動力鋰離子電池回收渠道與關(guān)鍵技術(shù)分解

時間:2021-08-10

來源:鉅大LARGE

導(dǎo)語:2018年我國新能源汽車加工將超過100萬輛大關(guān),2020年將超過200萬輛,存量超過500萬輛。2015年是我國推廣使用新能源的元年,2018年動力鋰離子電池大規(guī)模地退役潮即將開啟,2019年將進(jìn)入爆發(fā)期。

  2018年我國新能源汽車加工將超過100萬輛大關(guān),2020年將超過200萬輛,存量超過500萬輛。2015年是我國推廣使用新能源的元年,2018年動力鋰離子電池大規(guī)模地退役潮即將開啟,2019年將進(jìn)入爆發(fā)期。

  本文解析三個方面的知識:一是動力鋰離子電池對環(huán)境污染的嚴(yán)重性;二是動力鋰離子電池回收利用的經(jīng)濟(jì)性;三是動力鋰離子電池回收的緊要技術(shù),以及對動力鋰離子電池回收利用的提議。

  一、動力鋰離子電池對環(huán)境污染嚴(yán)重性

  鋰離子動力鋰離子電池大規(guī)模退役后,作為廢料,對環(huán)境一定有不良影響,會帶來一定的環(huán)境污染。盡管鋰離子動力鋰離子電池不蘊(yùn)含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素,且相對鉛酸蓄電池而言,環(huán)境友好性比較高,但是鋰離子動力鋰離子電池的金屬離子、負(fù)極的碳粉塵、電解質(zhì)中的強(qiáng)堿和重金屬離子,都可能造成重環(huán)境污染,包括提升土壤的pH值。鋰鋰子電池中的金屬和電解液,例如鈷元素可能會引起人們腸道紊亂、耳聾、心肌缺血等癥狀。目前我國電池資源化回收的能力有限,大部分廢舊電池沒有得到有效的處置,目前緊要的廢舊電池解決方式是固化深埋、存放于廢礦井等解決措施,倘若規(guī)模過大,將會給自然環(huán)境和人類健康帶來潛在威脅。

  一句話,倘若鋰離子動力鋰離子電池大規(guī)模地退役,人們非得予以高度重視,非得認(rèn)真對待,穩(wěn)妥解決好。

  二、有色金屬回收與原生金屬提煉過程的能源消耗小得多

  有資料解析,三元電池中鋰的均勻含量為1.9%、鎳12.1%、鈷2.3%;此外,銅、鋁等占比也達(dá)到了13.3%和12.7%。鈷具有很好延展性和鐵磁性,耐高溫、耐腐蝕、具磁性性能,被廣泛用于航天、機(jī)械制造、電氣電子、化學(xué)、陶瓷等工業(yè)范疇。2015年全球產(chǎn)出鈷礦12.38萬噸,剛果(金)產(chǎn)出鈷礦6.3萬噸,占比超過50%,我國僅產(chǎn)出7700噸,占比6.2%。對我國而言,鈷是稀缺資源。因此從廢舊電池中回收再利用鈷具有越來越好的經(jīng)濟(jì)性;鋰是動力鋰離子電池中的緊要元素,鋰資源在自然界中廣泛分布,然而鋰資源的提取工藝行業(yè)壁壘較高。

  由于新能源汽車驅(qū)動的需求日益張大,越來越多的公司開始關(guān)注鋰離子電池回收,并通過電池回收原材料,加工電池,其節(jié)能率在70%~90%之間。通過電池回收原材料,加工電池,在節(jié)能減排方面具有絕對優(yōu)點(diǎn),其宏觀層面的經(jīng)濟(jì)性是不言而喻的。

  三、動力鋰離子電池回收利用渠道分解

  動力鋰離子電池從汽車上退役后,其充放電性可不可以滿足車輛的動力需求,但是電池內(nèi)部的化學(xué)成分并沒有發(fā)生改變,可以運(yùn)用到比汽車電能要求更低的地方,利用在儲能或者相關(guān)的供電基站以及路燈、低速電動汽車身上等,再淘汰后最后再進(jìn)入回收體系。歸納起來,分為兩個循環(huán)過程:

 ?、偬荽卫茫?/p>

  電池容量降低,使得電池?zé)o法使電動汽車正常運(yùn)行,仍可以在別的途徑持續(xù)使用,例如用于電力儲能。(留意:電池本身還沒有報廢)

  ②拆解回收:

