中國儲能網(wǎng)訊：鋰離子電池回收技術(shù)概況
廢舊鋰離子電池的資源化技術(shù)，是將廢舊鋰離子電池中有價值的成分，依據(jù)其各自的物理、化學(xué)性質(zhì)，將其分離。一般而言，整個回收工藝分為4個部分：(1)預(yù)處理部分；(2)電極材料修復(fù)；(3)有價金屬的浸出；(4)化學(xué)純化。
在回收過程中，按照不同的提取工藝分類，可將鋰離子電池的回收技術(shù)分為3大類：(1)干法回收技術(shù)；(2)濕法回收技術(shù)；(3)生物回收技術(shù)。
干法回收主要包括機械分選法和高溫?zé)峤夥?或稱高溫冶金法)。干法回收工藝流程較短，回收的針對性不強，是實現(xiàn)金屬分離回收的初步階段。主要是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)材料或有價金屬的回收方法，主要是通過物理分選法和高溫?zé)峤夥?，對電池破碎進行粗篩分類，或高溫分解除去有機物以便于進一步的元素回收。
濕法回收技術(shù)工藝比較復(fù)雜，但各有價金屬的回收率較高，是目前主要處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的技術(shù)。濕法回收技術(shù)是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介，將金屬離子從電極材料中轉(zhuǎn)移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來。
生物回收技術(shù)具有成本低、污染小、可重復(fù)利用的特點，是未來鋰離子電池回收技術(shù)發(fā)展的理想方向。生物回收技術(shù)主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，得到含有效金屬的溶液，實現(xiàn)目標(biāo)組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰等有價金屬。目前，關(guān)于生物回收技術(shù)的研究剛剛起步，之后將逐步解決高效菌種的培養(yǎng)、周期長的問題以及對于浸出條件的控制問題。
從回收工藝的次序來看，第一步：預(yù)處理過程，其目的是初步分離回收舊鋰離子電池中的有價部分，高效選擇性地富集電極材料等高附加值部分，以便于后續(xù)回收過程順利進行。預(yù)處理過程一般結(jié)合了破碎、研磨、篩選和物理分離法。主要的幾種預(yù)處理方法包括：(1)預(yù)放電；(2)機械分離；(3)熱處理；(4)堿液溶解；(5)溶劑溶解；(6)手工拆解等。
第二步：材料分離。預(yù)處理階段富集得到了正極和負(fù)極的混合電極材料，為了從中分離回收Co、Li等有價金屬，需要對混合電極材料進行選擇性提取。材料分離的過程也可以按照干法回收、濕法回收和生物回收的分類技術(shù)分為：(1)無機酸浸出；(2)生物浸出；(3)機械化學(xué)浸出。
第三步：化學(xué)純化。其目的在于對浸出過程得到的溶液中的各種高附加值金屬進行分離和提純并回收。浸出液中含有Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al和Cu等多種元素，其中Ni、Co、Mn、Li為主要回收的金屬元素。通過調(diào)節(jié)pH將Al和Fe選擇性沉淀出后，再對浸出液中的Ni、Co、Mn和Li等元素進行下一步的處理回收。常用的回收方法有化學(xué)沉淀法、鹽析法、離子交換法、萃取法和電沉積法。
國內(nèi)外企業(yè)動力電池回收的技術(shù)路線和趨勢：濕法工藝和高溫?zé)峤鉃橹髁?/strong>
比較國外主流電池回收公司的廢舊動力電池回收工藝可以發(fā)現(xiàn)，目前主流鋰電池回收工藝以濕法工藝和高溫?zé)峤鉃橹?，且很大一部分已?jīng)投入了工業(yè)生產(chǎn)階段。
鋰電回收經(jīng)濟性強，電池廠商自行拆解或第三方拆解模式是目前主流
從2015年以來，隨著新能源汽車行業(yè)的爆發(fā)，以及電池材料的趨勢性變化(向著高鎳三元材料的方向發(fā)展)，鈷、鎳及碳酸鋰/氫氧化鋰的價格將受到一定幅度的提振。這使得回收廢舊鋰離子電池的經(jīng)濟性得到進一步重視。
