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常州瑪特利爾干燥工程有限公司 2019-06-21 點(diǎn)擊10059次
隨著國(guó)家提出的新能源利用號(hào)召，國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速成長(zhǎng)期，整車產(chǎn)量逐年節(jié)節(jié)攀升，根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》要求，到2020年，我國(guó)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量要超過(guò)500萬(wàn)輛。受下游整車市場(chǎng)需求的帶動(dòng)，處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的動(dòng)力電池行業(yè)也駛?cè)肟燔嚨?，?jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)量30.8GWh，同比增長(zhǎng)82%。
動(dòng)力電池是新能源汽車的核心，在電池產(chǎn)量日益增加、產(chǎn)品大量投放市場(chǎng)的同時(shí)，一個(gè)不容忽視的問(wèn)題已經(jīng)迫切擺在我們面前，那就是關(guān)于廢舊鋰電池的回收。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)動(dòng)力電池的報(bào)廢量累計(jì)約為2-4萬(wàn)噸， 2018年中國(guó)累計(jì)廢舊動(dòng)力電池將達(dá)12.08GWH，累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到17.25萬(wàn)噸。根據(jù)測(cè)算，2018年對(duì)應(yīng)的從廢舊動(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)模將達(dá)到53.23億元，2020年這一市場(chǎng)可達(dá)101億元，而到2023年廢舊動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)250億元。
廢舊鋰電池回收
未來(lái)，廢舊動(dòng)力鋰電池的回收將會(huì)形成一個(gè)十分龐大的市場(chǎng)。這不僅僅是因?yàn)閯?dòng)力鋰電池的保有量日益增加，也因?yàn)闃?gòu)成鋰電池的成分和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括鋼/鋁殼、鋁集流體正極負(fù)載鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等、銅/鎳/鋼集流體負(fù)載碳、聚烯烴多孔隔膜、六氟磷酸鋰/高氯酸鋰的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等，如不加以回收，將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大影響。而回收后，通過(guò)技術(shù)提取，很多材料還可以被再次利用。出于環(huán)保和資源再利用方面的考慮，動(dòng)力鋰電池的回收是十分必要的。
目前，動(dòng)力電池回收主要采用兩種方式：一種方式是進(jìn)行二次利用，即針對(duì)沒(méi)有報(bào)廢只是容量下降無(wú)法被電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)使用的電池，采取將電池組拆包的方法，對(duì)模塊進(jìn)行測(cè)試篩選，再將可用的電池重新組裝利用，如應(yīng)用到儲(chǔ)能領(lǐng)域等；另一種方式是對(duì)已經(jīng)報(bào)廢的動(dòng)力電池進(jìn)行拆解，回收可用材料并進(jìn)行再利用。
1、二次利用
當(dāng)前階段，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池使用壽命的終點(diǎn)是以初始容量的80%來(lái)規(guī)定的。也就是說(shuō)當(dāng)車輛跑了5到10年，動(dòng)力電池即將報(bào)廢時(shí)，其實(shí)電池還是可以使用的，只不過(guò)電池的性能出現(xiàn)了一定的下降，如容量減少，內(nèi)阻增加等。目前比較常見(jiàn)的處理方法是把這些報(bào)廢電池繼續(xù)利用，在發(fā)電廠（配合風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電使用效果更佳）作為儲(chǔ)能裝置使用，可以繼續(xù)用來(lái)削峰填谷，抑制噪聲等。
將報(bào)廢的鋰電池用來(lái)組建用于太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的蓄電系統(tǒng)，是當(dāng)前比較熱門的應(yīng)用方向之一。在這方面，日本企業(yè)算是先行者，包括日產(chǎn)和住友合資的4REnergy、SHARP、NEC等企業(yè)在內(nèi)的多家日本公司，都在進(jìn)行這種蓄電系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，有的主要面向電力公司，有的主要面向家庭。
之所以選擇將報(bào)廢電池應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的蓄電系統(tǒng)，是因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受天氣因素影響較大，不太容易持續(xù)穩(wěn)定地提供電力。以太陽(yáng)能發(fā)電為例，陽(yáng)光充足的時(shí)候太陽(yáng)能電池板能輸出很大的功率，但是晚上或是陰雨天的時(shí)候，輸出功率就會(huì)非常微小。電力企業(yè)通常不會(huì)把這種可能劇烈波動(dòng)的電力直接連入電網(wǎng)，而是先儲(chǔ)存到蓄電系統(tǒng)，再由蓄電系統(tǒng)對(duì)外輸出穩(wěn)定的電力。
