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作者:iflowpower——便攜式電站供應商
動力鋰離子電池之所以被回收,是由兩部分緊緊推動的:一是環保,二是經濟。電池中含有多種有害物質,會拋棄對生態的影響。大量退役電池會給環境帶來潛在威脅,尤其是動態鋰離子電池中的重金屬、電解質、溶劑以及各類有機污染物等。
如果處理不當,將對土壤、水體等造成巨大危害。修復過程長,成本高,回收需求迫切。鋰離子電池中通常含有的物質基於2011年版美國有害物質清單數據,Ni、CO和phosplastivhets被認為是高風險物質。
如果採用廢液(包括垃圾填埋、焚燒、堆肥等),鈷、鎳、鋰、錳等金屬和無機、有機化合物將對大氣、水體和土壤造成嚴重污染。如果廢舊鋰離子電池中的材料進入生態,會造成重金屬鎳、鈷污染(包括砷)、氟流體、有機污染、粉塵和酸鹼污染。
廢舊鋰離子電池的電解液及其轉化產物LiPF6、LiASF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等,溶劑及其分析水解產物DME、甲醇、甲酸等都是有毒有害物質,可能導致人身傷害,甚至死亡。
電池材料回收的經濟價值在於材料的再生價值和能量價值的再挖掘。這包括三個方面:1、在高端電器退役後,仍然可以滿足一些低端電器的需求,通常是電動玩具、儲能設施等,回收後,梯級利用電池更有價值,尤其適用於退役的動態鋰離子電池; 2、即使電性能能滿足更深的使用,相對稀有的金屬如Li、CO、Cu等。
, 仍在再生; 3、由於部分金屬還原能耗與金屬再生能量存在巨大差異,如Al、Ni、Fe等,導致金屬回收的經濟價值。不同類型的鋰離子電池所含金屬種類和比例不同,1噸傳統消費型含鈷離子電池對應約170公斤鈷金屬,而在銅、鋁、鋰方面,大多相近。因此,鋰鈷鋰離子電池的整體回收價值將大於其餘類別,如磷酸鋰離子電池和三元鋰離子電池。
電池成本比動力鋰離子電池成本高出36%以上。在電芯中,富含鎳鈷錳的正極材料成本為45%。目前,資源回收過程包括預解決和後續解決兩個階段。
將廢舊鋰離子電池在鹽水中排出,拆下電池外包裝,拆下金屬鋼殼,得到電池。電池由負極、正極、隔膜和電解液組成。負極貼在銅箔表面,正極貼在鋁箔表面,隔膜是有機聚合物;電解液附著在正極、負極的表面,即 LiPF6 的有機碳酸鹽溶液。
後續解決方案是針對各類廢品中的高價值成分進行拆解回收,進行電池材料改造或修復,技術措施可分為三類:干法回收技術、濕法回收技術和生物回收技術。乾式回收技術是指溶液等不通過溶液的介質,對各類電池材料或有活力的金屬進行非回收的技術途徑。必須包括機械分離和高溫熱解。
干法熱修復技術可以對乾法回收得到的麤品進行高溫和熱修復,但輸出、負極材料含有一定的雜質,性能不能滿足新能源汽車動力鋰離子電池的要求,多用於能源存儲或小功率鋰離子電池等適用於鋰鐵離子電池的場景。火法,又稱焚燒法或乾法冶金,是通過高溫焚燒將電極材料中的有機粘合劑,而金屬及其化合物發生氧化還原反應,回收冷凝中的低沸點介質。其化合物,渣中的金屬用於回收、熱解、磁替代或化學方法等。
火冶對原材料成分要求不高,適合大規模解決比較複雜的電池,但是燃燒一定會有一些廢氣污染環境,而且高溫解決方案也高,還有新的淨化回收設備等,解決方案更高.濕法回收技術是轉移,將金屬離子從電極材料中轉移到浸出介質中,然後通過離子交換、沉澱、吸附等方式進行。溶液中的萃取,需要包括濕法冶金、化學萃取和化學萃取三種方法。離子交換。
