Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) состоят из ценных металлов, таких как литий, медь, марганец, кобальт и никель. После выхода аккумулятора из строя его можно разобрать, полностью разрядить, измельчить. Эта измельчённая смесь у профессионалов рекуперации называется «чёрной массой». Она содержит все ценные металлы, из которых состоят аноды и катоды аккумуляторов (самые дорогие части аккумулятора). Характерный чёрный цвет обусловлен высоким содержанием графита в анодах аккумуляторов, который имеет очень тёмный чёрный цвет. Дальнейшая её переработка с целью выделения ценных компонентов, к которым, главным образом, относятся литий, никель, кобальт и марганец определяется их рыночной стоимостью. О переработке отработанных аккумуляторов мы сегодня и поговорим.

Методы

Существует два основных процесса производства чёрной массы:

Пирометаллургия: некоторые производители используют высокие температуры для сжигания нежелательных материалов, таких как пластик и остатки электролита. Это может привести к образованию опасных выбросов и отходов, которые необходимо улавливать или перерабатывать, а также к снижению количества извлекаемого материала.

Гидрометаллургия: многие спецпредприятия используют методы, основанные на растворении, — с помощью воды, химикатов и электричества измельчают и отделяют полезные материалы. Это устраняет необходимость в загрязняющих окружающую среду печах и энергозатратной обработке, в результате чего получается менее углеродосодержащая чёрная масса. 

Примерный состав чёрной массы (% по массе):

• Соединения лития: 2–6%;

• Кобальт: 5–20%;

• Никель: 5–15%;

• Медь: 3–10%;

• Алюминий: 1–5%;

• Железо: 1–5%;

• Марганец: 2–10%;

• Остаток: графит с хлопьями железа, алюминия и меди.

В опубликованном в сентябре 2025 года маркетинговой исследовании Lithium Ion Battery Recycling предсказывается рост мирового рынка рециклинга ЛИА на CAGR 20,6% в год. Химические типы ЛИА: Lithium Cobalt Oxide (LCO), Lithium Iron Phosphate (LFP), Lithium Manganese Oxide (LMO), Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA) и Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC).

Основные технологии – гидрометаллургия (85%), механическая разборка (10%), пирометаллургия (5%). 

Основные источники сырья: 1) электроника, 2) электроинструменты, 3) электромобили.

Топ-лист предприятий в мире (list of top lithium ion battery recycling companies):

• SNAM (France);

• Umicore (Belgium);

• Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. (Japan);

• Lithion Recycling Inc. (Canada);

• Batrec Industrie AG (Switzerland);

• American Zinc Recycling Corp (U.S.);

• Fortum (Finland) и т.д.

В данной статье нас интересует только патентный аспект. Вот увидите, держатели патентов вовсе не фирмы из списка выше.

Патентный аспект

На портале Google.Patents поиск по запросу Lithium Ion Battery Recycling показывает более 100 000 документов. По международной патентной классификации лидируют следующие темы:

• способы и устройства, например батареи, для непосредственного преобразования химической энергии в электрическую H01M — 69,3%;

• технологии смягчения последствий для климата, связанные с очисткой сточных вод Y02W — 55,9%;

• сокращение выбросов парниковых газов Y02E — 50,0%;

• защита природы в разных процессах Y02P — 33,2%;

• получение или рафинирование металлов C22B — 25,1%;

• неметаллические элементы; их соединения C01B — 8,1%;

• неорганическая химия C01P — 7,7%;

• соединения щелочных металлов, т.е. лития, натрия, калия, рубидия, цезия или франция C01D — 7,4%.

Видно, что почти 70% мировых патентов по МПК относится к способам и устройствам, например батареям, для непосредственного преобразования химической энергии в электрическую.

Мы провели специальный поиск по (Lithium Ion Battery Recycling) (H01M). Google выдал 65382 документа. Динамика по годам представлена на рис. 1.

Рисунок 1: Динамика мирового патентования изобретений на тему рециклинга ЛИА в 1992-2025 гг.

Видно, что в последние годы наблюдался рост количество выданных патентов на изобретения в области реуперации ЛИА. Рейтинг патентовладельцев следующий:

1. CATL — 6,7%;

2. LG Chem — 3,8%;

3. LG Energy Solution — 3,3%;

4. Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha — 2,1%;

5. Samsung SDI Co., Ltd. — 1,8%.

Как видите, сплошь азиатские корпорации во главе с CATL из КНР. Южнокорейцы не отстают от китайских товарищей. Очевидно, что LG и Samsung сильно заинтересованы в этой сфере. 

Мы провели специальный поиск по (Lithium Ion Battery Recycling) (C01B). Гугл выдал 12316 документов. Динамика по годам представлена на рис. 2.

Рисунок 2: Динамика мирового патентования изобретений на тему рециклинга неметаллических компонентов ЛИА в 1992-2025 гг.

