TW202008639A

TW202008639A - 廢棄鋰電池的處理方法

Info

Publication number: TW202008639A
Application number: TW107125945A
Authority: TW
Inventors: 張家欽; 何冠廷; 陳弘源; 黃麒佑
Original assignee: 張家欽
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-02-16
Also published as: TWI676312B

Abstract

本發明提供一種廢棄鋰電池的處理方法，其包括提供一廢棄鋰電池模組、切割該廢棄鋰電池模組、以有機清洗溶劑清洗該經切割的廢棄鋰電池模組、自該經清洗的廢棄鋰電池模組中取出所述極捲、使用一旋轉夾具夾持該待處理之極捲，使極捲於第一水槽中展開，藉此令碳材自負極集流體脫落並且通過篩網沉降至第一水槽之底部，隔離膜懸浮於水面上，且負極集流體滯留於該篩網上，以分別收集得到碳材、隔離膜及負極集流體。根據上述技術手段，本發明廢棄鋰電池的處理方法可直接分離出負極集流體、碳材和附著有正極材料的正極集流體，並可自清洗步驟中純化出高回收率的鋰鹽，以實現自動化回收廢棄鋰電池之目的。

Description

廢棄鋰電池的處理方法

本發明是關於一種廢棄鋰電池的處理方法，尤指一種自動化回收及再純化的流程，其能自廢棄鋰電池中分離回收鋰鹽、碳材、負極集流體以及附著有正極材的正極集流體的方法。

鋰電池中的主要組成零件包括正極、負極、隔離膜和電解液，並可依性能需求調整零件的材料或結構；以電動車上的鋰電池為例，正極的集流體為鋁箔，可藉由有機黏結劑使活性材附著於正極上，負極的集流體為銅箔，可透過水性黏結劑使碳材附著於其上，該隔離膜位於正極和負極之間，可防止正極與負極接觸造成短路，該電解液填充於鋰電池中，以便於充放電時維持電池的電中性。

目前業界中有許多回收鋰電池的方法，其中一種是先以液態氮或液態氬冷卻鋰電池以降低其反應動力，於粉碎後利用強鹼溶液和/或強酸溶液溶解鋰電池中包含的金屬，並使用碳酸溶液分離出碳酸鋰和氧化鈷；另外，當鋰電池置於水溶液中時，其中的金屬會反應產生氫氣，於點燃氫氣後可一併將可燃物燒盡，再對殘渣進行回收處理；然而，上述方法需使用大量的強酸或強鹼溶液，且於反應過程中會產生許多廢氣，例如鋰電池中的六氟磷鋰因與水反應產生的氫氟酸，或是點燃氫氣後產生的二氧化碳等。

另一種回收鋰電池的方法是以高溫鍛燒廢鋰電池，使廢電池置於數百度高溫的環境中，並於鍛燒後取出破碎，再利用濕法冶金 (hydrometallurgy)或電鍍 (electroplating)的方式收集有價金屬，但此方法同樣會產生大量的廢氣和廢液並造成環境汙染，且回收率較低。