濕法回收技術已經比較複雜,但該技術對鋰、鈷、鎳的回收率很高,並且得到的金屬鹽、氧化物等產品純度高,可以達到處理動力鋰離子電池材料的目的。質量要求,適用於三元電池,也是國內外領先回收公司所期望的回收途徑。生物回收技術通過微生物浸出緊密利用,將系統中的有用組分轉化為可溶性化合物並選擇性溶解,實現目標組分與雜質組分的分離,最終回收鋰、鈷、鎳等。
目前生物回收技術尚不成熟,如高效菌種的培養,培養週期過長,浸出條件的控制有待處理。目前回收效率也比較成熟的濕法回收工藝越來越成為專業化解決方案的主流技術路線;綠美、班固集團等國際領先企業,國際領先企業居多,大部分採用濕法技術。路線作為回收鋰、鈷、鎳等可行金屬資源的嚴格技術。
濕法技術是通過金屬回收價格後的正極材料重新生產,容量的關鍵性能指標優於乾法技術修復後的正極材料。三元電池相比磷酸鐵鋰電池壽命短,三元材料電池80%的循環壽命只有800-2000次,存在一定的安全風險。不適用於儲能電站。
通信基站備用電源等使用環境複雜階梯利用。但是,由於三維鋰離子電池是鎳鈷錳等稀有金屬,因此可以通過鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁、石墨、隔膜等材料提取的材料。激勵。
經濟收入,具有經濟可行性。以三元523電池為例,每噸鈷的三元電芯鎳鈷錳鋰含量,市場上鎳鈷錳的均勻回收率可達95%以上。鋰回收率在70%左右,金屬鋰、鈷、電解液鎳和電解錳市場價格分別為90萬元/噸、60萬元/噸、10萬元/噸和12000元/噸。
動態鋰離子電池回收金屬硫酸鹽、硫酸鈷、硫酸錳等。以處理硫酸鎳為例,通過廢舊動力鋰離子電池解決每噸鎳成本的成本不到4萬元,指導鎳礦的成本在6萬多元。通過資源回收,獲取金屬原材料的成本低於礦產開發成本,三元電池的資源回收具有成本核算的意義。
考慮到三元電池回收公司拆解貴金屬後用硫酸鹽轉售,銷售價格應該低於純金屬形式的市場價格,故假設按70%的比例銷售,則三元電池。拆解收入為3.4萬元/噸,因此2023年僅三元電池的規模有望達到5410億元。在成本費用方面,三元電池的回收成本是根據加工成本、各種費用和稅金來計算的。
其中,處理成本的構成為:材料成本(廢電池、液氮、水、酸鹼試劑、萃取劑、沉澱劑等);燃料和動力成本(電能、天然氣、汽油消耗等)650元/噸;環境治理成本(廢氣、廢水淨化、廢渣、灰液)550元/噸;設備成本(設備維修費、折舊費)500元/噸;人工成本(操作、技術、運輸人員等工資)400元/噸。
分攤管理成本和銷售人員、包裝等。那麼三元電池的拆解成本是26500元/噸。根據以上收入,決策利潤記為7500元/噸,2023年淨利潤空間將突破10億元。
通過原材料的回收,鎳鈷錳等金屬元素可以達到95%以上的回收率,意義重大。通過資源回收,可以加工出鎳、鈷、錳和鋰鹽,甚至進一步產出三維正極材料和前驅體,筆直用於鋰離子電池電芯的製造,具有重大意義構建鍊式閉環。磷酸鋰離子電池:階梯利用百億市場的巨大潛力。
對於磷酸鋰離子電池,目前使用最廣泛的濕法回收磷酸離子電池為8500元/噸。左右,貴金屬再生料收入僅為8100元左右,因此拆解損失約400元/噸。因此,磷酸鐵鋰離子電池的回收並非通過拆解。
梯子利用剩餘價值最大化循環經濟,降低儲能係統的建設成本。梯級利用的循環系統由退役的動力鋰離子電池通過檢測、篩選、重組等,用於低速電動汽車、備用電源、電能存儲等。
,對電池性能要求較低的類別。目前,天梯緊緻品類仍處於儲能高峰期。流量階梯首先是對退役動力鋰離子電池的篩選。
