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废旧锂电池怎么回收利用?

作者:机械网
文章来源:本站

  回收利用

  (1)热处理

  

废旧锂电池怎么回收利用?

  瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂,巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金,400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素,并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过,热处理的方法花费较高,瑞士还向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。

  (2)“湿处理”

  马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置,在这里除铅蓄电池外,各类电池均溶解于硫酸,然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属,用这种方式获得的原料比热处理方法纯净,因此在市场上售价更高,而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节(因为分拣是手工操作,会增加成本)。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨,其成本虽然比填埋方法略高,但贵重原料不致丢弃,也不会污染环境。

  

废旧锂电池怎么回收利用?

  (3)真空热处理法

  德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜,不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池,废电池在真空中加热,其中汞迅速蒸发,即可将其回收,然后将剩余原料磨碎,用磁体提取金属铁,再从余下粉末中提取镍和锰。这种加工一吨废电池的成本不到1500马克(现约合6345.18元人民币)!

  这三种方法都可以借鉴和推广!

  2023年废旧动力锂电池市场将达250亿元!

  随着我国新能源汽车的快速发展,我国即将迎来动力电池的大规模退役,未来5年国内废旧动力电池梯次利用市场将达到80亿元,回收拆解市场将达到51亿元。大量锂离子电池进入市场,废旧锂离子电池回收和再利用问题也成为行业重大挑战。

  今年新能源汽车动力电池将逐步进入大规模报废回收期,预计到2022 年我国动力电池回收量将超过22万吨,2022年将达到42.2万吨。锂电池在结束其使用周期以后,需要进行回收处理,主要出于对环保性和经济性的考虑。因为锂电池里面通常含有较多有害物质,Ni、Co、磷化物生态毒性得分超过1000,被认为是高危物质。废旧锂电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上,如铅、汞、镉等。这些有毒物质通过各种途径进入人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至会致癌。

  除了环保方面的考量,电池材料回收具备多重经济价值,包括能量价值再挖掘和材料再生价值。以磷酸铁锂电池为例,虽然其中不包含钴、镍等高价的稀有金属,但废旧电池中的锂含量达到1.10%,显著高于我国开发利用的锂矿(锂矿山中Li2O平均品位为0.8-1.4%,对应到锂含量仅0.4-0.7%)。我国虽然锂矿资源丰富,但是因为幅员辽阔以及开采难度等原因导致产出较少,锂资源供给有限,90%以上的需求都依赖进口。

  总的来说,废旧锂电池环境危害大,但回收价值高,所含金属元素多为我国较为稀缺、进口依赖较高的金属资源。同时对于企业来说,废旧锂电的回收也蕴含着商机,经过有效的回收处理,能够为电池生产商约大量的生产成本,具有非常高的经济价值。

  锂电池拆解回收则是对电池容量损耗严重的报废电池进行资源化处理,是回收有利用价值的再生资源。废旧电池所创造的回收市场规模在2022年将超过53亿元,2022年将超过100亿元,2023年废旧动力锂电池市场将达250亿元。针对锂电池的特点,洁普环保的研发团队开发出专门破碎锂电池的一站式解决方案,从输送、破碎、消防、操作等各方面考虑,解决了破碎锂电池拆解难题。洁普环保智能固废破碎设备通过液压或电机驱动两个刀轴正反旋转,刀轴上的动刀相邻刀面刃口形成剪切、动刀刀尖与隔套圆柱面形成剪切、刀轴的扭力和速差形成的撕扯从而达到破碎效果。设备整体结构设计紧凑,运行低噪音,振动小,操作简便、性能稳定,是为废旧锂电池回收利用前期的破碎,减容处理的优选设备。

  随着人们环境意识的逐步增强,废旧锂电池包的环境污染、合理处置问题等也越发引起广泛的重视。洁普环保认为,相关部门应尽快完善法律法规,严厉打击非法回收处置废旧铅蓄电池。同时动员社会多方面力量,共同建立科学完整的回收体系。同时,通过产业链闭环管理,推动锂电池“生产-消费-回收-利用”的良性循环,推进全产业链提升环保技术水平,促进资源循环利用,共同推进我国电池产业绿色循环可持续发展。

  【 卖废品就上废品之家,你的问题我来回答 】

  锂电池使用两到三年时间,功能和效率就会退化,甚至寿命结束。新能源汽车的蓬勃发展,以及政策和市场的推动,使我国成为全球主要的锂离子电池生产和消费国。大量锂离子电池进入市场,废旧锂离子电池回收和再利用问题也成为行业重大挑战。随着使用时间的增长,锂电池的容量、放电效率以及安全性等各方面性能均会出现明显下滑。对于已经不能满足当前应用需求的锂电池,回收可以有效发挥其“剩余价值”。

  那么对废旧的锂电池如何合理的进行回收呢?