因此，在環保意識高漲的現今，尚未有一既節能又環保的方法可用來回收廢鋰電池。

有鑒於上述問題，本發明的目的為提供一種廢棄鋰電池的處理方法，其具有耗能低、產生廢氣少的優點。

此外，本發明之另一目的為提供一種廢棄鋰電池的處理方法，其能同時收集得到鋰鹽(含鋰結晶體)、碳材、負極集流體以及附著有正極材的正極集流體，以實現節能與環保之目的。

為達上述目的，本發明廢棄鋰電池的回收方法包括：提供一廢棄鋰電池模組，該廢棄鋰電池模組包含複數廢棄鋰電池，各廢棄鋰電池中包含一極捲，該極捲包括一附著有碳材的負極集流體、一附著有正極材料的正極集流體、一隔離膜和一含鋰離子的電解液，該隔離膜設置於該附著有碳材的負極集流體與該附著有正極材料的正極集流體之間，且該含鋰離子的電解液係與該附著有碳材的負極集流體、該附著有正極材料的正極集流體和該隔離膜接觸；切割該廢棄鋰電池模組，使該廢棄鋰電池模組中的該等廢棄鋰電池的極捲裸露，得到一經切割的廢棄鋰電池模組；以一有機清洗溶劑清洗該經切割的廢棄鋰電池模組，以獲得一含鋰清洗液和一經清洗的廢棄鋰電池模組，該含鋰清洗液包含該有機清洗溶劑及該含鋰離子的電解液；蒸餾該含鋰清洗液，藉以自該含鋰清洗液中去除該有機清洗溶劑，並以再結晶方式收集得到一含鋰結晶體；自該經清洗的廢棄鋰電池模組中取出所述極捲，再切割所述極捲之隔離膜，以獲得一待處理之極捲；使用一旋轉夾具夾持該待處理之極捲，並將該待處理之極捲置入設有一篩網之一第一水槽中，旋轉該待處理之極捲，使極捲於第一水槽中展開，同時施予超音波震盪，藉此令碳材自負極集流體脫落並且通過篩網沉降至第一水槽之底部，隔離膜懸浮於水面上，且負極集流體滯留於該篩網上，以分別收集得到碳材、隔離膜及負極集流體。

根據上述技術手段，本發明廢棄鋰電池的處理方法可直接分離出負極集流體、碳材和附著有正極材料的正極集流體，並可自清洗步驟中所產生的含鋰清洗液中分離純化出鋰鹽，且鋰鹽的回收率可高達96.6%，藉此降低後續於附著有正極材料的正極集流體中分離出正極材料和正極集流體的難度；據此，本發明的回收方法具有較低的操作難度，不需使用危險性較高的強酸或強鹼溶液，也不需於高溫下鍛燒，故不會產生大量的廢氣且具有能耗較低的優點。

較佳的，前述切割該廢棄鋰電池模組的步驟可進一步包括將該廢棄鋰電池模組裝載於一夾具上，並於低溫環境下切割該廢棄鋰電池模組，從而使該廢棄鋰電池模組中的該等廢棄鋰電池的極捲裸露，得到該經切割的廢棄鋰電池模組。於此步驟中，所述低溫環境的溫度為-50°C至0°C。據此，藉由在低溫環境下切割該廢棄鋰電池模組，能降低電池的反應活性防止廢棄鋰電池爆炸。此外，為了安全考量，前述廢棄鋰電池模組可於一氮氣環境下進行切割，以排除環境中的氧氣提高爆炸的風險性。

較佳的，使用有機清洗溶劑清洗該經切割的廢棄鋰電池模組後，當含鋰清洗液的氫離子濃度大於或等於1000 ppm以上的該含鋰清洗液，本發明之處理方法可進一步包括蒸餾氫離子濃度大於或等於1000 ppm以上的該含鋰清洗液之步驟，藉以自該含鋰清洗液中去除該有機清洗溶劑。

更佳的，本發明之廢棄鋰電池的處理方法進一步包括於-10°C至-30°C的溫度下，以再結晶方式，自該含鋰清洗液中收集得到該含鋰結晶體。

較佳的，前述以有機清洗溶劑清洗極捲的步驟包括：以有機清洗溶劑清洗該極捲的同時以一抽氣裝置進行抽氣，以回收清洗過程中所產生的氫氣，並獲得該含鋰清洗液和經清洗的廢棄鋰電池模組，防止清洗過程中產生的氫氣造成安全顧慮。

較佳的，前述自該經清洗的廢棄鋰電池模組中取出所述極捲的步驟包括：使用一極捲頂出裝置，自該經清洗的廢棄鋰電池模組中頂出所述極捲，以取出極捲。更佳的，取出極捲後，可再使用一極捲固定裝置夾持所頂出之極捲，而後再切割極捲最外層之隔離膜，並以一中心頂針推擠該極捲使其正極極柄凸出，以獲得前述待處理之極捲。

較佳的，前述使用旋轉夾具夾持該待處理之極捲並將該待處理之極捲置入設有篩網之第一水槽之步驟中，旋轉夾具之轉速可為10 rpm至100 rpm。據此，所述極捲與隔離膜在第一水槽中會因為阻力而相互分離。

