隨著全球資源的日益緊缺和環(huán)境保護的迫切要，發(fā)展新能源以減少資源消耗并降低環(huán)境污染正逐漸成為廣泛的共識。隨著新能源行業(yè)的不斷迅猛發(fā)展，鋰離子電池用量越來越大，我國已經(jīng)是世界上電池生產(chǎn)和消費大國。

2013年，國家層面出臺2013-2015年購買新能源汽車補貼標準相關(guān)政策，新能源汽車得以快速發(fā)展；2015年，受國家補貼政策影響，新能源汽車產(chǎn)銷出現(xiàn)爆發(fā)式上升。伴隨我國新能源汽車市場的爆發(fā)式上升，作為新能源汽車心臟的動力鋰電池用量也是水漲船高。以新能源汽車動力鋰電池使用年限為5-10年計算，第一批動力鋰電池回收市場爆發(fā)將在2018年左右開始出現(xiàn)。大量的鋰離子電池將要報廢，回收工作勢在必行，為推進動力鋰電池回收工作有序進行，為了加強新能源汽車動力蓄電池回收利用管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，2018年二月二十六日，工業(yè)和信息化部、科技部、環(huán)境保護部、交通運輸部、商務部、質(zhì)檢總局、能源局等七部委印發(fā)《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》的通知。

對廢舊鋰離子動力鋰電池加以回收利用，不僅能推動我國循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，同時關(guān)于我國的生態(tài)文明建設具有顯著的意義。目前，鋰離子動力鋰電池的回收和再利用問題已經(jīng)成為全行業(yè)關(guān)注的焦點。

廢舊鋰離子電池回收簡介

鋰離子電池包括正極、負極、隔膜、電解液及電池外殼等，廢舊鋰離子動力鋰電池所含污染物種類多，毒性大。污染物中含有重金屬化合物、六氟磷酸鋰(LiPF6)、苯類、酯類化合物等（見圖1），難以被微生物降解。電池中電極材料等物質(zhì)一旦進入環(huán)境中，其中的重金屬離子、有機物、碳粉塵、氟化物等將可能造成嚴重的環(huán)境污染。其中，正極材料會造成重金屬污染，污染水體和土壤；負極材料會引發(fā)粉塵污染；電解液會引發(fā)氟污染以及有機物污染；隔膜材料會造成白色污染。而且，銅、鎳、鈷、錳、鋰等有價金屬的流失還會造成資源的浪費。在廢舊鋰離子電池回收的過程中，首先要對廢舊鋰離子電池的部件進行分解，然后對各部件分別進行回收利用（Areviewofprocessesandtechnologiesfortherecyclingoflithium-ionsecondarybatteries，JinqiuXuaetal.，JournalofPowerSources，第177卷，2008年0一月十四日，第512–527頁）。

廢舊鋰離子電池回收目的包括回收金屬和再生鋰離子電池材料。目前回收的重點是正極材料，有價金屬含量高，經(jīng)濟價值大。但是關(guān)于電池中的其它成分，如隔膜、電解液、負極活性材料等物質(zhì)回收較少。其中，金屬的回收步驟包括鋰離子電池預處理、二次處理、深度處理以及分離提純。再生鋰離子電池材料制備步驟包括將鋰離子電池預處理，以及二次處理后通過補充鋰源、鐵源等后焙燒得到鋰離子電池材料。

預處理步驟重要包括深度放電過程、破碎、物理分選，是指對電池中的電極材料回收之前所要做的一系列工作，包括釋放殘余電量、廢舊電池的失活處理、去除包裝、機械拆解電池的外殼以及對電池的粉碎分選等。通過物理分選可以回收隔膜、電解液和外殼，得到的正負極在破碎過程中由于機械物理用途會造成部分正負極材料從基底上脫落下來，但是大部分材料還附著在基底上。因此，要對破碎后的電池碎片進行二次處理。

二次處理的目的在于實現(xiàn)正負極活性材料與基底的完全分離。由于負極粘結(jié)劑一般采用水溶性粘結(jié)劑，負極活性材料與銅箔之間的粘結(jié)用途較弱，將負極碎片置于水溶液中，強力攪拌就能實現(xiàn)兩者完全分離。而正極粘結(jié)劑是PVDF與N-甲基吡咯烷酮（NMP）的混合溶液。由于溶劑NMP的用量多，從而造成正極材料與鋁箔的粘結(jié)用途強，難于分離。因此，在二次處理過程中，重要是實現(xiàn)正極材料與鋁箔分離，二次處理后得到的電池碎片，經(jīng)過濾洗滌后得到鋁箔和正極材料。鋁箔可直接用于冶煉回收，而正極材料要經(jīng)過深度處理回收其中的有價金屬。深度處理的目的在于回收重金屬離子（Co2+、Li+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Al3+）等。

深度處理步驟重要包括浸出和分離提純兩個過程。浸出過程重要有酸浸和微生物浸出兩種方法，分離提純過程重要有沉淀法、萃取法和電化學法。

本文基于萬象云運營平臺，從多個角度對國內(nèi)外鋰離子電池回收國內(nèi)專利分布情況進行了分析，希望以此管窺我國廢舊鋰離子電池回收專利技術(shù)所有者中的佼佼者，及它們所做的我國專利技術(shù)布局。