我們以日產(chǎn)Leaf的做法為例，日產(chǎn)在Leaf的電池容量降到70%的時(shí)候就將其“報(bào)廢”。Leaf的鋰電池，出廠時(shí)容量為24kWh，降到70%還能存儲(chǔ)16.8kWh，這樣的電池如果直接拿去拆解未免過(guò)于浪費(fèi)，而其剩余的儲(chǔ)能空間基本能夠滿足蓄電系統(tǒng)的要求，從而很好的實(shí)現(xiàn)了二次應(yīng)用的價(jià)值。
我國(guó)早已開(kāi)始實(shí)施風(fēng)能和光伏的綜合利用，在蓄電系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用方面有著巨大的市場(chǎng)空間。日本企業(yè)的做法，為我們今后在實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池二次利用方面提供了很好的經(jīng)驗(yàn)。
2、拆解回收：目前拆解回收的處理方法主要有以下四種：高溫冶金法：用高溫焙燒經(jīng)簡(jiǎn)單機(jī)械破碎的鋰離子電池，篩分得到含有金屬和金屬氧化物的細(xì)粉體。高溫冶金法的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模處理，但是電池電解質(zhì)和其它成分燃燒易引起大氣污染。
濕法冶金法：將廢棄電池破碎后，用合適的化學(xué)試劑選擇性溶解，分離浸出液中的金屬元素。濕法冶金法的工藝穩(wěn)定性好，適合中小規(guī)模廢舊鋰電池的回收，但是成本較高，并且廢液需要進(jìn)一步處理，否則也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。
物理拆解：將電池經(jīng)破碎、過(guò)篩、磁選分離、精細(xì)粉碎和分類后得到高含量物質(zhì)，再進(jìn)行下一步回收的過(guò)程。物理拆解法的工藝十分環(huán)保，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，但是其處理效率低并且耗時(shí)長(zhǎng)。
聯(lián)合回收工藝：通過(guò)優(yōu)化，采用聯(lián)合回收工藝的方法，發(fā)揮各種基本工藝的優(yōu)點(diǎn)，盡可能提高回收的經(jīng)濟(jì)效益。
工信部2016年12月1日組織編制了《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》（征求意見(jiàn)稿）。意見(jiàn)稿鼓勵(lì)汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等通過(guò)多種形式，合作共建、共用廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用網(wǎng)絡(luò)。
面對(duì)鋰電池回收巨大的市場(chǎng)誘惑，以及電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)所必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始著手進(jìn)行布局動(dòng)力電池回收領(lǐng)域。目前已開(kāi)展動(dòng)力電池回收的企業(yè)主要有深圳格林美、邦浦循環(huán)科技、贛鋒鋰業(yè)、哈爾濱巴特瑞、中航鋰電等。
鋰電池的拆解是一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)節(jié)，構(gòu)成動(dòng)力鋰電池的主要組成部分為有金屬（塑料）殼體、正負(fù)極接線柱、鋁集流體正極負(fù)載鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等、銅/鎳/鋼集流體負(fù)載碳、聚烯烴多孔隔膜、六氟磷酸鋰/高氯酸鋰的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等，其中僅電解液一項(xiàng)組成就存有大量有害物。電解液的組成包括有機(jī)物（碳酸乙烯脂、碳酸二乙脂或碳酸二甲脂、碳酸甲乙脂）、微量氟化氫（電解質(zhì)與水反應(yīng)）、少量五氟化磷，熱解后的氣體呈酸性并有刺激性氣味，易爆易燃。一條完整的鋰電池拆解回收生產(chǎn)線需要包括拆解（電極端拆解回收）－單級(jí)破碎（擠軋抽離）－分撿（電池芯與外殼分離回收）－電池芯電解液去除（電解液熱解分離回收）－隔離膜、電極膜分撿回收－鋰電池正負(fù)極各種材料的分離分撿回收－危固廢物回收等復(fù)雜的環(huán)節(jié)。一套全套的自動(dòng)化鋰動(dòng)力電池拆解回收生產(chǎn)線，可對(duì)鋰動(dòng)力電池中的有價(jià)值材料進(jìn)行最大化回收，其中銅鋁金屬回收率高達(dá)98%，正極材料回收率超過(guò)90%。此外，很多動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)也開(kāi)始著手電池回收方面的技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)工作!
盡管如此，動(dòng)力鋰電池回收在我國(guó)還處于剛剛起步的階段，在合理布局建設(shè)電池回收市場(chǎng)、完善回收網(wǎng)絡(luò)、提高正規(guī)渠道回收效率等方面，還需要各級(jí)政府給予更大的扶持力度。隨著環(huán)保和資源循環(huán)利用意識(shí)的不斷加強(qiáng)，以及整車及動(dòng)力電池企業(yè)的積極介入，我國(guó)的電池回收產(chǎn)業(yè)終將會(huì)循著健康有序的良性軌道發(fā)展。
我公司在2018年11月份開(kāi)始著手研制動(dòng)力鋰電池拆解中的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)設(shè)備，鋰電池電解液去除用分解熱解設(shè)備－微正壓無(wú)風(fēng)式隧道帶式烘箱，本設(shè)備針對(duì)哈爾濱巴特瑞公司鋰電池回收項(xiàng)目中電解液去除設(shè)備（烘干）生產(chǎn)線專業(yè)要求設(shè)計(jì)，目前已具完善成熟!