預計2014年後出貨的動力鋰離子電池佔比60%-70%。然後成組使用,從每輛電動車上拆下來的一套動力鋰離子電池組作為一個單獨的單元,搭配一個中小功率儲能逆變器,形成一個基本的儲能單元,更多的基本單元能源整合在一起,形成一個大型的儲能電力系統。三是充放電管理。
目前的“填峰”項目是以我國塔樓為例。約8800kWh,鐵塔備用電源等,峰谷站約8800kWh(目前使用壽命短、能量密度低、價格低,有環保、高效等要求,鉛酸電池的更換將是基於電力的需求缺口。
目前,以PACK(電池組,即多級並聯電池構成+BMS(電池管理系統)為主的梯次利用技術是比較主流的選擇。PACK流程分為生產、組裝、生產三部分。其核心是將多個單體電芯通過機械結構連接在一起,組成一個電池組。
在具體操作過程中,由於整個電池組的機械強度、系統匹配等問題,需要涉及到熱管理、電流控制與測試、模組組裝設計、計算機虛擬開發等,是梯次利用過程。高門檻。
BMS電池管理系統的重要功能是對每個電池單元進行智能管理和維護,並預警電池有過充過放,實時監控電池,從而為電池的使用壽命服務。 BMS是管理系統、控制、顯示、通信和信息採集模塊的集合。它起到了連接整車、電池和整個電池系統的紐帶。
對於電池製造商來說,BMS體現了製造商的核心技術競爭力,BMS決定了電池的使用範圍、壽命和再利用的整體價值。狹義的階梯僅稱為電池的重組,目前磷酸離子電池的階梯已經形成,內涵變成了對可用資源的全循環、多層次利用——部署:當車輛進入報廢期後(一般汽車的使用壽命比電池長),會經歷:(1)高性能電池篩選:車企、汽車拆解廠和零件回收公司在報廢電池上會比較一致,比較好的性能電池是通過測試過濾出來的,組團或者委託其他公司給一個電池組,然後用我國鐵塔公司的梯子賣掉。 (2)拆解:狀態不佳,沒有使用價值的電池,大部分會返回給第三方回收公司,回收公司採用物理法或濕法拆解再利用,銅、鋁、原材料如隔膜提取物平行銷售,磷酸鐵鋰離子電池正極材料粉、負極材料粉將進入修復階段。
(3)修復:修復的目的是進一步提純磷酸鐵鋰的材料粉末,以達到更高的價格。同時,梯子退役後的電池也會收到一個拆/修的過程,實現多維分層。在整個流通過程中,一般回收公司有3個利潤點,即(1)銷售初篩狀態,可供閒置電池使用; (二)將拆解後的原材料進行銷售; (3) 銷售修復/負片材料。
但是,目前的階梯使用技術和商業化兩個方面。從技術上看,由於動力鋰離子電池一致性差,壽命不同,BMS系統的數據會與電池的實際情況有偏差,從而面臨安全性、產品質量等方面的挑戰。從商業的角度來看,一方面產品一直比較低,另一方面因為電池型號不同,要入組的電池數量會很大,然後篩選、分組、生產成本還比較高,只有少數技術成熟的企業才能獲得經濟效益。
儘管如此,已經與多家行業龍頭及我國鐵塔等下游使用企業達成戰略合作協議。隨著動力鋰離子電池各項標準的不斷出台,電池的一致性將顯著提高。關係密切的人以後會利用梯子。
從經濟方面,通過衡量磷酸鐵鋰離子電池的階梯。假設使用PACK+BMS技術使用,PACK的成本約為0.3元/WH,BMS成本為0。
1元/WH,廢磷酸離子電池回收成本為0.05元/WH,磷酸鐵鋰離子電池梯次利用成本合計約0.45元/WH,交易者延遲為0。
6元/WH。假設磷酸鐵鋰離子電池能量密度為110Wh/kg,回收電池能量衰減降低至70%,2023年梯次回饋空間有望超過50億元。無論是梯級利用還是拆解,都能看到一片新的藍海。
未來,它會逐漸開放,抓住這個機會的人,會有很多收穫。
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