動力電池回收硬核技術流！干濕法拆解梯級利用利潤空間計算大盤點

前文中我們已經提到了動力電池回收的巨大空間，這篇主要講電池回收目的和技術路線。

之所以要對動力電池進行回收，主要由兩部分驅動一是環(huán)保性，二是經濟性。

電池中含多種有害物質，隨意廢棄將對生態(tài)產生巨大影響。

大量的退役電池將對環(huán)境帶來潛在的威脅，尤其是動力電池中的重金屬、電解質、溶劑及各類有機物輔料，如果不經合理處置而廢棄，將對土壤、水等造成巨大危害且修復過程時間長、成本高昂，因此回收需求迫切。

鋰電池里面通常含有的物質如下表格，根據2011版美國有害物質列表數(shù)據，Ni、Co、磷化物得分超過1000，被認為是高危物質。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、錳等金屬以及無機、有機化合物必將對大氣、水、土壤造成嚴重的污染，具有極大的危害性。

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

電池材料回收的經濟價值，主要則在于材料再生價值和能量價值再挖掘。

這包括了三個方面 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，通常是電動玩具、儲能設施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰電池更多的價值，特別是退役動力鋰電池； 2、即使電學性能無法滿足更深層次的使用，但其中所含有的Li、Co、Cu等相對稀有的金屬依然具有再生價值； 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，導致金屬回收具有能耗上的經濟價值。

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

電芯在動力電池成本中占比達到36％，若扣除毛利則電芯占比高達49％；在消費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，資源化回收過程包括預處理和后續(xù)處理兩個階段。

預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。

電芯由負極、正極、隔膜和電解液組成。負極附著在銅箔表面，正極附著在鋁箔表面，隔膜為有機聚合物；電解液附著在正、負極的表面，為LiPF6的有機碳酸酯溶液。

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

干法回收技術是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)各類電池材料或有價金屬的回收技術方法，主要包括機械分選法和高溫分熱解法。

干法熱修復技術可對干法回收得到的粗產品進行高溫熱修復，但產出的正、負極材料含有一定雜質，性能無法滿足新能源汽車動力電池的要求，多用于儲能或小動力電池等場景，適合磷酸鐵鋰電池。

火法冶金，又稱焚燒法或干法冶金，是通過高溫焚燒去除電極材料中的有機粘結劑，同時使其中的金屬及其化合物發(fā)生氧化還原反應，以冷凝的形式回收低沸點的金屬及其化合物，對爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學方法等進行回收?；鸱ㄒ苯饘υ系慕M分要求不高，適合大規(guī)模處理較復雜的電池，但燃燒必定會產生部分廢氣污染環(huán)境，且高溫處理對設備的要求也較高，同時還需要增加凈化回收設備等，處理成本較高。

濕法回收技術是以各種酸堿性溶液為轉移媒介，將金屬離子從電極材料中轉移到浸出液中，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，主要包括濕法冶金、化學萃取以及離子交換等三種方法。

濕法回收技術工藝相對比較復雜，但該技術對鋰、鈷、鎳等有價金屬的回收率較高；得到的金屬鹽、氧化物等產品，高純度能夠達到生產動力電池材料的品質要求，適合三元電池，也是國內外技術領先回收企業(yè)所采用的主要回收方法。

生物回收技術主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現(xiàn)目標組分與雜質組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。目前生物回收技術尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過長、浸出條件的控制等關鍵問題仍有待解決。

當前回收效率更高也相對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路線；格林美、邦普集團等國內領先企業(yè)，以及AEA、IME等國際龍頭企業(yè)，大多采用了濕法技術路線作為鋰、鈷、鎳等有價金屬資源回收的主要技術。

濕法技術進行有價金屬回收后再造得到的正極材料，其比容量這一關鍵性能指標均優(yōu)于干法技術修復后得到的正極材料。

對于三元電池來說，相較于磷酸鐵鋰，它的電池壽命較短，三元材料電池80％循環(huán)壽命僅為800－2000次，且安全性存在一定風險，不適宜用于儲能電站、通信基站后備電源等應用環(huán)境復雜的梯次利用領域。

但三元動力電池由于含有鎳鈷錳等稀有金屬，通過拆解提取其中的鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁、石墨、隔膜等材料，理論上能實現(xiàn)每噸大約4．29萬元的經濟收益，具備經濟可行性。

以三元523電池為例，每噸三元電池鎳、鈷、錳、鋰含量約為96、48、32、19千克，目前市場上鎳、鈷、錳的平均回收率可以達到95％以上，鋰的回收率在70％左右，金屬鋰、鈷、電解鎳和電解錳的市場價格分別為90萬元／噸、48萬元／噸、10萬元／噸和1．7萬元／噸。

動力電池回收生產出來的硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳等金屬鹽，可繼續(xù)加工處理生產出三元前驅體，具有明顯的增值空間。

以硫酸鎳的生產為例，通過廢舊動力電池回收處理每噸鎳的成本在4萬元以下，而直接通過鎳礦生產的成本在6萬元以上。通過資源化回收獲得金屬原料的成本低于直接從礦產開發(fā)的成本，三元電池的資源化回收具有降低成本的意義。

考慮到三元電池回收企業(yè)在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態(tài)再銷售給下游企業(yè)，銷售價格應該低于純金屬形態(tài)的市場價格，因此假設按市價70％的比率折價銷售，則三元電池的拆解收益為34000元／噸，因此到2023年僅三元電池的拆解市場規(guī)模預期可達54．1億元。

成本費用方面，三元電池回收成本主要由生產成本、各類費用和稅費構成。

其中，生產（成本粗略估算）的構成主要有

材料成本（廢舊電池、液氮、水、酸堿試劑、萃取劑、沉淀劑等）20000元／噸；

燃料及動力成本（電能、天然氣、汽油消耗等）650元／噸；

環(huán)境治理成本（廢氣、廢水凈化以及廢渣、灰燼處理）550元／噸；

設備成本（設備維護費、折舊費）500元／噸；

人工成本（操作、技術、運輸人員等工資）400元／噸。

分攤的管理人員工資等管理費用和銷售人員、包裝等銷售費用約400元／噸；增值稅、所得稅4000元／噸。 則三元電池的拆解成本合計為26500元／噸，按上述收益34000元／噸計算，拆解利潤為7500元／噸，從上表也可以看出2023年對應凈利潤空間料將超10億元。

通過原料回收，鎳鈷錳等金屬元素可實現(xiàn)95％以上的回收率，經濟效益顯著。經由資源化回收，可以生產出鎳、鈷、錳及鋰鹽，甚至進一步產出三元正極材料及前驅體，直接用于鋰電池電芯制造，具有構建產業(yè)鏈閉環(huán)的重大意義。

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