編者按:我國目前是全球最大的新能源汽車市場,隨著電動汽車關(guān)鍵部件電池使用壽命的逐漸到期,動力電池的報(bào)廢量也隨之越來越大。
2014年,我國電動汽車銷售量為7萬輛;2015年,達(dá)到了30萬輛;到2016年,達(dá)到50萬輛;2018年,達(dá)到了105.3萬輛。
2018年,寧德時代和比亞迪的電池裝機(jī)量分別為23.43GWh和11.43GWh;2019年上半年,寧德時代和比亞迪電池裝機(jī)量分別為13.85GWh和7.36GWh。
預(yù)計(jì)到2020年,我國車用動力電池需求將達(dá)到125GWh,而報(bào)廢量將達(dá)到32GWh,報(bào)廢電池折算為質(zhì)量將達(dá)到約50萬t;到2030年,動力電池報(bào)廢量將達(dá)到101GWh,報(bào)廢動力電池量約達(dá)到116萬t。
2014年,我國電動汽車銷售量為7萬輛;2015年,達(dá)到了30萬輛;到2016年,達(dá)到50萬輛;2018年,達(dá)到了105.3萬輛。
2018年,寧德時代和比亞迪的電池裝機(jī)量分別為23.43GWh和11.43GWh;2019年上半年,寧德時代和比亞迪電池裝機(jī)量分別為13.85GWh和7.36GWh。
預(yù)計(jì)到2020年,我國車用動力電池需求將達(dá)到125GWh,而報(bào)廢量將達(dá)到32GWh,報(bào)廢電池折算為質(zhì)量將達(dá)到約50萬t;到2030年,動力電池報(bào)廢量將達(dá)到101GWh,報(bào)廢動力電池量約達(dá)到116萬t。
目前,廢舊動力鋰離子電池回收方式主要有兩種,一是梯次利用,二是拆解回收。
鋰電池回收企業(yè)主要以回收三元正極材料為主。另外,一些小型企業(yè)以回收磷酸鐵鋰正極材料為主,但技術(shù)水平較低。
對于容量下降到50%以下無法繼續(xù)使用的電池,只能進(jìn)行拆解,并資源化回收利用。
此外,對于梯次利用的報(bào)廢電池,也要進(jìn)行拆解及資源化利用。
對于正極材料約占成本40%的鋰離子電池,在回收時,重點(diǎn)考慮回收再利用正極材料。
鋰離子電池按正極材料,主要可以分成磷酸鐵鋰與三元材料兩種品種,磷酸鐵鋰由于安全性及循環(huán)性,主要用于公交車及小轎車。而三元材料電池由于其體積能量密度大,主要用于小轎車,兩種電池的市場占有量均在45%左右。
由于磷酸鐵鋰發(fā)展的時間早,目前廢舊磷酸鐵鋰電池量更大一些。
在資源化回收利用方面,國內(nèi)的主要專業(yè)回收公司主要是對三元材料正極材料進(jìn)行回收利用。
而磷酸鐵鋰中含鋰4%左右,折合成碳酸鋰有170kg左右,即1t磷酸鐵鋰粉體可回收碳酸鋰170kg,因此,對于磷酸鐵鋰極片的回收,主要回收鋰及鋁。
目前,國內(nèi)主要回收磷酸鐵鋰的是一些小型企業(yè)。由于技術(shù)原因,小型企業(yè)鋰的回收率在85%左右,可回收碳酸鋰約140kg。
此外,磷酸鐵鋰的主要成分為磷酸鐵,由于沒有回收被廢棄,因此造成了資源浪費(fèi)。
目前,磷酸鐵鋰正極材料回收技術(shù)主要存在成分未回收、酸堿消耗量大、成本較高、排放廢水等問題。
廢舊鋰離子電池不經(jīng)過處理,直接進(jìn)入到冶煉爐內(nèi)熔煉成合金,并進(jìn)一步溶解合金,分離凈化后獲得高純度的鎳和鈷的化合物,熔煉過程中產(chǎn)生的有害氣體,會經(jīng)過后續(xù)凈化處理后排放,主要用于鎳氫及廢鈷酸鋰電池的處置。
火法工藝簡單、易操作,且對各種廢舊電池具有通用的效果,但處理流程長,有價金屬綜合回收率較低。
目前,國內(nèi)主流的工藝路線為濕法處理路線,主要回收廢舊鋰離子電池正極材料中的有價金屬。
濕法工藝需要對電池進(jìn)行預(yù)處理,得到廢舊電池正極材料粉體,采用無機(jī)酸浸出正極中的金屬離子,使金屬離子進(jìn)入溶液,然后通過沉淀、萃取、鹽析、離子交換、電化學(xué)等方法進(jìn)一步分離、提純得到其鈷、鎳、鋰等金屬元素化合物。
實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,浸出過程常采用鹽酸、硫酸和硝酸浸出正極材料中有價金屬,同時添加氧化劑,鹽酸浸出常用氯酸鈉作為氧化劑。
目前,電池企業(yè)回收廢舊鋰主要采用濕法工藝,回收三元正極材料中的有價金屬。
我國廢舊動力鋰離子電池回收處于初始階段,工業(yè)上主要采用濕法回收正極材料中有價金屬為主,通過無機(jī)酸溶解,萃取分離得到金屬化合物作為產(chǎn)品出售。
骨干鋰電池回收企業(yè)以回收三元正極材料為主,一些小型企業(yè)開展了磷酸鐵鋰正極材料回收工業(yè)生產(chǎn),但只回收正極材料中的鋰,技術(shù)水平較低,生產(chǎn)成本較高。
因此,為了保證廢舊鋰電池整體綜合回收再利用,有必要在負(fù)極、電解液、隔膜等方面展開研究,并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
尤其在拆解方面,需要重點(diǎn)研究,實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池有價成分的物理分離,降低回收再利用成本,保證鋰離子電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。