  一、研究电池标准化并落实可追溯体系。

  加强对动力锂电池的结构设计、连接方式、工艺技术、集成安装等标准化进行研究,尽快制定动力电池编码强制标准,将可追溯系统与新能源汽车产品公告管理挂钩,确保电池全生命周期信息记录,提高检测评估的便利性和准确性。

  二、加大电池回收再利用关键技术研发。

  加大对废旧锂电池拆解、重组、测试和寿命预测等关键技术进行攻关,提高其技术成熟度和生产过程的安全性。同时,提高电池拆解、重组及回收技术的自动化水平和回收效率,使动力锂电池回收再利用具有经济可行性和安全性。

  三、制定和实施动力电池回收奖惩措施。

  制定动力锂电池回收再利用激励实施细则,建立赏罚机制。比如,对未按照回收政策履行责任义务的企业进行惩罚,对电池回收企业和电池再利用企业按照电池套数、容量等方式进行补贴,实行税收优惠,确保回收再利用企业的经济性;对消费者可采用押金和奖励并行的制度,培养消费者动力电池回收的意识。

  四、鼓励商业模式创新试点和推广应用。

  积极创新商业模式,积累经验后对具有推广价值的循环经济发展模式进行复制。落实动力锂电池回收再利用体系建设,并利用补贴机制和优惠政策,提高企业和消费者的积极性,但避免一些投机企业为了补贴跟风进入这个行业,形成公平和良性的竞争机制,以有利于产业健康发展。

  第一节中国动力电池回收行业发展状况分析

  一、中国动力电池回收行业发展现状

  新能源汽车现在虽未进入大规模报废阶段,不过近两年其数量的极速上升将必然导致其动力电池回收问题成为行业关注的焦点。2022 年我国新能源车电池累计报废量约在1.5万吨,到 2022 年前后,我国仅纯电动乘用车和混合动力乘用车的动力电池累计报废量就将会达到 12~17 万吨的规模。

  随着北京 2 000 辆新能源车动力电池已过五年质保期,以及北京新能源车保有量已接近 15 万辆,国家回收标准的出台已经如箭在弦上。新能源汽车动力电池的回收与再利用已成为一个不可忽视的问题。再以深圳为例,沃特玛公司生产新能源车动力电池时间较早,由于新能源车动力电池的质保年限为五年,目前深圳全市已有 2 000 辆配备沃特玛动力电池的新能源车出保。几年之后,随着新能源车销量的快速提升,企业将面临大规模动力电池回收的难题。

  国内各电池生产企业以及新能源整车企业对于超过质保期的动力电池回收后的利用都没有统一方案。据介绍,沃特玛目前将该公司回收的出保动力电池进行安全检测后形成一个蓄电站,保障白天工厂所需电力。由于公司所在地的电费是白天 1 元 /度,晚上 0.2 元 /度,所以通过由出保电池组成的蓄电站“晚上充电、白天放电”,可以为公司节省一部分开支,也实现了出保动力电池的循环使用。

  尽管政策频出,但动力电池回收方面并没有取得实质性成效。国内的纯电动车废旧电池回收远比想象中困难,这主要表现在下面几个方面;首先是锂电池组构造没有固定标准,回收工艺繁琐;其次锂电池组回收点少,政策细则不甚完善,补贴后续措施没有跟上,鼓励回收力度不够,导致回收者积极性不高;最重要的是锂电池组再利用工艺复杂落后,成本超过商品市场价值。以上现象出现的根源还是尽管法律有所规定,但并没有形成统一的废旧动力电池回收系统。

  从政策层面看,感觉是政府在以一己之力推动车企回收电池,车企不主动的根本原因在回收电池赚不到钱,如果能优化锂电池组回收和再利用的工艺难题,使之商业价值能大于成本,那么此现象将出现逆转。

  从技术层面看,回收电池的技术路线相当复杂,比如在对废锂电池的处理上,首先要对其进行预处理,包括放电、拆解、粉碎、分选;拆解之后的塑料以及铁外壳可以回收;然后再对电极材料进行碱浸出、酸浸出,多种程序之后然后再进行萃取。这套复杂的程序使得很多回收企业都望而却步。