較佳的，所述碳材可以旋風分離或震篩之方式進行分選，以獲得粒徑為1 μm至75 μm的碳材。

較佳的，本發明之廢棄鋰電池之處理方法可進一步包括：清洗或熱處理前述收集得到的碳材，以得到一可再利用的碳材。較佳的，清洗前述收集得到的碳材時所選用的試劑包括鹽酸、硝酸、碳酸、硫酸、草酸、磷酸或其組合物，以去除無機物，但並非僅限於此。此外，清洗前述收集得到的碳材的步驟可進一步施予超音波震盪。熱處理前述收集得到的碳材之溫度為300°C至500°C。

較佳的，收集到的碳材進行水洗使該碳材於300°C至500°C的溫度下進行熱處理、先使該碳材進行水洗再於300°C至500°C的溫度下進行熱處理，或是先使該碳材於300°C至500°C的溫度下進行熱處理再進行水洗，以去除碳材上附著的水性黏結劑或附著於碳材上如丙酸鋰 (lithium propionate) (CH₃ CH₂ CO₂ Li)、碳酸鋰 (Li₂ CO₃ )或氟磷酸鋰 (Li_x PO_y F_z )的有機物，以恢復碳材原本可達到的電容量，得到可再利用的碳材。另外，若該碳材於回收後仍是作為電池的材料，則可先使該碳材經滾壓處理，以便後續直接利用。

較佳的，所述可再利用的碳材能進一步與人造石墨、天然石墨、含矽之材料等混合再選擇性地經過熱處理步驟，使負極材料更符合鋰電池應用。

於本實施例中，該有機清洗溶劑是碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或其組合物。

具體來說，該廢棄鋰電池中的負極集流體為銅箔，碳材是以一水系黏結劑附著於該銅箔上；該碳材可以是但不限於：結晶相石墨、非晶相石墨、石墨烯、熱裂解石墨、石墨氧化物、碳纖維、奈米碳管、導電碳、石墨化碳或其他具有以六方堆積碳原子或以斜方六面堆積碳原子的石墨。正極集流體為鋁箔，正極材料是以一有機系黏結劑附著於該鋁箔上；該正極材料可以是但不限於鋰鈷氧化物、鋰鐵磷酸鹽、鋰鐵氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物或鋰鎳錳鈷氧化物。

較佳的，該負極集流體上使用的水系黏結劑為甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、丁苯橡膠或其組合物；該正極集流體上使用的有機系黏結劑為聚偏氟氯乙烯。

於本說明書中，所指之「廢棄鋰電池模組」、「廢棄鋰電池」可以是「廢棄鋰離子電池模組」、「廢棄鋰離子電池」。

本發明廢棄鋰電池的回收方法包括以下步驟，為了方便說明，請參閱圖1A之流程方塊圖及圖1B至圖1D之流程示意所示，本發明以常見具有多顆18650圓筒型廢棄鋰電池的廢棄鋰電池模組為例進行說明。具體來說，該廢棄鋰電池模組中多顆廢棄鋰電池各自包含一極捲，該極捲包括附著有碳材的負極集流體、附著有正極材料的正極集流體、一隔離膜和一含鋰離子的電解液；其中，該碳材是以水系黏結劑附著於該銅箔(負極集流體)上，該正極材料是以有機系黏結劑附著於該鋁箔(正極集流體)上，該隔離膜設置於該附著有碳材的負極集流體和該附著有正極材料的正極集流體之間，且該隔離膜亦形成於該極捲之最外層，該含鋰離子的電解液係充滿於該廢棄鋰電池內部並與該附著有碳材的負極集流體、該附著有正極材料的正極集流體和該隔離膜接觸。

步驟1：前置處理

首先，先檢查該廢棄鋰電池模組中多顆廢棄鋰電池的電池狀態，並評估廢棄鋰電池剩餘的電力，以定電壓或定電流的方式強制放電後，拆除電池上的電池管理系統 (Battery Management System，BMS)，再以定電壓或定電流的方式強制放電至各廢棄鋰電池的電壓為1.5V至2.0V。

