鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:508次 | 2022年02月21日
退役電池該何去何從
近年來(lái),在國(guó)家相關(guān)政策的大力推動(dòng)下,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng),已成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。然而,大量新能源汽車投入市場(chǎng)的同時(shí),動(dòng)力電池報(bào)廢量也將急劇增長(zhǎng),從而引發(fā)新的行業(yè)思考——退役電池該何去何從?
我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)從2012年開(kāi)始迅猛增長(zhǎng),到2016年年產(chǎn)量已經(jīng)突破50萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)2017年銷量將突破70萬(wàn)輛。根據(jù)新能源汽車動(dòng)力電池5-8年的報(bào)廢年限,業(yè)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),到2020年報(bào)廢量將達(dá)到24.8萬(wàn)噸,而2016年實(shí)際拆解回收不足1萬(wàn)噸。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),廢舊動(dòng)力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場(chǎng)規(guī)模在2018年將超過(guò)53億元,2020年將超過(guò)100億元,2023年廢舊動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)將達(dá)250億元。
由于動(dòng)力電池中正極材料、電解質(zhì)處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染,同時(shí),我國(guó)又必須通過(guò)回收利用來(lái)緩解對(duì)鈷等稀缺金屬的嚴(yán)重對(duì)外依賴。所以,動(dòng)力電池回收將成為我國(guó)新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵。為迎接即將來(lái)臨的電池“報(bào)廢潮”,先進(jìn)儲(chǔ)能材料國(guó)家工程研究中心(以下簡(jiǎn)稱:國(guó)家工程中心)從2013年到2017年,利用自建的回收試驗(yàn)平臺(tái),采用濕法冶金和火法冶金兩種方案,通過(guò)多批次中試試驗(yàn),取得了產(chǎn)業(yè)化所需要數(shù)據(jù),并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,得出這兩種工藝均可應(yīng)用于回收產(chǎn)業(yè)化的結(jié)論。
國(guó)家工程中心經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn),由科力遠(yuǎn)聯(lián)合中南大學(xué)、金川集團(tuán)、湖南瑞翔新材料等單位共同籌建,研究團(tuán)隊(duì)由鐘發(fā)平博士領(lǐng)銜,匯集中國(guó)科學(xué)院院士2人,中國(guó)工程院院士3人,長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授2人,國(guó)家級(jí)突出貢獻(xiàn)專家近20人,是我國(guó)在先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)及關(guān)鍵儲(chǔ)能材料領(lǐng)域唯一的國(guó)家級(jí)工程中心。
濕法冶金方案通過(guò)拆解、浸出—萃取等工藝流程使廢舊電池“物盡其用”。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
國(guó)家工程中心從電池拆解設(shè)備入手,集中多方優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)了高效安全的全自動(dòng)電池拆解設(shè)備(電池脫殼機(jī)、破碎機(jī)、分選機(jī)),申請(qǐng)拆解設(shè)備發(fā)明專利4件,并參與起草有色行標(biāo)《廢舊電池破碎分選回收技術(shù)規(guī)范》。
經(jīng)拆解設(shè)備處理,圓形電池可拆解為鋼殼、鐵材料、活性物質(zhì)粉、鎳材料、隔膜五類材料,方形電池經(jīng)可拆解為鐵材料、活性物質(zhì)粉、鎳材料、隔膜、塑料外殼五類材料。其中鋼殼、鐵材料可直接外售,活性物質(zhì)粉、鎳材料等為浸出-萃取的原材料。在效率上,拆解設(shè)備產(chǎn)能為300kg/h,拆解過(guò)程中,鎳、鈷、稀土的綜合回收率超過(guò)了99.7%,并極大地節(jié)約了回收成本。
在浸出-萃取技術(shù)上,國(guó)家工程中心已建成浸出-萃取中試線,并在工藝上已申請(qǐng)濕法工藝發(fā)明專利6件。經(jīng)拆解獲得的鎳材料、活性物質(zhì)粉及隔膜(塑料)等電芯材料,在通過(guò)浸出-萃取線工藝后,鎳、鈷、稀土得到進(jìn)一步的回收利用。
國(guó)家工程中心:讓退役電池“有家可回”
回收品質(zhì)值得信賴,經(jīng)過(guò)中試線多次50Kg/批的中試規(guī)模驗(yàn)證,濕法回收制備的硫酸鎳滿足國(guó)標(biāo)GBT/26524-2011-II類產(chǎn)品要求及國(guó)內(nèi)標(biāo)桿企業(yè)要求;氯化鈷符合國(guó)標(biāo)GB/T26525-2011一等品要求;稀土鹽滿足包鋼稀土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),均可直接外售。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
火法冶金方案是對(duì)濕法冶金方案的有利補(bǔ)充。
國(guó)家工程中心通過(guò)對(duì)預(yù)處理方式、電池低冰鎳配比、熔煉溫度、保溫時(shí)間等條件摸索,確定了擠壓破殼-造锍熔煉的火法冶金工藝方案,完成鎳、鈷金屬的綜合回收率大于97%,并申請(qǐng)了4件火法工藝發(fā)明專利。經(jīng)過(guò)金川鎳鈷研究院80KVA電弧爐的驗(yàn)證,低鎳硫和廢舊鎳氫電池經(jīng)處理后產(chǎn)生的新低鎳锍,可作為造锍吹煉原料,吹煉產(chǎn)生高鈷鎳锍,經(jīng)過(guò)濕法冶金可處理成鎳產(chǎn)品和鈷產(chǎn)品。
造锍吹煉
電池報(bào)廢量的急劇上升并不是“末日”,反而更像是一種契機(jī)。動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)作為新能源市場(chǎng)的一塊“香餑餑”,勢(shì)必引起新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)家工程中心將繼續(xù)以技術(shù)突破為核心,不斷完善動(dòng)力電池回收體系,讓退役電池“有家可回”,在搶占電池回收領(lǐng)域“制高點(diǎn)”的同時(shí),更為中國(guó)環(huán)保事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。