  目前我国动力电池研究主要还是集中在提高其安全性能及使用寿命方面,而对于回收利用环节是相当少的,甚至是严重脱节的。在当前的国内新能源车动力电池回收领域,普遍通过消费类电子产品的氢镍、镉镍、锂电池的回收处理方法,提取其中有价值的金属,这种形式在新能源车保有辆少的情况下勉强能解决动力电池回收问题。随着电动车需求全面攀升,到 2022 年锂电池将会供不应求。作为动力电池的锂离子电池含有汞、镉、铅等大量重金属元素,而其正负极材料、电解质溶液等物质对环境也有相当大的影响,每年几万吨数量的废旧电池将来的处理任务无疑是艰巨的,因此,业内专家呼吁要尽快研究动力电池回收以及再利用的问题,同时还要成立专门的回收机构。

  二、中国动力电池回收行业发展特点

  1、先梯级利用,后再生利用

  车用动力电池报废后如不进行必要的处理,会造成环境污染和资源浪费。我国车用动力电池绝大多数为锂离子电池,其中虽然不含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素,但如果处理不当仍会对环境造成极大污染。

  比如废旧锂离子电池的电极材料进入环境中,可与其他物质发生化学反应,造成重金属污染、碱污染和粉尘污染;电解质进入环境中,经过化学反应,可能造成氟污染和砷污染。

  有研究显示,回收锂离子电池可节约51.3%的自然资源,包括减少45.3%的矿石消耗和57.2%的化石能源消耗。锂离子电池材料中,包含很多有价值的材料。以一种三元材料电池为例,其中含镍12%、钴 5%、锰 7%、锂 1.2%,如果通过回收工艺,将有价值材料再利用,会达到节约资源的目的。

  2、生产企业承担回收利用的主体责任

  废旧动力蓄电池应该进行梯级利用后再生利用。梯级利用企业对符合要求的废旧动力蓄电池进行分类重组利用,按照国家统一编码标准对梯级利用电池进行编码和加贴标识。梯级利用企业生产梯级利用产品过程中产生的废旧动力蓄电池,应移交至再生利用企业。

  3、提高电池全生命周期使用价值

  对电池剩余使用价值的浪费。动力电池报废后,除了化学活性下降外,电池内部的化学成分并没有改变,剩余能量完全可以继续满足家庭储能、分布式发电、微网、移动电源、后备电源、应急电源等中小型储能设备、大型商业储能和电网储能市场的使用。因此,如果废旧动力电池梯次利用技术提高、经济成本下降,在梯次利用领域,动力电池的全生命周期使用价值将会得到充分利用。

  4、结构复杂、数据缺乏和成本偏高

  首先,退役电池复杂性高,拆解不便。比如,电池有方型、圆柱形不同类型,其叠片、绕组形式也不同。这些复杂性导致电池回收再利用或者拆解时极为不便。如果进行自动化拆解,对生产线的柔性配置要求比较高,从而导致处置成本过高。因此,在目前自动化水平不高的情况下,多数工序是人工完成的。

  工人的技能水平可能会影响着电池回收过程中的成品率,同时手工拆解过程中,电池短路、漏液可能导致起火或者爆炸,对人身和财产有潜在安全隐患。

  此外,退役电池的再利用必须经过品质检测,包括安全性评估、循环寿命测试等。但是如果动力电池在服役期间没有完整的数据记录,再利用过程进行电池寿命预测时,准确度可能会下降,电池的一致性无法保障。张成斌补充说,如果一些存在问题的电池在筛选过程中没有被检验出来,而再次被使用,会增加整个电池系统的安全风险。

  动力电池应采用标准通用性和易拆解的结构,并对电池使用国家统一编码,以利于后期的回收管理。

  三、中国动力电池回收行业发展驱动因素

  一、环保角度:动力电池含大量重金属化合物,严重威胁环境

  废旧动力电池含大量重金属和有机物,严重威胁环境和人类的健康。虽然废旧锂离子电池中不包含干电池和铅酸电池中的汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素,但是其含有重金属化合物、六氟磷酸锂(LiPF6)、苯类、酯类化合物,难以被微生物降解。废旧锂离子电池一旦进入环境中,电池中的重金属离子、有机物、碳粉尘、氟化物等将可能造成严重的环境污染。其中正极材料中的重金属镍、钴、锰污染使环境的pH升高,污染水体和土壤;负极材料中的碳材和石墨会引发粉尘污染,嵌锂也会使环境的pH升高;电解质及其转化物,如LiPF6、LiBF4、LiAsF6、HF、P2O5、B2O3等,引发氟污染改变环境酸碱度,产生的有毒气体污染空气并经由皮肽、呼吸对人体造成刺激;电解质溶剂及其分解和水解产物会引发醛、酮、甲醇等有机物污染;隔膜材料会造成有机物污染;粘结剂受热分解产生HF和氟污染。这些都会严重威胁环境和人类的健康。