Виден взрывной рост патентов за последние 5 лет. Сопоставление рис. 1 и 2 указывает на то, что в современных ЛИА ценность представляют не только дорогой и дефицитный литий вместе с кобальтом и марганцем, но и неметаллические компоненты. Лидеры патентования по неметаллке:

1. Central South University — 6,4%;

2. Hunan Brunp Recycling Technology Co., Ltd. — 4,1%;

3. CATL — 3,7%;

4. Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences — 1,9%;

5. Guangdong Brunp Recycling Technology Co., Ltd. — 0,9%.

В целом из подсчётов Google очевидно лидерство компаний и организаций из КНР в патентах по нашей теме. Все компании в нашем коротком рейтинге — китайские. Это понятно, учитывая распространение тех же электрокаров в этой стране. 

Патенты по рециклингу ЛИА в России? 

Поиск патентов РФ на изобретения проведён нами по рефератам в базе ФИПС (табл.1). Вследствие словарного богатства русского языка в патентной литературе используется несколько терминов. Наиболее популярен термин в области ЛИА «переработка», который часто применяется как синоним термину «утилизация». Термин «рекуперация» двусмысленный; иной смысле такой – ЛИА предназначены для использования в качестве накопителей энергии для электротранспорта, альтернативной энергетики, источников бесперебойного питания, систем рекуперации электроэнергии и выравнивания сетевых нагрузок. «Рециклинг» ни разу не встретился для ЛИА патентов на изобретения, причём термин-то существует в патентной литературе, например в №2833216 «Устройство рециклинга полимерной составляющей гетерогенных армированных отходов» или № 2576540 «Система рециклинга асфальта».

Таблица 1: Количество патентов на изобретения РФ по переработке ЛИА

Источник: подсчёт автора по базе данных ФИПС октябрь 2025

Динамика патентования изобретений РФ по переработке ЛИА представлена на рис. 3.

Рисунок 3: Динамика патентования изобретений РФ по переработке ЛИА в 2007-2025 гг.

Видно, что изобретатели озаботились переработкой ЛИА только в последние годы. По количеству тема переработки/утилизации составляет примерно 3% от всех патентов по ЛИА. Правообладатели патентов РФ на изобретения по переработке ЛИА и рефераты патентов представлены в табл. 2:

Таблица 2: Патенты РФ на изобретения по переработке ЛИА

Источник: выборка автора из базы ФИПС

Количество патентов на полезные модели отражено в тал. 3.

Таблица 3: Количество патентов на полезные модели РФ по переработке ЛИА

Источник: подсчет автора по базе данных ФИПС на октябрь .2025

Увы! Релевантных патентов РФ на полезные модели по нашей теме нет. Термин «рекуперация» использован в 2-х патентах в ином смысле (производят рекуперацию энергии).

Баз данных по ЛИА зарегистрировано в РФ 8 ед., все за 2015-2023 гг., но ни одна не имеет отношения к переработке/утилизации/рекуперации. Имеется 30 программы для ЭВМ по запросу «ЛИА» за период 2014-2025 гг., но ни одна не имеет отношения к переработке/утилизации/рекуперации.

НИОКТР

По запросу Переработка литий-ионных аккумуляторов ГИС «Наука и инновации» выдаёт 28 документа на 02.10.2025. В основном это открытые отчёты о НИОКТР по грантам и договорам. 

Так, в 2021-2022 гг. ООО «Русский Кобальт» за 2 млн руб. от Фонда содействия инновациям выполнило НИР «Разработка опытной технологии по извлечению меди из измельченных литий-ионных аккумуляторов. Разработка опытных образцов медного продукта и кобальтового порошка». В рамках данной работы определены оптимальные условия извлечения меди из измельченных литий-ионных аккумуляторов аммиачно-аммонийным выщелачиванием и последующей электроэкстракцией и цементацией. 

В 2022-2024 гг. АО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» (и. о. завлаб Дмитрий Игоревич Смирнов) осуществило обоснование технологических решений по переработке "чёрной массы" отработанных литий-ионных аккумуляторов; за несколько грантов (в частности, 50 и 150 млн руб., в том числе в кооперации с МИСИС) от АО «Наука и инновации» (обе организации входят в ГК «Росатом»). 

НИР «Переработка отработанных литий-ионных аккумуляторов с использованием электробаромембранного метода» выполнена Кубанским государственным университетом в 2022-2024 гг. за грает в 1,5 млн руб. от Российского научного фонда. 

НИР «Разработка и испытания опытных образцов гидрометаллургической технологии и установки для процесса переработки кобальтсодержащего вторичного сырья» за грант 3 млн руб. осуществило в 2024 г. ООО «НПО «ПАХТ» (Москва). Целью работы являлась оценка экономически целесообразной технологии гидрометаллургической переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов, с использованием экстракционных технологий. В ходе НИОКР был разработан и испытан опытный образец гидрометаллургической технологии и установки для процесса переработки кобальтсодержащего вторичного сырья. 

Заключение

Тематика ЛИА в РФ и их переработки отдана на откуп ГК «Росатом» (чему есть историко-технические предпосылки в аспекте развития ядерной отрасли в нашей стране). Но Росатом, ведя интереснейшие разработки по переработке ЛИА, не любит публичные патенты на изобретения и полезные модели.

Имеющиеся патенты принадлежат в основном вузам. Благо, огромнейшая база разработок принадлежит китайским товарищам. Остается надеяться, что та же CATL поделится ими с российскими коллегами.