  電池?zé)o法持續(xù)使用,原由是電池容量損耗嚴(yán)重,惟有將電池進(jìn)行資源化解決,回收有利用價值的再生資源。

  我國政府明確采用加工者責(zé)任延伸制度,見圖(1)。但落實(shí)這一制度,還沒有抓手?;厥绽们肋€沒有建立起來,這是當(dāng)前急迫要處理的關(guān)鍵問題。

  目前已有渠道:

 ?、倩厥招∽鞣?/p>

  點(diǎn)多面廣,回收成本低廉。但是這些小作坊,沒有技術(shù)保障手段,容易出現(xiàn)安全隱

 ?、趯I(yè)回收公司

  技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、工藝規(guī)范,綜合實(shí)力雄厚,是動力鋰離子電池回收利用骨干公司。但是要怎么樣保障這些公司有利可圖?市場還沒有成長起來,政府政策要怎么樣落實(shí)等,還要深入研究。

  ③廢舊物資再利用協(xié)會

  廢舊物資再利用協(xié)會,成員單位比較多,聯(lián)系比較廣泛,回收網(wǎng)絡(luò)比較完善。但目前這類組織,對動力鋰離子電池回收業(yè)務(wù)還沒有開展起來。要怎么樣合理布局動力鋰離子電池回收市場?要怎么樣規(guī)范地管理?還有大量工作要做。

  四、廢舊鋰離子電池的資源化工藝分類

  按照不同的提取工藝分類,可將鋰離子電池的回收技術(shù)分為3大類:

  (1)干法回收技術(shù)

  緊要包括機(jī)械分選法和高溫?zé)峤夥?或稱高溫冶金法),見表(1)。干法回收工藝流程較短,回收的針對性不強(qiáng),是實(shí)現(xiàn)金屬分離回收的初步階段。緊要是指不通過溶液等媒介,筆直實(shí)現(xiàn)材料或有價金屬的回收辦法,緊要是通過物理分選法和高溫?zé)峤夥ǎ瑢﹄姵仄屏巡⑦M(jìn)行粗篩分類,或高溫分析除去有機(jī)物以便于進(jìn)一步的元素回收。

  (2)濕法回收技術(shù)

  濕法回收技術(shù)工藝比較復(fù)雜,見表(2),但各有價金屬的回收率較高,是目前緊要解決廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的技術(shù)。濕法回收技術(shù)是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介,將金屬離子從電極材料轉(zhuǎn)移到浸出液中,再通過離子交換、沉淀、吸附等手段,將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來。

  (3)生物回收技術(shù):

  目前,有關(guān)生物回收技術(shù)的研究剛剛起步,是將來鋰離子電池回收技術(shù)發(fā)展的理想方向。生物回收技術(shù)具有成本低、污染小、可重復(fù)利用的特點(diǎn)。緊要是利用微生物浸出,將體系的有用部分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來,得到含有效金屬的溶液,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)部分與雜質(zhì)部分分離,最終回收鋰等有價金屬。

  整個回收工藝一般分為4個部分:(1)預(yù)解決部分;(2)電極材料修復(fù);(3)有價金屬浸出;(4)化學(xué)純化。

  第一步:預(yù)解決過程,其目的是初步分離回收舊鋰離子電池中的有價部分,高效選擇性地收集電極材料等高附加值部分,以便于后續(xù)回收過程順利進(jìn)行。預(yù)解決過程一般結(jié)合了破裂、研磨、篩選和物理分離法。

  第二步:材料分離。預(yù)解決階段富集得到了正極和負(fù)極的混合電極材料,為了從中分離回收Co、Li等有價金屬,要對混合電極材料進(jìn)行選擇性提取。材料分離的過程也可以按照干法回收、濕法回收和生物回收。

  第三步:化學(xué)純化。其目的在于對浸出過程得到的溶液中的各種高附加值金屬進(jìn)行分離和提純并回收。

  五、總結(jié)

 ?、黉囯x子電池相比鉛酸蓄電池環(huán)保一些,但是同樣對環(huán)境有污染。面對大規(guī)模的動力鋰離子電池退役,利用的基本途徑有:一是梯次利用;二是廢舊鋰離子電池的資源化解決。

  ②廢舊鋰離子電池的資源化解決技術(shù)成熟,不用過度擔(dān)心。

  ③發(fā)展新能源汽車,一是我國政府應(yīng)對汽(柴)油對外依靠度越來越高的不安全性,而采取的措施;二是鋰離子電池比鉛酸蓄電池更環(huán)保;三是鋰離子電池出現(xiàn)的環(huán)保問題,有成熟的技術(shù)可以解決的。

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