中國儲能網(wǎng)訊：組成鋰離子電池的正極、負(fù)極、隔膜、電解質(zhì)等材料中含有大量的有價金屬。不同動力鋰電池正極材料中所含的有價金屬成分不同，其中潛在價值最高的金屬包括鈷、鋰、鎳等。例如，三元電池中鋰的平均含量為1.9%、鎳12.1%、鈷2.3%；此外，銅部分、鋁部分等占比也達(dá)到了13.3%和12.7%，如果能得到合理回收利用，將成為創(chuàng)造收入和降低成本的一個主要來源。
鈷是一種銀灰色有光澤的金屬，有延展性和鐵磁性。因具有很好的耐高溫、耐腐蝕、磁性性能，鈷被廣泛用于航空航天、機(jī)械制造、電氣電子、化學(xué)、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域，是制造高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷顏料、催化劑、電池的重要原料之一。
鈷資源多伴生于銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和黃鐵礦礦床中，獨立鈷礦物極少，陸地資源儲量較少，海底錳結(jié)核是鈷重要的遠(yuǎn)景資源。再生鈷的回收也是鈷資源的重要來源之一。據(jù)USGS數(shù)據(jù)，2015年全球產(chǎn)出鈷礦12.38萬金屬噸，剛果(金)產(chǎn)出鈷礦6.3萬噸，占比超過50%，中國僅產(chǎn)出鈷金屬7700噸，占比6.2%。
鈷礦擴(kuò)產(chǎn)項目包括：2016年剛果(金)的Etoile Leach SX-EW plant、澳大利亞的Nova Nickel、美國的ldaho Cobalt和North Met，phase1等，合計新增產(chǎn)能7235噸；2017年新增項目較少，僅加拿大NICO和贊比亞Cobaltconverterslag等，合計新增產(chǎn)能2215噸；2018年澳大利亞Gladstone Nickel和剛果(金)Project Minier的新礦山投產(chǎn)，合計新增產(chǎn)能9600噸。
鈷礦減產(chǎn)項目包括：嘉能可的Katanga和Mopani項目、巴西的Votorantim Metais礦山，預(yù)計減產(chǎn)金屬量5200噸。未來隨著銅鎳價的繼續(xù)低迷，不排除其它大型礦企也會加入減產(chǎn)的陣營。
由于2016年上半年動力鋰電池市場的快速發(fā)展所帶動的對于鈷的需求提振以及各大礦山減產(chǎn)的預(yù)期，鈷價在2016年年中出現(xiàn)了拐點，預(yù)計未來兩年內(nèi)仍將維持供給緊平衡的態(tài)勢。從全球市場來看，鈷的需求42%集中在鋰電池領(lǐng)域，其次是高溫合金(16%)和硬質(zhì)合金(10%)；從中國市場來看，電池材料占比高達(dá)69%。隨著新能源車下游需求逐步明確，國內(nèi)動力電池廠商2016年-2017年紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，對于鈷的需求將進(jìn)一步提升。因此從廢舊電池中回收再利用鈷也越來越具有經(jīng)濟(jì)性。
鋰元素作為廣泛用于動力鋰電池中的元素，其用途非常廣泛，且目前市場上碳酸鋰的價格不斷走高，需求端尤其是新能源汽車驅(qū)動的需求擴(kuò)大以及供給端產(chǎn)能釋放的難度共同作用于碳酸鋰的價格，促使越來越多的企業(yè)開始關(guān)注鋰電池回收的經(jīng)濟(jì)效益。
鋰資源在自然界中廣泛分布，然而鋰資源的提取工藝行業(yè)壁壘較高，因此供需格局較為穩(wěn)定，近年來的供應(yīng)端變動主要有：銀河資源復(fù)產(chǎn)(Mt Cattlin礦山)；SQM成立合營公司開發(fā)4萬噸的阿根廷鹽湖Cauchari-Olaroz項目；ALB與智利本土企業(yè)加強合作，2020年有望在智利形成3座鋰鹽廠、合計7萬噸LCE生產(chǎn)規(guī)模。
2015年，鋰電池占全部鋰需求的50%以上；根據(jù)SQM的預(yù)測，2016年到2025年鋰需求的復(fù)合增速將達(dá)到8%-12%，其中動力鋰電的鋰需求復(fù)合增速將達(dá)到18%-24%，根據(jù)該預(yù)測，2025年全球鋰需求將達(dá)到49萬噸(折LCE)。
TeslaModel3的揭幕同時帶來了對于高端氫氧化鋰需求的增加。Tesla設(shè)置的目標(biāo)是在2020年達(dá)成整車制造50萬輛/年、超級電池廠35Gwh/年的既定產(chǎn)能建設(shè)目標(biāo)，假設(shè)能夠達(dá)成目標(biāo)的80%、碳酸鋰單耗為0.6噸/kwh，則對應(yīng)鋰需求1.68萬噸(折LCE)。該現(xiàn)象級事件同時也會對整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。
