淺析動(dòng)力電池回收目的和技術(shù)路線

前文中我們已經(jīng)提到了動(dòng)力電池回收的巨大空間，這篇主要講電池回收目的和技術(shù)路線。

之所以要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行回收，主要由兩部分驅(qū)動(dòng)一是環(huán)保性，二是經(jīng)濟(jì)性。

電池中含多種有害物質(zhì)，隨意廢棄將對(duì)生態(tài)產(chǎn)生巨大影響。

大量的退役電池將對(duì)環(huán)境帶來(lái)潛在的威脅，尤其是動(dòng)力電池中的重金屬、電解質(zhì)、溶劑及各類有機(jī)物輔料，如果不經(jīng)合理處置而廢棄，將對(duì)土壤、水等造成巨大危害且修復(fù)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)、成本高昂，因此回收需求迫切。

鋰電池里面通常含有的物質(zhì)如下表格，根據(jù)2011版美國(guó)有害物質(zhì)列表數(shù)據(jù)，Ni、Co、磷化物得分超過(guò)1000，被認(rèn)為是高危物質(zhì)。如果廢舊鋰離子電池采取普通的垃圾處理方法（包括填埋、焚燒、堆肥等），其中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬以及無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物必將對(duì)大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染，具有極大的危害性。

廢舊鋰離子電池中的物質(zhì)如果進(jìn)入生態(tài)，可造成重金屬鎳、鈷污染（包括砷），氟污染，有機(jī)物污染，粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶劑及其分解和水解產(chǎn)物，如DME、甲醇、甲 酸等，都是有毒有害物質(zhì)，可造成人身傷害，甚至死亡。

電池材料回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，主要?jiǎng)t在于材料再生價(jià)值和能量?jī)r(jià)值再挖掘。

這包括了三個(gè)方面 1、鋰電池在高端用電器上退役以后，依然可以滿足部分低端用電器的需求，通常是電動(dòng)玩具、儲(chǔ)能設(shè)施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰電池更多的價(jià)值，特別是退役動(dòng)力鋰電池； 2、即使電學(xué)性能無(wú)法滿足更深層次的使用，但其中所含有的Li、Co、Cu等相對(duì)稀有的金屬依然具有再生價(jià)值； 3、由于部分金屬還原耗能與金屬再生能量存在巨大差異，如Al、Ni、Fe，導(dǎo)致金屬回收具有能耗上的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

不同類型鋰電池含有不同種類金屬及其比例，1噸傳統(tǒng)消費(fèi)類的鈷酸鋰電池中對(duì)應(yīng)約170公斤鈷金屬，而在銅、鋁、鋰方面，含量大都相似。因此，總體來(lái)看鈷酸鋰電池的回收價(jià)值將大于其余類別，如磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

電芯在動(dòng)力電池成本中占比達(dá)到36％，若扣除毛利則電芯占比高達(dá)49％；在消費(fèi)類電池中電芯成本占比更高。而在電芯中，富含鎳鈷錳等金屬元素的正極材料的成本占到了45％。

目前，資源化回收過(guò)程包括預(yù)處理和后續(xù)處理兩個(gè)階段。

預(yù)處理是將廢舊鋰電池放入食鹽水中放電，除去電池的外包裝，去除金屬鋼殼得到里面的電芯。

電芯由負(fù)極、正極、隔膜和電解液組成。負(fù)極附著在銅箔表面，正極附著在鋁箔表面，隔膜為有機(jī)聚合物；電解液附著在正、負(fù)極的表面，為L(zhǎng)iPF6的有機(jī)碳酸酯溶液。

后續(xù)處理環(huán)節(jié)是對(duì)拆解后的各類廢料中的高價(jià)值組分進(jìn)行回收，開展電池材料再造或修復(fù)，技術(shù)方法可分為三大類干法回收技術(shù)、濕法回收技術(shù)和生物回收技術(shù)。

干法回收技術(shù)是指不通過(guò)溶液等媒介，直接實(shí)現(xiàn)各類電池材料或有價(jià)金屬的回收技術(shù)方法，主要包括機(jī)械分選法和高溫分熱解法。

干法熱修復(fù)技術(shù)可對(duì)干法回收得到的粗產(chǎn)品進(jìn)行高溫?zé)嵝迯?fù)，但產(chǎn)出的正、負(fù)極材料含有一定雜質(zhì)，性能無(wú)法滿足新能源汽車動(dòng)力電池的要求，多用于儲(chǔ)能或小動(dòng)力電池等場(chǎng)景，適合磷酸鐵鋰電池。

火法冶金，又稱焚燒法或干法冶金，是通過(guò)高溫焚燒去除電極材料中的有機(jī)粘結(jié)劑，同時(shí)使其中的金屬及其化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以冷凝的形式回收低沸點(diǎn)的金屬及其化合物，對(duì)爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學(xué)方法等進(jìn)行回收。火法冶金對(duì)原料的組分要求不高，適合大規(guī)模處理較復(fù)雜的電池，但燃燒必定會(huì)產(chǎn)生部分廢氣污染環(huán)境，且高溫處理對(duì)設(shè)備的要求也較高，同時(shí)還需要增加凈化回收設(shè)備等，處理成本較高。

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中轉(zhuǎn)移到浸出液中，再通過(guò)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(lái)，主要包括濕法冶金、化學(xué)萃取以及離子交換等三種方法。

濕法回收技術(shù)工藝相對(duì)比較復(fù)雜，但該技術(shù)對(duì)鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬的回收率較高；得到的金屬鹽、氧化物等產(chǎn)品，高純度能夠達(dá)到生產(chǎn)動(dòng)力電池材料的品質(zhì)要求，適合三元電池，也是國(guó)內(nèi)外技術(shù)領(lǐng)先回收企業(yè)所采用的主要回收方法。

生物回收技術(shù)主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來(lái)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬。目前生物回收技術(shù)尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過(guò)長(zhǎng)、浸出條件的控制等關(guān)鍵問(wèn)題仍有待解決。

當(dāng)前回收效率更高也相對(duì)成熟的濕法回收工藝正日漸成為專業(yè)化處理階段的主流技術(shù)路線；格林美、邦普集團(tuán)等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)，以及AEA、IME等國(guó)際龍頭企業(yè)，大多采用了濕法技術(shù)路線作為鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬資源回收的主要技術(shù)。

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