（一）技術(shù)發(fā)展趨勢

國內(nèi)鋰離子電池回收專利技術(shù)始于1999年，在1999-2011年間，每年的專利申請量較少，且無明顯上升趨勢，說明此時還處于技術(shù)萌芽階段，重要是探索和研究，技術(shù)產(chǎn)出還比較貧乏（見圖2）。隨著鋰離子電池回收技術(shù)發(fā)展向好，進入2011年，專利申請量出現(xiàn)較大幅度的上升，尤其是隨著2013年以來國家一系列有關(guān)新能源相關(guān)政策的出臺，政府開始大力支持鋰離子電池公司創(chuàng)新發(fā)展，使得鋰離子電池相關(guān)研究呈現(xiàn)井噴態(tài)勢。伴隨著鋰離子電池研發(fā)的活躍，鋰離子電池回收方面的技術(shù)產(chǎn)出也快速新增，專利申請量出現(xiàn)大幅度的上升。由于專利數(shù)據(jù)公開的滯后性，2016年與2017年的數(shù)據(jù)僅供參考。但是基本上可以推測，鋰離子電池回收的專利申請量還會保持大幅度的上升。從圖2中可以看出，廢舊鋰離子電池回收專利申請量尚未出現(xiàn)峰值，表明這一領域技術(shù)為新興技術(shù)，正處在高速持續(xù)發(fā)展之中。

反觀國外，鋰離子電池回收技術(shù)開發(fā)較國內(nèi)稍早，但是申請量一直比較少，雖然自從2011年申請量有所上升，但是其申請量仍遠遠少于我國。這說明，雖然國內(nèi)關(guān)于鋰離子電池回收的研發(fā)稍晚于國外，但是，隨著我國政府重視鋰離子電池的研發(fā)，積極投入巨資資助公司開發(fā)，國內(nèi)鋰離子電池回收專利申請量明顯高于國外，技術(shù)得到長足發(fā)展。

（二）國內(nèi)重要專利申請人分布

圖3是國內(nèi)重要申請人在我國的專利申請數(shù)量。鋰離子電池回收領域申請量排名靠前面的依次是合肥國軒高科動力能源、邦普循環(huán)科技、中原大學、格林美、國家電網(wǎng)、蘭州理工、天齊鋰業(yè)、河南師范大學、中航鋰電、天津理工大學、上海奇謀能源、我國科學院過程工程研究所以及比亞迪股份。在鋰離子電池回收領域，高校和科研院所以及公司的研發(fā)熱情和研發(fā)實力都非常雄厚，且均有明顯的產(chǎn)出。此外，專利申請量最高的合肥國軒，不僅僅在廢舊鋰離子電池回收領域，在鋰離子電池的其它領域均有較大的專利申請量，在鋰離子電池技術(shù)研究方面遙遙領先。

（三）國內(nèi)重要申請人申請趨勢分析

從重要申請人的申請趨勢來看，專利申請重要集中在2011年以后，在2011年以前均有極少量的專利申請，這與前述分析是一致的（見圖4）。其中，合肥國軒的專利申請比較集中，大部分集中在2016年，由于2017年的部分專利申請還未公開，所以有關(guān)2017年合肥國軒的申請趨勢暫時無法做準確的判斷。另外，不考慮合肥國軒2016年出現(xiàn)爆發(fā)式申請的情況下，可以得知，該領域的申請狀況呈現(xiàn)較為分散的特點，這也說明了在該領域目前國內(nèi)還沒有占據(jù)壟斷性地位的申請人。

該領域的申請狀況呈現(xiàn)較為分散的特點，這也說明了在該領域目前國內(nèi)還沒有占據(jù)壟斷性地位的申請人。

（一）廢舊鋰離子電池回收分類

廢舊鋰離子電池回收目的包括回收金屬和再生鋰離子電池材料。從圖5可以得知，目前國內(nèi)對金屬回收的比例高于正極材料的再生。這重要是由于正極材料的再生方法比較復雜，技術(shù)難度大，而且能耗較高。

（二）各技術(shù)分支申請類別

在圖6中，前處理涉及對廢舊鋰離子電池進行預處理和二次處理，重要包括廢舊鋰離子電池的拆解，以及正極活性材料、集流體、電解液以及隔膜等的分離等，在該過程中，可以實現(xiàn)電解液、集流體以及隔膜的回收。金屬包括關(guān)于鋰元素以及其它金屬元素的回收。負極重要涉及關(guān)于石墨等負極材料的修復再生方法。電解液重要包括關(guān)于電解液的回收裝置，以及不通過廢舊鋰離子電池預處理和二次處理的方式得到電解液。隔膜重要涉及如何有效使隔膜修復再生。再生重要為正極材料的再生。從圖6可以看到，目前關(guān)于廢舊鋰離子電池回收重要集中在預處理和二次處理，尤其是集中在如何實現(xiàn)廢舊鋰離子電池的拆解，以及如何實現(xiàn)有效分離正負極活性材料、集流體、電解液以及隔膜。有關(guān)金屬的回收以及正極再生的專利申請均不是很多。而廢舊鋰離子電池的最有價值以及技術(shù)的難點，就在于金屬的回收以及正極材料的再生，而目前有關(guān)這一方面的研究相對較少，這說明目前國內(nèi)關(guān)于廢舊鋰離子電池還處于研究初期。

其中，在廢舊鋰離子電池技術(shù)難度最大的再生方面，格林美、蘭州理工大學以及河南師范大學申請量最大，尤其蘭州理工大學以及河南師范大學，其研究重要集中在再生方面。這說明在國內(nèi)由于廢舊鋰離子電池回收技術(shù)難度高，其重要研發(fā)仍然集中在高校等。合肥國軒雖然專利申請量比較大，但是重要集中在廢舊鋰離子電池的預處理、二次處理以及金屬回收方面，對其它方面研究較少。其它申請人同樣專利申請重要集中在廢舊鋰離子電池的預處理以及二次處理。從圖7可以看出，目前國內(nèi)廢舊鋰離子電池的研發(fā)，重要集中在技術(shù)難度較低的預處理以及二次處理，對技術(shù)難度較高的金屬回收以及再生均涉及較少。