一、前言

鋰離子電池的使用範圍廣泛，加上技術的進步，需求量急速增加；然而，當電池的使用壽命終止，廢棄的電池數量亦隨之增加；因此，在環境資源有限之條件下，期望能建立電池回收機制，將鋰離子電池之廢棄物再次利用。

二、市場概況

近年來，美國、加拿大、中國、荷蘭、德國等國家，正在執行嚴格的法規，以支持電動汽車市場的成長，以致提高鋰離子電池的產量與需求大幅提升，因而帶動鋰離子電池的回收市場發展。目前，鋰離子電池的回收市場主要分佈在北美、歐洲、亞太地區。依據MarketsandMarkets推估，2019年鋰離子電池回收市場收益為15.15億美元，北美、歐洲、亞太地區分別為8.64億美元、4.67億美元、1.84億美元；然而，2030年，鋰離子電池回收市場收益將達到180.66億美元，北美、歐洲、亞太地區分別為66.44億美元、61.95億美元、52.47億美元(如下圖)。

三、回收技術及其開發案例

鋰離子的電池組成分包含陽極材料、陰極材料、金屬氧化膜、電解質、隔離膜、接合劑(Binder) ；其中，陽極材料為天然石墨、合成石墨、石墨烯，或鈦酸鋰(LTO)；陰極材料為磷酸鋰鐵(LFP)、鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、鎳錳鈷氧化物(NMC)，或鎳鈷鋁氧化物(NCA) ，被認為是鋰離子電池中最有價值的成分；金屬氧化膜為銅、鎳，或鋁材料；電解質為六氟磷酸鋰化合物；隔離膜為聚乙烯或聚丙烯材料；接合劑為聚偏二氟乙烯(PVDF)或丁苯橡膠(SBR)聚合物。以下將說明鋰離子電池的回收技術。

(一)物理性機械分離技術

簡介：物理性機械分離為預處理過程之方法，目的在於幫助鋰離子電池後續回收有價值材料的過程。該處理過程的溫度低，可回收陰極材料、陽極材料、電解質、金屬材料，且在過程中不需加入額外試劑，操作簡單；然而，該方法的回收率低，且鋰離子電池具易燃性，在機械撞擊的過程中下，有著火的危險，以及產生有毒氣體的風險。
開發案例：美國Shape科技集團的研究人員，開發出水刀技術來切割金屬，在不施加熱量的情況下，藉由在高壓下的流體或磨蝕性流體，將金屬分離，具有較高的安全性。

(二)火法冶金技術

簡介：火法冶金包含冶煉、熱裂解、焙燒、熔煉、蒸餾，以及精製純化等方式，適用於錳酸鋰電池與磷酸鋰鐵電池。該處理過程的溫度高，可選擇性回收約90%的鈷 (Co) 材料、鎳 (Ni) 材料，以及部分的銅 (Cu) 材料、鋰 (Li) 材料；然而，在處理過程中，會排放大量的二氧化碳與其他污染物，且部分的有價金屬會進入爐渣，需要再進一步處理。
開發案例：比利時優美科的研究人員，開發出結合火法冶金與濕法冶金之方法，首先，使用火法冶金將鋰離子電池轉化為貴重金屬、礦渣，同時使用氣體清潔，接著，再透過濕法冶金來處理合金。相較於傳統方法，該方法的金屬回收率高，所回收的金屬也可直接作為銷售，且鋰離子電池不需要進行預處理，可減少廢棄物的產生。

(三)濕法冶金技術

簡介：包含沉澱、離子交換、溶劑萃取、浸泡、電化學反應等方式，從溶液中以固體形式回收金屬，適用於鎳錳鈷氧化物電池與鈷酸鋰電池。該處理過程的製程溫度低，可選擇性回收約90%的鋰(Li)材料，約95％含鎳(Ni)、鈷(Co)的鹽類，以及近100%的銅(Cu)材料，對於欲回收之材料，有高度選擇性，且回收率高；另外，還可在火法冶金處理過程後使用濕法冶金，更提高回收率；但在過程中，會加入大量試劑，恐對環境造成汙染，需要在釋放到環境中前，先行處理。
開發案例：美國萊斯大學的研究人員，開發出無毒性、具環保效益的深共熔溶劑(deep eutectic solvents, DES)，溶劑成分為氯化膽鹼(Choline chloride)與乙二醇的，可回收90％的鈷(Co)材料。

四、未來展望

鋰離子電池的全球回收市場正在不斷增長，各國政府也紛紛推出電池回收相關法規，以減少廢電池的數量。目前，美國發布《含汞電池和可充電池管理法》、《普通廢物垃圾的管理辦法》，要求生產適於回收利用且易於處置的電池，並將使用過的電池，依照管理規則，進行廢棄物回收與管理；聯盟發布《第2006/66/EC號指令》，目的為收集攜帶式、工業與汽車用之廢電池與蓄電池，並送往特定回收地點。
在回收技術方面，需改善回收過程中會造成的安全疑慮與環境問題，像是物理性機械分離的防爆安全、濕法冶金產生大量廢水問題，以及火法冶金的高能源需求與高碳排放量問題。未來，鋰離子電池的回收技術，將在環境友善的前提下持續開發，同時因應各國政府的相關政策與規範，以減少環境污染。