废电池及废料中资源再生提炼钴配置锂二次电池材料

图三资源再利用流程图 

图四锂钴氧制程流程图
参、讨论与未来应用
新材料锂离子系列，经由资源再生提炼废电池及废料中之高价钴，在生产上可明显降低成本（民国91年每公斤约可节省美金4元），但在制造上，粉体自身问题对电池电容量的影响及制程上影响之层面牵涉较广，且依前文之典型锂电池问题与处理方法，对于锂钴氧化物粉体则有延伸问题之讨论。
3.1粉体自身问题
第一代二次锂电池为锂金属电池[1]，因为容易短路且曾经发生过爆炸，所以一直未被商业化。其主要原因为在充电过程中，电池的负极表面会生长树枝形状的锂，这树枝状的锂会刺穿隔离层，导致正极与负极相互接触而短路。为改善此不安全因子，第二代锂离子电池终于诞生，现阶段之研发技术已十分成熟，其锂离子嵌入/嵌出之行为。但由于能量密度的要求逐步提升，锂离子电池无法完全满足需求，终将回归金属锂二次电池。
由于材料随着粒径缩小，其表面原子所占比例、表面能、原子结构能带与能态等均产生很大变化。加上量子限域效应，会使得声、光、电、磁、热及力学等特性呈现新的小尺寸效应。如图五所示，LiCoO2合成粉体之SEM图，粉体形貌及表面积大小会影响充放电的活性，但仍需考虑其安全性，在粉体形貌之控制上，除了前原物料粒径之控管外，其次就在于烧结之温度订定，而使得粉体本身，在单一粒径上形貌完整，表面积将随着形貌而变化，因而粉体表面获得改善。安全性问题是指过充电时，是否带来危安事件如：爆炸等；过放电则会破坏主架构，这些问题之总结，在于粉体本身是否能有效控制外观与架构。 

图五SEMLiCoO2粉体外观
关于此问题，目前学术界在实验室中之研究，讨论出非常多的可能性，并且在粉体本身的外观与架构上获得明显的改善，但改善之方法，主要归纳于：
1.温度订定：寻找锂离子前身原料适合之温度范围，以达到粉体烧结品质。
2.气份考虑：在粉体烧结过程中，气体流动性不佳，常会造成部分粉体与过多氧的结合或烧结时因氧供应不足，将使粉体产生多余或不必要的根离子出现，进而影响电容量的稳定性。
3.热传之流动：热的传导主要在于烧结室中的每一个断面层，热以六个方向传导，热流传导至烧结物后，若热流在烧结物之流动性不佳，会造成在烧结室中整体热流量之不均匀分布而影响锂离子电容量。
4.研磨：在研磨过程中，以碰撞自然分离为最佳，原因在于粉体经研磨后，会产生自然的分裂面。然而，粉体在不是自然的分离原则下，使得外表会形成不规律之断口，这常影响粉体单位体积密度，而影响每单位之电容量。
依上述四点，为配合资源再利用，导入工业生产时，也必需详加考虑，但实验室必竟是小量生产，导入工业生产时，量的放大，温度、气份、热传之流动及研磨方式，自然条件也不一样，为了达到解决粉体自身问题，同时在放大的制程设计与实验室的制程设计，设备的理念就必需相互关联。
3.2未来之应用
建立废电池与电池产业资源回收系统，从系统中提炼金属元素钴，除了在配制成锂钴氧化物外，其应用如表二。
表二钴原料之应用 

肆、结论
工业界目前已经形成非常重要的互助角色，且工业发展更是突飞猛进。今日已迈入新素材产业兴起、尖端技术推展的新产业革命时代。这些新产业分别利用各种技术更新，而粉体部份已占很高的比重。粉体工厂设计是组合高度粉体制程技术与控制技术的新技术，方法当然异于以往。由于国内锂离子电池产业之原物料供应尚未建构完成，虽然有几家国外原物料供货商，但其采购成本甚高。本研究针对资源回收再利用，从锂电池及电池厂废料，提炼高价钴，再合成正极材料，对未来提供国内外锂二次电池材料之供应，在以资源不浪费为前题下，不但提升国内电池开发的质量，并希望能推广至国际市场。
参考文献：略