從三元材料銷量來看，全球市場三元材料銷量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，由2009年的1.2萬噸快速增長至2015年的超過9萬噸，年均復(fù)合增速達(dá)到40%。根據(jù)對未來三元材料企業(yè)發(fā)展趨勢的分析，未來國內(nèi)三元材料龍頭企業(yè)產(chǎn)能占比仍維持在較高水平，預(yù)計未來前十大企業(yè)的產(chǎn)能占比將維持在80%以上。
從三元材料的產(chǎn)能來看，預(yù)計2016年動力三元材料產(chǎn)能將超過7.1萬噸/年，2016~2018年的年復(fù)合增長率將達(dá)到56%。
碳酸鋰作為鹽湖和鋰礦提取的直接產(chǎn)品，是其他鋰產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，氫氧化鋰目前則主要用于NCA三元材料和高鎳NCM三元材料的生產(chǎn)，需求都隨著三元材料需求的增長而增長。
由于氫氧化鋰穩(wěn)定性高，反應(yīng)過程中不產(chǎn)生一氧化碳干擾物，有助于增大材料的振實密度，相比于碳酸鋰更適合作為三元正極材料合成的基礎(chǔ)鋰鹽。
氫氧化鋰為富鋰錳基正極材料的合成必須基礎(chǔ)原料。富鋰錳基正極材料xLi2MnO3？(1-x)LiMO2具有高比容量(200~300mAh/g)，能很好地滿足鋰電池在小型電子產(chǎn)品和電動汽車等領(lǐng)域的使用要求，是最具潛力的下一代動力鋰離子電池正極材料。
我國碳酸鋰主要從鋰輝石中提取，采用硫酸法、石灰石焙燒法等，成本較高約為2.2-3.2萬元每噸。少數(shù)碳酸鋰來自鹽湖鹵水提取，針對我國鹽湖鎂鋰比較高，鹵水品位差的現(xiàn)狀，采用煅燒法和溶劑萃取法，成本較從礦石中提取低，但依然高于國外鹽湖提鋰成本，且受制于惡劣生產(chǎn)條件產(chǎn)量十分有限。
國外比如Albermarle公司和SQM在美國銀峰鹽湖和智利阿塔卡瑪鹽湖，主要采用蒸發(fā)沉淀法提取碳酸鋰。這種方法成本最低，在1.2-1.9萬元每噸，是目前碳酸鋰生產(chǎn)的主流方法。
金屬進(jìn)行回收再利用的節(jié)能率在70%~90%之間，如果使用電池回收原材料生產(chǎn)電池，在節(jié)能減排方面具有絕對優(yōu)勢?？紤]鋰離子電池回收的經(jīng)濟(jì)性問題，需要站在電池的全生命周期考慮。電池原材料以有色金屬為主，我國有色金屬工業(yè)的能源消耗水平與國際先進(jìn)水平存在明顯的差距，能源消耗主要集中在礦山、冶煉和加工三大領(lǐng)域。但有色金屬回收過程的能源消耗遠(yuǎn)小于原生金屬。
廢棄動力電池威脅環(huán)境和人類健康，影響社會可持續(xù)發(fā)展
廢舊動力電池對環(huán)境和人類健康的潛在威脅?，F(xiàn)有的廢舊電池處理方式主要有固化深埋、存放于廢礦井和資源化回收，但目前我國電池資源化回收的能力有限，大部分廢舊電池沒有得到有效的處置，將會給自然環(huán)境和人類健康帶來潛在的威脅。
雖然動力電池中不包含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但也會帶來環(huán)境污染。例如其電極材料一旦進(jìn)入到環(huán)境中，電池正極的金屬離子、負(fù)極的碳粉塵、電解質(zhì)中的強堿和重金屬離子，可能造成重環(huán)境污染等，包括提升土壤的PH值，處理不當(dāng)則可能產(chǎn)生有毒氣體。
此外，動力電池中含有的金屬和電解液會危害人體健康，例如鈷元素可能會引起人們腸道紊亂、耳聾、心肌缺血等癥狀。
動力電池回收問題影響到了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。電動汽車有應(yīng)對環(huán)境污染和能源短缺的優(yōu)勢，如果動力電池在其報廢之后不能得到有效回收，會造成環(huán)境污染和資源浪費，有違發(fā)展電動汽車的初衷。對企業(yè)來說，動力電池的回收蘊藏著巨大的商機(jī)，經(jīng)過回收處理，可以為電池生產(chǎn)商節(jié)約原材料成本。此外，動力電池回收還關(guān)系到政府建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好型社會。
