鋰離子電池回收

鋰離子 (Li-ion) 電池的回收包括廢棄電池的收集與分類、進行放電以確保安全，然後拆解以分離其組件。電池會被壓碎和粉碎，所產生的材料經過篩分和分類，即可分離出有價值的元素。 

粉碎和篩分過程中產生的細粉狀物質稱為「黑色物質」。其包含鋰、鈷、鎳和錳等有價值的金屬。這種黑色物質會透過濕法冶金方法 (涉及浸出、溶劑萃取和沉澱) 或火法冶煉方法 (涉及熔煉和精煉) 進行進一步處理，以回收這些金屬。 

更高效的回收技術通常結合火法煉金和濕法冶金的混合方法。隨後，回收的金屬會重複使用於生產新電池的電極材料。

然而，黑色物質的回收作業可能頗具挑戰性，部分原因在於鋰離子電池的化學成分並非完全相同。具體而言，電池由兩種主要的化學物質組成，即 NMC (鎳、錳、鈷) 和 LMFP (磷酸錳鐵鋰)。NMC 系列中包括 NCM111、NMC622、NMC811 等不同變體，其中的數字表示每種元素的相對原子百分比。同樣地，LMFP 的錳含量也可能不同。變化多端的化學組成使得黑色物質在進入回收流程之前，必須先進行適當的特徵分析和分級。

多變的化學成分意味著，在鋰離子電池回收流程中，通常不太能控制進入流程的電池類型。因此，任何電池回收的處理程序，都必須包含針對所收到的電池進行化學成分和晶相評估。在此流程中，我們的 X 光和中子解決方案可為您提供化學成分和晶相分析方面的支援。 

不僅如此，您還可以使用線上及實驗室 XRF 解決方案來評估濕法冶金浸出的效率，包括對摻入不純物進行分析。此外，在黑色物質到成品的整個回收流程中，均可使用我們的粒徑分析儀測定粒徑。

所萃取黑色物質的元素組成可以使用我們的 CNA 交叉帶分析儀進行線上分析，也可以使用我們的 XRF 系統系列進行離線分析。 

線上交叉帶元素分析：回收電池的化學成分變化多端，代表萃取出的黑色物質是一種異質材料，這使得實驗室對少量樣品的分析無法代表大部分材料。交叉帶線上分析儀能夠分析以工業規模萃取的大量黑色物質，並提供整體物料的平均成分。我們的 CNA Pentos 交叉帶分析儀採用脈衝快速熱中子活化 (PFTNA) 可切換中子技術，能夠直接大量測量所產生的黑色物質中的鎳、鈷、錳、鐵、磷等所有關鍵元素。 

CNA 會對輸送帶上的大量材料進行高頻率線上元素分析。材料是在輸送上即時測量，因此無需採樣。其輕巧而堅固的設計完全位於輸送帶下方，因此輸送帶負載變化以及所萃取黑色物質中常見的粒徑變化，都不會影響系統的效能。這項關鍵設計特徵有助於提供穩定性和代表性，以實現高效的製程控制。

X 光螢光 (XRF) 是另一種可用於在實驗室或接近過程中分析黑色物質的技術。 X 射線螢光 (XRF) 可快速且準確地高精度分析廢棄電池的元素成分，為電池回收過程提供顯著支援。其高精度使回收商能夠識別和量化鋰、鈷、鎳和錳等有價值的材料，從而優化回收過程。它還可以監控回收材料的質量，確保它們符合再利用的規格。此外，XRF 還可偵測有害元素，促進安全處理和處置。

對於主要元素，XRF 提供了比 ICP 更簡單、更準確的元素成分測量方法，因為它不需要任何樣品稀釋或酸消解。

許多領先的電池公司使用我們的桌上型 Epsilon 4 EDXRF 或 Zetium WDXRF 光譜儀來分析其回收材料。我們還推出了 Revontium 系列高性能 EDXRF，可以高精度地分析黑色物質中的元素和雜質。

XRF 分析的準確性取決於校正標準的品質。Malvern Panalytical 已開發出內部認證的校正標準，將其與 Eagon 2 或 FORJ 樣品熔融系統結合使用，即可為準確的定量元素分析提供完美的解決方案。 

圖 1 (右)：使用我們的 NCM 參考標準在 Epsilon 4 XRF 光譜儀上測得的鎳典型校準線。 

水熱萃取中浸出溶液的元素組成分析可提供金屬萃取效率的相關寶貴資訊。這可以透過我們的 Xflow 系列 XRF 分析儀進行分析。 

使用 Epsilon Xflow 進行線上液體分析，可快速且準確地控制您的製程參數。 

Epsilon Xflow 會提供即時資料洞見，讓您能夠更有效地管理生產製程並降低營運成本。

電池回收的預處理程序也可能受到電池材料晶相影響。此外，在晶相分析方面，X 光繞射技術是您的不二選擇。我們的 Aeris 精巧型多功能 X 光繞射儀 (XRD) 是一款操作簡便且資料品質卓越的儀器，可用來準確分析黑色物質和回收電池材料中的晶相成分。 

圖 2：在我們的 Aeris 繞射儀上測得的黑色物質晶相典型 XRD 分析。

顆粒大小與形狀對於電池回收的整個價值鏈相當關鍵，從黑色物質到成品輸出材料皆是如此。必須將黑色物質研磨至一定的粒徑，以便在水熱萃取過程中高效浸析出金屬。 

許多回收公司會生產電池前驅體或電極材料作為其最終產品，其中，顆粒大小與形狀被視為關鍵的品質參數。