步驟2：切割處理

接著，切割該廢棄鋰電池模組，使該廢棄鋰電池模組中的多顆廢棄鋰電池的極捲一同裸露。

具體而言，於實施切割步驟時，可將廢棄鋰電池模組10裝載於一夾具(圖未示)上，而後使廢棄鋰電池模組10置於冷凍槽X1中，使其於-30°C的氮氣環境下，再使用切割模具X2切開廢棄鋰電池模組10的上端，再於相同的氮氣環境下切開鋰電池模組10的下端後，得到一經切割的廢棄鋰電池模組10A，使多顆廢棄鋰電池的極捲一同裸露。於此，整個切割過程中應避免切到或破壞極捲，以確保後續回收步驟的進行。

步驟3：清洗及鋰鹽純化處理

待切割步驟完成後，以有機清洗溶劑清洗前述經切割的廢棄鋰電池模組10A，以獲得一含鋰清洗液和一經清洗的廢棄鋰電池模組，其中，該含鋰清洗液包含該有機清洗溶劑及該含鋰離子的電解液；蒸餾該含鋰清洗液，藉以自該含鋰清洗液中去除該有機清洗溶劑，並以再結晶方式得到一含鋰結晶體。

具體而言，於進行清洗步驟時，係將有機清洗溶劑(碳酸二甲酯 (dimethyl carbonate，DMC))注入經切割的廢棄鋰電池模組10A中清洗3至6次，再以清水注入經切割的廢棄鋰電池模組10A清洗1至3次，即可獲得一經清洗的廢棄鋰電池模組10B與一含鋰清洗液，所述含鋰清洗液包含由第一槽體X3和第二槽體X4中收集得到液體。其中，該含鋰清洗液包括了前述經使用的有機清洗溶劑和該含鋰離子的電解液。

當該含鋰清洗液的氫離子濃度達到1000 ppm以上時，將該含鋰清洗液進行蒸餾，以去除該有機清洗溶劑；再置於-10°C至-30°C的低溫環境下6小時至24小時，使鋰鹽再結晶析出，純化得到一含鋰結晶體，藉此實現自廢棄鋰電池模組中分離純化出鋰鹽之目的。

步驟4：分離極捲

接著，自該經清洗的廢棄鋰電池模組10B中取出所述極捲11，再切割所述極捲之隔離膜，以獲得一待處理之極捲。

具體而言，可使用一極捲頂出裝置X5，自該經清洗的廢棄鋰電池模組10B中推出所述極捲11，再使用一極捲固定裝置X6夾持所推出之多個極捲11，而後再利用切割件X7切割極捲11最外層之隔離膜，並以中心頂針X8推擠該極捲11使其正極極柄111凸出，以獲得一待處理之極捲11A。

步驟5：收集隔離膜、碳材及負極集流體

最後，使用一旋轉夾具X9夾持該待處理之極捲11A，並將該待處理之極捲11A置入設有一篩網X10之一第一水槽X11中，旋轉該待處理之極捲11A，使待處理之極捲11A於第一水槽X11中展開，同時施予超音波震盪，藉此令碳材12自負極集流體14脫落並且通過篩網沉降至第一水槽11A之底部，隔離膜13懸浮於水面上，且負極集流體14滯留於該篩網X10上。

具體而言，可使用旋轉夾具X9夾持待處理之極捲11A的正極極柄111後，將其置入設有水平篩網X10之第一水槽X11內，以旋轉方式使待處理之極捲11A與水流產生阻力，從而使待處理之極捲11A於水中展開且分離。同時，持續施予超音波震盪進行清洗，使負極集流體14上附著之碳材12脫落，藉此令碳材12自負極集流體脫落14並且通過篩網X10沉降至第一水槽X11之底部，隔離膜13懸浮於水面上，且負極集流體14滯留於該篩網X10上。

