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导读:为保证废旧电池整体综合回收再利用,需要在负极、电解液、隔膜等方面展开研究,并实现产业化。
(来源:微信公众号“电池联盟” ID:zgcbcu 作者:龙阙)
电池业已迎来动力电池「退役潮」!
我国目前是全球最大的新能源汽车市场,随着电动汽车关键部件电池使用寿命的逐渐到期,动力电池的报废量也随之越来越大。
2014年,我国电动汽车销售量为7万辆;2015年,达到了30万辆;到2016年,达到50万辆;2018年,达到了105.3万辆。
2018年,宁德时代和比亚迪的电池装机量分别为23.43GWh和11.43GWh;2019年上半年,宁德时代和比亚迪电池装机量分别为13.85GWh和7.36GWh。
预计到2020年,我国车用动力电池需求将达到125GWh,而报废量将达到32GWh,报废电池折算为质量将达到约50万t;到2030年,动力电池报废量将达到101GWh,报废动力电池量约达到116万t。
目前,废旧动力锂离子电池回收方式主要有两种,一是梯次利用,二是拆解回收。
锂电池回收企业主要以回收三元正极材料为主。另外,一些小型企业以回收磷酸铁锂正极材料为主,但技术水平较低。
对于容量下降到50%以下无法继续使用的电池,只能进行拆解,并资源化回收利用。
此外,对于梯次利用的报废电池,也要进行拆解及资源化利用。
对于正极材料约占成本40%的锂离子电池,在回收时,重点考虑回收再利用正极材料。
锂离子电池按正极材料,主要可以分成磷酸铁锂与三元材料两种品种,磷酸铁锂由于安全性及循环性,主要用于公交车及小轿车。而三元材料电池由于其体积能量密度大,主要用于小轿车,两种电池的市场占有量均在45%左右。
由于磷酸铁锂发展的时间早,目前废旧磷酸铁锂电池量更大一些。
在资源化回收利用方面,国内的主要专业回收公司主要是对三元材料正极材料进行回收利用。
而磷酸铁锂中含锂4%左右,折合成碳酸锂有170kg左右,即1t磷酸铁锂粉体可回收碳酸锂170kg,因此,对于磷酸铁锂极片的回收,主要回收锂及铝。
目前,国内主要回收磷酸铁锂的是一些小型企业。由于技术原因,小型企业锂的回收率在85%左右,可回收碳酸锂约140kg。
此外,磷酸铁锂的主要成分为磷酸铁,由于没有回收被废弃,因此造成了资源浪费。
目前,磷酸铁锂正极材料回收技术主要存在成分未回收、酸碱消耗量大、成本较高、排放废水等问题。
废旧锂离子电池不经过处理,直接进入到冶炼炉内熔炼成合金,并进一步溶解合金,分离净化后获得高纯度的镍和钴的化合物,熔炼过程中产生的有害气体,会经过后续净化处理后排放,主要用于镍氢及废钴酸锂电池的处置。
火法工艺简单、易操作,且对各种废旧电池具有通用的效果,但处理流程长,有价金属综合回收率较低。
目前,国内主流的工艺路线为湿法处理路线,主要回收废旧锂离子电池正极材料中的有价金属。
湿法工艺需要对电池进行预处理,得到废旧电池正极材料粉体,采用无机酸浸出正极中的金属离子,使金属离子进入溶液,然后通过沉淀、萃取、盐析、离子交换、电化学等方法进一步分离、提纯得到其钴、镍、锂等金属元素化合物。
实际工业生产中,浸出过程常采用盐酸、硫酸和硝酸浸出正极材料中有价金属,同时添加氧化剂,盐酸浸出常用氯酸钠作为氧化剂。
目前,电池企业回收废旧锂主要采用湿法工艺,回收三元正极材料中的有价金属。
我国废旧动力锂离子电池回收处于初始阶段,工业上主要采用湿法回收正极材料中有价金属为主,通过无机酸溶解,萃取分离得到金属化合物作为产品出售。
骨干锂电池回收企业以回收三元正极材料为主,一些小型企业开展了磷酸铁锂正极材料回收工业生产,但只回收正极材料中的锂,技术水平较低,生产成本较高。
因此,为了保证废旧锂电池整体综合回收再利用,有必要在负极、电解液、隔膜等方面展开研究,并实现产业化。
尤其在拆解方面,需要重点研究,实现废旧锂离子电池有价成分的物理分离,降低回收再利用成本,保证锂离子电池行业的可持续发展。
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