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鋰離子電池回收技術簡介廢棄鋰離子電池資源化技術是將廢棄鋰離子電池中的成分,依照各自的物理、化學性質,進行分離。 一般來說,整個回收過程分為4個部分: (1)預處理部分; (2)電極材料的修復; (3) 比例金屬的浸出; (4)化學淨化。 在回收過程中,依萃取製程的不同,鋰離子電池的回收技術可分為三類:(1)乾式回收技術; (2)濕式回收技術; (3)生物恢復技術。
乾式回收重要的包括機械分離和高溫熱溶解(或高溫冶金)。 乾式回收流程短,回收的針對性不強。 這是實現金屬分離回收的初步階段。
重要的是參考回收材料的方法或材料的比率或材料的優先權,重要的是透過物理分選方法將電池破裂並高溫熱溶解,或高溫分解以去除有機物以進一步回收元素。 濕式回收製程較為複雜,但各有價金屬的回收率較高,是目前處理廢棄鎳電池、鋰離子電池的重點製程。 濕式回收技術屬於轉移技術,將金屬離子從電極材料轉移到浸出介質中,然後透過離子交換、沉澱、吸附等過程進行回收。
溶液中萃取。 生物回收技術成本低、污染小、可重複使用,是未來鋰離子電池回收技術的理想方向。 生物回收技術重要的是利用微生物浸出,將體系中有用的成分轉化成可溶性化合物並選擇性溶解,得到含有效金屬的溶液,實現目標組件與雜質組分的分離,最終回收鋰金屬。
目前生物回收技術研究才剛起步,隨後逐步解決高效能菌株的培育、週期性問題、浸出條件相關的控制問題。 從回收製程的順序來看,第一步:預處理工序,其目的是為了將舊鋰離子電池中的價金屬部分初步分離出來,高效選擇性地富集電極材料等,以利於後續回收工序的順利進行。
預處理過程通常結合破碎、研磨、篩選和物理分離。 重要的預處理方法有: (1)預充電; (2)機械分離; (3)熱處理; (4)鹼溶液; (5)溶劑溶解; (6)手動拆卸等。 第 2 步:材料分離。
預處理階段富集得到正極和負極的混合電極材料,為了分離共回收的Co、Li等,選擇性提取混合電極材料。 物料分離過程可分為乾式回收、濕式回收及生物回收分類技術: (1)無機酸浸出; (2)生物特徵辨識洩漏; (3)機械化學浸出。
步驟3:化學淨化。 其目的是分離、淨化浸出製程所得溶液中的各種高附加價值金屬。 浸出液中含有Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al、Cu等多種元素,其中Ni、Co、Mn、Li是重要的回收金屬元素。
調節pH值後進行選Al、Fe精選,進一步處理浸出液中的Ni、Co、Mn、Li等元素。 常用的回收方法有化學沉澱法、鹽分析法、離子交換法、萃取法和電沉積法。 國內外鋰離子電池回收技術路線及趨勢:濕式製程、高溫裂解為主流對比國外主流電池回收公司的回收製程可以發現,目前主流的鋰離子電池回收製程以濕式製程和高溫裂解為主,且很大一部分已投入工業化生產階段。
鋰回收經濟性方面,電池廠商自行拆解或第三方拆解模式是目前主流,自2015年以來,隨著新能源汽車產業的爆發,以及電池材料方向(朝向高鎳三元材料方向發展),鈷、鎳及碳酸鋰/氫氧化鋰的價格將受到一定幅度的提振。 這使得恢復廢棄鋰離子電池的經濟性成為可能。 我國私人汽車平均行駛里程約1.6萬公里。
在私家車的使用條件下,純電動/插電式汽車的使用壽命約在4至6年左右;相關巴士,租車等 不同類型的動態鋰離子電池金屬有所不同。 根據權威機構對我國未來動力鋰離子電池在各類電動車及自行車鋰電容佔比進行預測。
預計到2018年,我國新增報廢動力鋰離子電池將達到11.8GWH,可回收對應金屬為:鎳180萬噸、鈷200.34萬噸、錳0.34萬噸;預計2023年,新報廢動力鋰離子電池將達到101GWH,可回收對應金屬為:鎳11.9萬噸、鈷23萬噸、錳2萬噸。
權威機構預計,除金屬鈷之外,其他金屬價格也將出現不同程度的下跌。 據此預計,2018年可回收金屬市場規模將達14億元。
鈷8.7億元、260億元;至2023年,可回收金屬市值可達鎳84億元、鈷73億元、錳8.5億元,16.
60億元鋰電146億元。 透過建立動力鋰離子電池成本效益經濟性評估模型,回收材料產出的效益可採用以下數學模型進行計算:BPRO表示廢棄動力鋰離子電池回收的利潤; CTOTAL代表利用廢電鋰離子電池回收所得的收入總額; CDepReciation表示廢棄動態鋰離子電池設備的折舊成本; CUSE表示廢舊動態鋰離子電池回收製程使用成本; CTAX即廢棄舊動力鋰電池回收企業所得稅。
廢棄動力鋰離子電池回收及再資源化的利用成本主要包括以下幾部分(1)原料成本; (2)輔助材料成本; (3)燃料動力成本; (4)設備維護費用; (5)環境處理費用; (6)勞動成本。 從毛利率、可行性、可持續性三個方面考慮,權威機構認為,電池廠家直接回收形成閉環模式和第三方專業拆解機構收購廢棄電池給電池廠家的模式是目前主流的動力鋰電回收模式,並且在鋰電複合回收的情況下具有更好的經濟性。 假設:(1)現行金屬價格(21.5萬元/噸、鎳7.77萬元/噸、錳100萬元/噸、鋰70萬元/噸、鋁12.6萬元/噸、鐵0。
200萬/噸),不考慮其他回收效益; (2)考慮利用各類動力鋰離子電池(70%磷酸鐵鋰、7%錳酸鋰、23%三元)綜合回收鋰離子電池; 3)除原物料外的其他成本:第三方專業機構從小作坊收購廢棄鋰離子電池,分解毛利率,達60%;其次是回收加工的產業聯盟形式,毛利率45%。 但這兩種方式中,前者(第三方:收購小作坊)存在安全和環保問題,且目前小作坊還未認識到鋰電回收產業的巨大價值,收購價格較低,因此這種方式不具備持續性;後者(產業聯盟)由於相關管理法規和法律環境的統一性,目前可能性較小,但未來會是趨勢之一。 其餘三種方式均具有可行性和可持續性,但電池廠商直接回收併購買廢棄電池給生產者的模式毛利率較高,因此權威機構認為這兩種模式將構成目前主流的回收模式。
三元電池材料的回收價值高於其他動力鋰離子電池,如回收三元鋰離子電池、電池廠商回收型、第三方拆解型對電池廠商利用廢舊電池的質量投資價值(2016年)毛利率分別已達55%、48%,未來5年動力鋰電回收產業將逐步實現標準化、規模化、產業聯盟化。 由於規模效應,其毛利率會很高。 此外,原廠生產商回收模式和第三方拆解模式生產廢棄電池仍具有較強的經濟性。