由於負極集流體上的碳材是以水性黏結劑黏附於負極集流體上，水性黏結劑在水中的溶解性較好，因此，當待處理之極捲在第一水槽中震盪時，碳材會自負極集流體上脫落；另一方面，正極集流體上的正極材料則是以有機黏結劑黏附於正極集流體上，由於有機黏結劑在水中溶解性較差，故正極材料經過超音波震盪清洗後仍會附著於正極集流體上。因此，根據水性黏結劑和有機黏結劑於水中溶解性的差異，當於第一水槽70中震盪時，由負極集流體脫落的碳材會通過篩網的孔隙沉積於第一水槽的底部，而達到分離出碳材的效果。

此外，該篩網之孔隙為1cm至5cm，由於負極集流體與隔離膜的尺寸係大於篩網之孔隙尺寸，故負極集流體與隔離膜會被攔設於篩網上；而正極材料、正極集流體也可於製程後端釋放集中回收。

於此步驟中，該第一水槽另可裝設有一抽氣系統(圖未示)，以便抽取超音波震盪清洗待處理之極捲時可能會產生的氫氣，確保整體製程的安全性。

根據上述步驟1至5，可自廢棄鋰電池中分離出鋰鹽、碳材、隔離膜、附著有正極材料的正極集流體和負極集流體。該分離後的負極集流體為一光滑具亮面之原材；而該附著有正極材料的正極集流體可再依現有技術中的方法進一步分離純化。

另外，本發明為了證實純化分離後的鋰鹽和碳材的性質，故以下列試驗例1和2進行測試。

試驗例 1 ：鋰鹽的測試

為了達到回收鋰鹽的目的，前述方法的步驟3中收集了含鋰清洗液，而為了證實使用的有機清洗溶劑可有效將極捲中的鋰鹽洗出達到回收的效果，試驗例1分別收集前述方法中有機清洗溶劑清洗極捲6次所分別產生的六個含鋰清洗液，並以感應耦合電漿(Inductively coupled plasma，ICP)測量各含鋰清洗液中鋰原子和磷原子的濃度，再根據原子量換算得含鋰清洗液中鋰原子和磷原子的莫耳數，並計算含鋰清洗液中鋰原子和磷原子的莫耳數比，其結果如下表1以及圖2A、圖2B和圖3所示。表1：清洗六次所收集到的含鋰清洗液中鋰原子和磷原子的含量以及鋰原子和磷原子的莫耳數比。

請參照圖2A和圖2B所示，在前述不同清洗次數中所分別收集得到的六個的含鋰清洗液中，鋰原子的濃度和磷原子的濃度具有大致相同的趨勢，在第一次和第二次收集的含鋰清洗液中鋰原子和磷原子的濃度較高，並會隨著收集次數增加而下降；再根據表1的結果可得知，當收集第四次至第五次的含鋰清洗液時，鋰原子和磷原子的累計回收率達到約90%至95%；因此，在實際操作時，操作者可自行選擇添加有機清洗溶劑的量以及清洗的次數，以便在回收鋰鹽的量和操作成本間找到平衡。

市面上的18650圓筒型全電池所添加的鋰鹽莫耳數約為5.8毫莫耳，而由表1的結果可得知，本發明的方法可回收約5.6毫莫耳的鋰鹽，相當於一顆電池中96.6%的鋰鹽，具有相當高的回收率。

另請參照圖3所示，在六次收集的含鋰清洗液中，鋰原子和磷原子莫耳數比介於0.8至1.2之間，平均莫耳數比為1.033，故本方法收集到的鋰鹽為六氟磷鋰 (LiPF₆ )。

試驗例 2 ：碳材的測試

前述方法的步驟5中收集了碳材，為了評估回收後的碳材是否可直接被利用，故測試了前述回收的碳材的電容特性。在試驗例2中，將收集到的碳材分別經過不同的水洗、酸洗、滾壓或熱處理的操作，以便找出較佳的碳材回收處理方式，樣品1至8的碳材的處理條件如下表2所示；另為了比較本方法處理碳材後的效果，以一全新碳材(購自廠商：中國杉杉科技；商品名：FSN-4)作為樣品8，同樣將結果列於表2及圖4A至10B中。表2：各碳材樣品歷經的處理步驟以及處理後的克電容量。