我國私家車年平均行駛里程約為1.6萬公里，保守估計私家車的使用條件下，純電動/插電式汽車的動力電池組使用壽命為4~6年左右；而對于公交車、出租車等車型，由于其日均行駛里程長，充電較為頻繁，其動力電池組的壽命為2~3年。
不同類型動力電池金屬含量各不相同，根據(jù)權(quán)威機構(gòu)對各類電動汽車占比以及單車鋰電容量的預(yù)測，對于我國未來動力鋰離子電池的報廢量進行了預(yù)測。預(yù)計到2018年，我國新增報廢的動力電池將達(dá)到11.8Gwh，對應(yīng)可回收利用的金屬為：鎳1.8萬噸、鈷0.3萬噸、錳1.12萬噸、鋰0.34萬噸；預(yù)計到2023年，新增報廢的動力電池將達(dá)到101Gwh，對應(yīng)可回收利用的金屬為：鎳11.9萬噸、鈷2.3萬噸、錳7.1萬噸、鋰2萬噸。
權(quán)威機構(gòu)預(yù)計，除金屬鈷外，其他幾種金屬價格在未來幾年都將有不同程度的下降，據(jù)此推算，到2018年，可回收的有價金屬的市場規(guī)模將達(dá)到鎳14億元、鈷8.7億元、鋰26億元；到2023年，可回收的有價金屬的市場價值可以達(dá)到鎳84億元、鈷73億元、錳8.5億元、鋰146億元。
通過建立經(jīng)濟性評估模型針對動力電池回收過程中投入成本和回收材料產(chǎn)出的收益，可以以以下數(shù)學(xué)模型進行表示：
Bpro表示廢舊動力電池回收的利潤；Ctotal表示廢舊動力電池回收的總收益；Cdepreciation表示廢舊動力電池設(shè)備的折舊成本；Cuse表示廢舊動力電池回收過程的使用成本；Ctax表示廢舊動力電池回收企業(yè)的稅收。
廢舊動力電池回收和再資源化過程的使用成本主要包括以下幾項(1)原材料成本；(2)輔助材料成本；(3)燃料動力成本；(4)設(shè)備維護成本；(5)環(huán)境處理成本；(6)人工成本。
從毛利率、可行性和可持續(xù)性三方面看，權(quán)威機構(gòu)認(rèn)為：電池廠商直接回收利用形成閉環(huán)的模式以及第三方專業(yè)拆解機構(gòu)向電池廠商購買廢舊電池的模式是目前主流的動力鋰電回收模式，且在鋰電綜合回收的情況下具有較好的經(jīng)濟性。
假設(shè)：(1)目前的金屬價格(鈷21.5萬元/噸、鎳7.77萬元/噸、錳1.1萬元/噸、鋰70萬元/噸、鋁1.26萬元/噸、鐵0.2萬元/噸)且不考慮其他回收產(chǎn)生的收益；(2)考慮各類動力電池的使用占比(磷酸鐵鋰70%、錳酸鋰7%、三元23%)綜合回收鋰離子電池；(3)除原材料之外其他成本相同
結(jié)論及分析：第三方專業(yè)機構(gòu)從小作坊收購廢舊鋰電池并進行拆解加工的毛利率最高，達(dá)到60%；其次是行業(yè)聯(lián)盟回收加工的形式，毛利率達(dá)到45%。但這兩種方式中，前者(第三方：購于小作坊)存在安全和環(huán)保性問題，且目前小作坊尚未認(rèn)識到鋰電回收產(chǎn)業(yè)的巨大價值，收購價格較低，因此這種方式不具有可持續(xù)性；后者(行業(yè)聯(lián)盟)目前由于相關(guān)管理條例和法律環(huán)境不完善，可行性仍然較低，但未來將是趨勢之一。；其他三種方式可行性和可持續(xù)性都較好，但其中電池生產(chǎn)商直接回收利用和第三方專業(yè)拆解機構(gòu)向生產(chǎn)商購買廢舊電池的模式毛利率較高，因此權(quán)威機構(gòu)認(rèn)為這兩種方式將構(gòu)成目前主流的回收模式。
三元電池材料的回收價值較其他動力電池更高，如單獨考慮回收三元動力電池的情況，則電池廠商回收利用模式和向電池廠商購買廢舊電池的第三方拆解模式皆具備優(yōu)質(zhì)的投資價值(2016年測算到毛利率分別達(dá)到55%和48%
權(quán)威機構(gòu)認(rèn)為，動力鋰電回收產(chǎn)業(yè)將在未來5年內(nèi)逐步實現(xiàn)規(guī)范化、規(guī)?；?，行業(yè)聯(lián)盟的回收模式有望在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中后期形成，由于其規(guī)模效應(yīng)，將擁有較高的毛利率。此外，原有的生產(chǎn)者回收利用模式和向生產(chǎn)者購買廢舊電池的第三方拆解模式仍具備較強經(jīng)濟性。