  图表:废旧锂离子电池中常用组成材料的主要化学特性和环境污染

  数据来源:中研普华

  二、资源角度:国内镍钴储量和需求不匹配,钴循环再造电池材料

  动力电池尤其是三元电池中镍、钴、锂等贵金属含量高,资源稀缺且价格不断上涨。三元材料一般分为两类:NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝),以最常见的NCM111为例,镍、钴、锰的含量分别占12%、3%及5%,,具有较高的回收再利用价值。磷酸铁锂电池虽然不包含钴、镍等稀有金属,但锂含量达到1.10%,显著高于我国开发利用的锂矿(锂矿山中Li2O平均品位为0.8%~1.4%,对应到锂含量仅0.4%-0.7%)。随着新能源汽车的推广,电池材料需求增长,在供给紧张的共同作用下对应金属材料的价格也经历了暴涨。电池级碳酸锂经历2022-2022年的暴涨,目前出厂价格接近16万元/吨,仍然处于高位;四氧化三钴价格从2022年的不到150元/千克涨至近400元/千克;硫酸镍价格也从2022年7月份的2.2万元/吨上涨至2.5万元/吨。

  想要了解更多关于动力电池回收行业专业分析请关注中研普华研究报告《2022-2023年中国动力电池回收行业全景调研与投资发展趋势预测报告》

  废旧锂电池,一般多采取18650电芯,主要用途广泛,使用价值强。筛选出比较好点的,即可二次使用,有做充电宝的,有做电动车专用锂电池的,其污染性弱,属于国家推广的新能源动力电源。

  这不叫电瓶,这叫锂电池,电瓶要是能这样厉害了

  废旧电池回收利用是指把使用过的电池通过回收再次利用,锂离子电池因为具有能量高、无记忆性、质量轻、寿命长等优点而被用于移动电话、笔记本电脑、数码播放器等电子设备中,并有望在电动汽车、航天和储能等方面应用。

  废旧离子电池成分组成复杂,具有显著的资源性和污染性,需要综合的工艺才能实现失效锂离子电池的无害化和资源化。目前针对废旧锂离子电池的回收方案中大部分为针对正极活性材料的分别回收,回收流程长,工艺复杂,且分离方法包含萃取等易产生废旧有机物的高污染方法。

  目前有专利技术的回收有以下几种:

  1. 公开号为CN105591171A的中国专利文献提出了一种废旧镍钴锰三元锂离子电池的正极材料的回收方法:该方法将正极材料加碱溶解,分离获得溶解液和不溶物,而后通过调节反复调节pH,添加碳酸盐沉淀不同金属。

  2. 公开号为CN105870529A的中国专利文献公开了一种废旧锂离子电池回收方法,将正极材料置于NMP中浸泡,超声处理,获得集流体和正极材料。

  3. 公开号为CN103035977A的中国专利文献公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法:通过双氧水酸氧化浸出的工艺,将废旧锂离子电池放电后进行拆分,去掉电池外壳;对电池芯进行粉碎;将粉碎后的电池芯用无机酸和氧化剂进行浸出,过滤,得到滤液;将滤液的pH值调到大于或等于8,过滤除去杂质和沉淀,得到含锂离子的回收液;用树脂吸附回收液中的锂离子;对树脂进行解吸附,得到分离回收的锂盐。

  4. 公开号为CN105789724A、CN106532172A等中国专利文献也公开了类似的在酸性条件下通过双氧水氧化浸出工艺。

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  废旧的锂电池回收后直接拆解,分离出电芯材料,钴,镍,铜等,这些都可以重新提炼利用。这些原材料一年比一年贵,像钴这种材料一吨价格在六十万左右,现在第一批的新能源汽车锂电池到了退役时间,市场空间还是很大的。

  退役的不一定全是废旧的,有的拆机出来重新分容匹对,用在通信储能,太阳能路灯等方面,利用价值更高。

  本人多年从事锂电池的梯次利用与废料处理,有问题可以咨询我。LDC93-21

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