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動力鋰電池回收,哪種工藝更好?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年08月05日  

據(jù)我國汽車技術(shù)研究中心報告預(yù)測,到2020年,動力鋰電池大約累計報廢32萬噸以上,甚至有一些電池同行估計報廢量會達(dá)到50萬噸。伴隨著動力鋰電池報廢量的不斷上升,未來十年電池回收很可能達(dá)到百億美元的市場份額,這可以說是一塊很大的蛋糕。


電池為何必須回收?


有人把電池回收稱為新能源汽車行業(yè)的“最后一公里”。動力鋰電池回收首先是安全問題,假如任由車主自私拆解電池,發(fā)生危險的概率很大,所以從安全角度來看動力鋰電池必須回收。


從環(huán)保角度看來,鋰離子電池和鉛酸電池相比,確實沒有鉛的污染大,但是不等于沒有污染,比如磷、氟等材料帶來的污染。


還有很重要的一點,從資源角度來看,不回收動力鋰電池,新能源汽車就會很難發(fā)展。以鈷資源為例,我國95%的鈷是進(jìn)口的,幾乎和沒有是相同的。目前我國大約70%的石油都源于進(jìn)口,這已經(jīng)上升到資源戰(zhàn)略問題,假如95%的鈷依賴進(jìn)口,那豈不是資源更緊張,所以說動力鋰電池一定要回收。


回收一:梯次利用


在電池回收方面,首先是梯級利用,既節(jié)約資源,同時也可以讓磷酸鐵鋰這樣的電池進(jìn)一步發(fā)揮余熱,在回收環(huán)節(jié)使它具有更大的價值體現(xiàn),所以說梯級利用是非常值得考慮的。


目前梯級利用有什么重要問題呢?假如很規(guī)范的去選擇、重組電池,那它的成本是相當(dāng)高的。而且很多車輛在設(shè)計時都唯恐接觸不良,故電池包采用焊接方式,把它拆下來梯級利用,可以說難度很高、成本也很高。


另外一個很重要的應(yīng)用就是鐵塔、儲能,這個領(lǐng)域動力鋰電池可以發(fā)揮很大的用途,這方面行業(yè)人士也都了解比較多。其他方面,比如說家庭小儲能、電動自行車等形式的梯級利用,十分值得關(guān)注。


回收二:低溫冷凍粉碎


材料回收也要介紹一下,鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池里面的成份可能略不相同,但是也差不太多。這些成份從理論上來說都希望把它回收回來,并且希望在回收過程中盡量的減少和控制污染,這是非常值得研究的。


在國外電池回收方面,美國的Toxco公司具有一定的代表性,他們有一項液氮冷凍技術(shù)叫低溫冷凍粉碎,在零下100多度的情況下,電池的電解液全部凝固,沒有安全問題也沒有電池放電的問題,并且在這么低的溫度下粘結(jié)劑也變得很脆、也很容易分離。


動力鋰電池低溫冷凍粉碎以后,在施以濕法冶金,用酸和堿萃取,粉末的材料用酸溶解掉,然后萃取分解出鈷鹽、酸鹽等附屬物。當(dāng)然,盡管如此仍會有一些不容物難以回收。


回收三:火法冶金


另外,國外還有一種比較主流的火法冶金,美國的另一家公司Inmetco,就是以火法冶金為重要路線的公司。它有一個很重要的特點是,把電池經(jīng)過分類,初步拆解以后放到高溫的電弧爐里面熔煉,我們將其統(tǒng)一稱為高溫熔煉,在冶金上我們叫它火法冶金。


在上千度的高溫情況下,電池里所有能燃燒的東西全部會燒掉,比如石墨、碳黑、隔膜電解液等這些全部會被燒掉。在燒掉的過程中進(jìn)行適當(dāng)控制可以讓金屬氧化物還原成金屬合金,同時像銅、鋁這樣活潑一些的金屬,會以氧化物落渣的形式漂浮在金屬合金溶體的表面。


火法冶金的缺點是能耗比較高,但是它有一個有很重要的優(yōu)勢,這個工藝“胃口”很好,隨便什么電池都可以放進(jìn)去。


回收四:物理法回收工藝


我們中南大學(xué)的回收工藝以物理法為主,它有幾個重要的環(huán)節(jié),第一個稱為精確的拆解,接著進(jìn)行材料的修復(fù),我們這個材料的修復(fù)跟前面濕法冶金相比,別人是把它溶解掉,我們是把這個材料重新合成,直接合成電池能用的材料,當(dāng)然這也會有很多細(xì)節(jié)問題。


在中南大學(xué)有一些電性能和霧化性能的比較研究,包括低溫性能和倍率性能,這都是把修復(fù)的材料跟買來的材料進(jìn)行比較,修復(fù)的材料循環(huán)性能做到1700次。同時我們也比較了很多雜質(zhì),用物理法肯定會有少量的雜質(zhì)存在,這些雜質(zhì)在可控的范圍內(nèi)其實影響不大。


總的來說,采用物理法回收工藝的材料性能還是很接近新買來的材料。這個技術(shù)以物理法為主,沒有污染,工藝流程比較短,我們預(yù)測凈利率大概會達(dá)到20%,希望我們的回收工藝在日后能得到一定推廣。


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