根據表2的內容可得知，由本發明方法回收得的碳材具有219 mAh/g的電容量(樣品1)，若再對碳材進行水洗、滾壓或熱處理，可使樣品2至樣品7之碳材的電容量進一步提升，且樣品2至樣品7之碳材具有與該全新碳材(樣品8)相近的克電容量(323 mAh/g)。

根據樣品1相較於樣品2之結果、樣品3相較於樣品4之結果以及樣品5或6相較於樣品7之結果可得知，水洗的步驟可提升碳材的電容量，本發明於步驟5中收集的碳材表面仍可能殘留有部分的水性黏結劑，在水洗步驟後可洗去殘留的水性黏結劑，故水洗後的碳材的克電容量可大幅提升為287 mAh/g至320 mAh/g。

此外，一般在製作鋰離子電池時，碳材會進行滾壓以提升電池的能量密度，為模擬實際操作步驟，故使樣品3和4的碳材進行滾壓，根據樣品1和3或是樣品2和4的結果可得知，本發明收集的碳材於滾壓後仍具有相當的克電容量。

另針對熱處理的步驟，根據樣品5、6和7的結果可得知，碳材表面的有機物在高溫(300°C至500°C)下進行熱處理時會被燒盡去除，故可使碳材的克電容量因此些微提升。

綜合上述，本發明的廢棄鋰電池的處理方法具有操作方便、回收步驟簡單、能耗較低、製程較為環保的優點，可自廢棄鋰電池分離出鋰鹽、碳材、負極集流體以及附著有正極材料的正極集流體。由於本發明在整個廢棄鋰電池的處理過程中無需使用強酸或強鹼溶液，故處理流程具有較高的安全性，且過程中使用的有機清洗溶劑可於蒸餾步驟後回收再利用，故可降低後續處理廢液的步驟；並且，在分離的過程中不需以高溫進行鍛燒，亦有助於減少能源的使用，也不會因此產生如二氧化碳等廢氣；在清洗過程中雖會產生氫氣但可以抽氣裝置收集，可經由適當的處理生成水，相較於二氧化碳較為容易處理。

10‧‧‧廢鋰電池模組10A‧‧‧經切割的廢棄鋰電池模組10B‧‧‧經清洗的廢棄鋰電池模組11‧‧‧極捲11A‧‧‧待處理之極捲111‧‧‧正極極柄12‧‧‧碳材13‧‧‧隔離膜14‧‧‧負極集流體X1‧‧‧冷凍槽X2‧‧‧切割模具X3‧‧‧第一槽體X4‧‧‧第二槽體X5‧‧‧極捲頂出裝置X6‧‧‧極捲固定裝置X7‧‧‧切割件X8‧‧‧中心頂針X9‧‧‧旋轉夾具X10‧‧‧篩網X11‧‧‧第一水槽

圖1A為本發明廢棄鋰電池的回收方法的流程方塊圖。圖1B至1D為本發明廢棄鋰電池的回收方法的流程示意圖。圖2A、2B分別為含鋰清洗液經感應耦合電漿(ICP)分析後鋰原子和磷原子的濃度。圖3為含鋰清洗液經ICP分析後鋰原子和磷原子的莫耳比值。圖4A、4B分別為樣品1和樣品2的碳材之克電容量對循環次數的關係圖，圖5A、5B分別為樣品1和樣品2的碳材之電壓對克電容量的關係圖；其中樣品1為未經水洗、滾壓及熱處理的碳材，樣品2為經過水洗但未經滾壓及熱處理的碳材。圖6A、6B分別為樣品3和樣品4的碳材之克電容量對循環次數的關係圖，圖7A、7B分別為樣品3和樣品4的碳材之電壓對克電容量的關係圖；其中樣品3為未經水洗及熱處理但有經滾壓的碳材，樣品4為經過水洗和滾壓，但未經熱處理的碳材。圖8A、8B分別為樣品5和樣品6之克電容量對循環次數的關係圖，圖9A、9B分別為樣品5和樣品6之電壓對克電容量的關係圖；其中樣品5為經水洗、滾壓及熱處理(300°C)的碳材，樣品6為經水洗、滾壓及熱處理(500°C)的碳材。圖10A為樣品7克電容量對循環次數的關係圖，圖10B為樣品7電壓對克電容量的關係圖；其中樣品7為經滾壓及熱處理(300°C)但未經水洗的碳材。

