消费急剧增加。锂离子电池因具有能量密度大、循环寿命长、无记忆性及自放电率低等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑和数码相机等便携设备中，同时也成为电动汽车与储能领域的动力和储能单元。随着锂离子电池服役量的快速增长，退役后的废旧锂离子电池的数量也急速增加，引发了环境和资源管理的双重挑战。一方面，若处理不当，电池正极的金属离子、负极的碳粉尘、电解质中的强碱和重金属离子，将对大气、水以及土壤造成严重污染和破坏；另一方面，电池含有丰富的锂、钴、镍等有色金属成分，具有极高的资源属性，对其进行资源化回收，不仅能充分利用废旧电池残值，带来可观的经济效益，还可以提高资源的循环利用率。在此背景下，废旧锂离子电池的资源化利用不仅可以缓解目前资源短缺的现状，还可减少其对环境的影响，保障锂离子电池产业稳定健康发展。
废旧锂离子电池的回收和资源化利用是一个复杂的技术过程，涉及电池的分类和拆解、材料的分离和提纯等多个环节。废旧锂离子电池的异质性导致其拆解和分类过程复杂，增加了资源化利用的预处理成本和技术难度，限制了回收效率的进一步提升。我国废旧锂离子电池回收行业正处于上升阶段，在优化回收技术路线的基础上，应进一步完善政策法规和激励机制，建设废旧电池回收闭环网络，逐步形成完善的产业链和商业模式，促进废旧锂离子电池资源利用的市场化和规模化发展。
基于此，本书包括11章，主要展示了废旧锂离子电池资源化利用的全貌，阐述了废旧锂离子电池资源化利用途径、退役电池的梯次利用与安全评估，叙述了电池失效的科学原理及先进的拆解回收技术，覆盖了电池的化学组成、失效机理、回收技术及其环境与经济影响相关内容，还对电池回收的政策环境、经济与市场潜力，以及生命周期评估进行了综述，为实现电池产业的绿色可持续发展提供科学指导和决策支持。编者已有十多年从事电池电化学、冶金物理化学及功能材料的教学、科研和成果转化的丰富经验，团队在废旧锂离子电池回收领域具有大量研究成果与实践经历，利用自身体会并参考了大量国内外相关文献，进行本书的编写。第1、2、9章由郭静等编写，第3、7章由罗绍华等编写，第4～6章由牟文宁等编写，第8、10、11章由闫绳学等编写。全书由罗绍华统一补充修改定稿，参与各章编写相关工作的还有闫欣、黄锐、孙琪、马海涛、王格、刘秋月、田新茹、张文浩、杜宁远、李小龙、陈宇翔、蒙俊劲、黄一帆、何龙岩、张士勋、李猛。本书的研究工作和编写得到了国家自然科学基金（52074069、52274295、52304325和52074069）、河北省自然科学基金（E2021501029、E2023501016）、河北省教育厅科学研究项目（QN2024238）和东北大学秦皇岛分校河北省电介质与电解质功能材料重点实验室绩效补助经费（22567627H）的资助，在此致谢。同时对给予本书启示和参考的文献作者予以致谢。
废旧锂离子电池回收和资源化利用涉及多学科交叉，应用性强，产业化蓬勃发展，新的管理政策不断涌现，受编者水平所限，难免挂一漏万，不妥之处，敬请专家和广大读者批评指正。
罗绍华
2024年夏日于秦皇岛海边
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