無

Claims

一種廢棄鋰電池的處理方法，其包含：提供一廢棄鋰電池模組，該廢棄鋰電池模組包含複數廢棄鋰電池，各廢棄鋰電池中包含一極捲，該極捲包括一附著有碳材的負極集流體、一附著有正極材料的正極集流體、一隔離膜和一含鋰離子的電解液，該隔離膜設置於該附著有碳材的負極集流體與該附著有正極材料的正極集流體之間，且該含鋰離子的電解液係與該附著有碳材的負極集流體、該附著有正極材料的正極集流體和該隔離膜接觸；切割該廢棄鋰電池模組，使該廢棄鋰電池模組中的該等廢棄鋰電池的極捲裸露，得到一經切割的廢棄鋰電池模組；以一有機清洗溶劑清洗該經切割的廢棄鋰電池模組，以獲得一含鋰清洗液和一經清洗的廢棄鋰電池模組，該含鋰清洗液包含該有機清洗溶劑及該含鋰離子的電解液；蒸餾該含鋰清洗液，藉以自該含鋰清洗液中去除該有機清洗溶劑，並以再結晶方式收集得到一含鋰結晶體；自該經清洗的廢棄鋰電池模組中取出所述極捲，再切割所述極捲之隔離膜，以獲得一待處理之極捲；使用一旋轉夾具夾持該待處理之極捲，並將該待處理之極捲置入設有一篩網之一第一水槽中，旋轉該待處理之極捲，使極捲於第一水槽中展開，同時施予超音波震盪，藉此令碳材自負極集流體脫落並且通過篩網沉降至第一水槽之底部，隔離膜懸浮於水面上，且負極集流體滯留於該篩網上，以分別收集得到碳材、隔離膜及負極集流體。
如請求項1所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該切割該廢棄鋰電池模組的步驟包括：將該廢棄鋰電池模組裝載於一夾具上，並於低溫環境下切割該廢棄鋰電池模組，使該廢棄鋰電池模組中的該等廢棄鋰電池的極捲裸露，得到該經切割的廢棄鋰電池模組。
如請求項2所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該低溫環境的溫度為-50°C至0°C。
如請求項1所述之廢棄鋰電池的處理方法，其係包括蒸餾氫離子濃度大於或等於1000 ppm以上的該含鋰清洗液，藉以自該含鋰清洗液中去除該有機清洗溶劑。
如請求項4所述之廢棄鋰電池的處理方法，其係包括於-10°C至-30°C的溫度下，以再結晶方式，自該含鋰清洗液中收集得到該含鋰結晶體。
如請求項1所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該處理方法進一步包括：清洗或熱處理前述收集得到的碳材，以得到一可再利用的碳材。
如請求項6所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中熱處理前述收集得到的碳材之溫度係為300°C至500°C。
如請求項6所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中清洗前述收集得到的碳材的試劑包括鹽酸、硝酸、碳酸、硫酸、草酸、磷酸或其組合物。
如請求項8所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中清洗前述收集得到的碳材的步驟係進一步施予超音波震盪。
如請求項1所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該有機清洗溶劑是碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或其組合物。
如請求項1所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該負極集流體為銅箔，且該碳材是以一水系黏結劑附著於該銅箔上；該正極集流體為鋁箔，且該正極材料是以一有機系黏結劑附著於該鋁箔上。
如請求項11所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該水系黏結劑為甲基纖維素鈉、聚丙烯酸、丁苯橡膠或其組合物。
如請求項11所述之廢棄鋰電池的處理方法，其中該有機系黏結劑為聚偏氟氯乙烯。