中國儲能網(wǎng)訊：9月9日，第二屆儲能電池技術(shù)發(fā)展方向研討會在京召開。
本次會議由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會與中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)研究組聯(lián)合主辦，北京好風(fēng)光儲能技術(shù)有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、中天儲能科技有限公司、長興太湖能谷科技有限公司及合肥博澳國興能源技術(shù)有限公司等單位聯(lián)合支持。
中天新興材料有限公司副總經(jīng)理 張剛出席了本次會議，并發(fā)表了題為《廢舊磷酸鐵鋰動力電池?zé)o害化與高值化回收利用》的報告，以下為演講全文：
張剛：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家大家好！我是來自于中天新興材料的張剛，很榮幸有這個機(jī)會跟大家分享關(guān)于磷酸鐵鋰電池回收與材料再造方面的一些心得。下面我將從四個方面介紹這項工作，早期國內(nèi)的鋰離子電池主要還是在動力電池和3C上應(yīng)用，而在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣主要集中在近幾年。所以我們的研究背景主要還是針對于動力電池的發(fā)展來進(jìn)行。自巴黎協(xié)定簽訂以來，世界上已有7個國家明確公布了燃油車退出時間表，最近日本提出的時間是在2050年，荷蘭是在2025年，同時，各大車企陸續(xù)出臺燃油車停產(chǎn)或停手時間表。其中，沃爾沃和瑪莎拉蒂提出2019年即開始停止生產(chǎn)燃油車。
我國新能源汽車發(fā)展比較迅猛，根據(jù)新能源汽車發(fā)展規(guī)劃2012-2020年規(guī)劃，我們目標(biāo)是2020年純電動汽車和混動汽車產(chǎn)量達(dá)到200萬輛/年，累計銷售量500萬輛。截至2017年底我們國家新能源車保有量是180萬輛，2018年1月-6月，新能源車產(chǎn)量約48萬輛。另外從籌建和新建的電動汽車產(chǎn)能公開報道來看，現(xiàn)在的產(chǎn)能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這個目標(biāo)，大概在2000萬輛。
一般我們認(rèn)為動力電池壽命是在4-6年，從動力電池大規(guī)模應(yīng)用應(yīng)該是2013年，從規(guī)?；瘧?yīng)用在電動汽車上面應(yīng)用，從時間點(diǎn)來看的話，2018年動力電池進(jìn)入集中報廢期。2025年有50萬噸報廢量。從電池使用順序來看的話，第一批和第二批退役的電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。
鋰離子電池報廢會帶來環(huán)境污染問題和資源緊缺問題。早從2013年開始國家其實已經(jīng)針對鉛酸電池和鋰離子電池動力型的蓄電池出臺各項管理政策，2018年2月工信部已經(jīng)公布了新能源汽車動力電池回收暫行辦法，2018年3月工信部等七部門推行“17地區(qū)+1國企”形式的新能源車汽車動力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作。2018年7月，工信部正式啟動了這個新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用管理平臺。在這個發(fā)布會上也首次公布了首批符合新能源廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件，第一批有五家企業(yè)入圍新能源動力蓄電池回收企業(yè)白名單。新能源動力蓄電池回收利用管理暫行辦法，我們認(rèn)為它的核心就是生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，明確電動汽車生產(chǎn)企業(yè)作為主體，但是也鼓勵多種形式來提高我們這個回收的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。
廢舊電池回收工藝大家應(yīng)該都很熟悉了，一般是火法和濕法，火法的優(yōu)點(diǎn)工藝比較簡單，缺點(diǎn)資源利用率點(diǎn)。濕法大部分回收企業(yè)采用的方法，這個方法優(yōu)點(diǎn)可以直接一步制備出前驅(qū)體或硫酸鹽產(chǎn)品。北京賽德美開發(fā)的全物理法工藝，主要針對磷酸鐵鋰電池，在“十三五”規(guī)劃和重點(diǎn)專項里面也有提及。即在不進(jìn)行大規(guī)?；瘜W(xué)溶解實驗以后，不破壞磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)材料的降級使用。這里給大家重點(diǎn)分享一下水熱法，其原理就是將退役電池的三元材料提取出來，通過簡單的水熱反應(yīng)和短暫的高溫?zé)Y(jié)實現(xiàn)材料再生，通過處理以后能夠保持原有的形貌，顆粒尺寸，其中鋰元素得到補(bǔ)充。
這個是它的工藝流程圖，他們這種方法相比傳統(tǒng)濕法來看的話，成本和環(huán)保優(yōu)勢很明顯。同樣這個我們也可以借鑒在磷酸鐵鋰的回收新工藝開發(fā)。
國內(nèi)新能源汽車生產(chǎn)及回收產(chǎn)業(yè)鏈，報廢回收和再利用企業(yè)非常多。傳統(tǒng)電池回收模式就是一個舊電池回收拆解，分解重組，分別進(jìn)行梯級利用和直接交給金屬提煉企業(yè)?，F(xiàn)在市場上還出現(xiàn)了一些新的模式，如探索梯次利用動力蓄電池金融租賃模式，探索以舊換新，補(bǔ)貼回購等回收模式，探索廢料換原料定向回收模式，探索建立動力電池預(yù)付融資回收模式，探索動力電池押金預(yù)付模式。
這些是我們國內(nèi)現(xiàn)在做電池回收主流企業(yè)，其中格林美和邦普是目前國內(nèi)鋰電池回收的代表企業(yè)。以下這些是我們國內(nèi)做梯次利用比較好的企業(yè)。
廢舊磷酸鐵鋰電池回收與再生工藝主要包括兩個部分，一是材料前處理，二是材料再生合成。我們主要從下面六個方面闡述這個工藝。在安全放電之前研究廢舊電池智能化拆解，因為現(xiàn)在大家知道鋰離子電池簡單破碎很容易會爆炸，同時破碎后會把多種物質(zhì)混合在一起，為后面元素提純增加難度。我們前期也做了一些智能化拆解研究，希望在下一次報告介紹這種技術(shù)。
我們研究安全放電時發(fā)現(xiàn)存在電壓回彈的問題，電壓看上去已經(jīng)降到了零點(diǎn)幾伏，放了一兩個小時以后，發(fā)現(xiàn)有時候又回彈到兩伏，對這些問題我們研究了放電時間、鹽溶液濃度與它的反彈電壓關(guān)系。第二個對于廢舊卷芯的高溫焙燒技術(shù)，這個可能會要犧牲部分集流體。第三個是正極活性物質(zhì)的高效浸出工藝技術(shù)，主要就是把里面的前期氧化的銅跟鋁、磷酸鐵鋰溶解出來。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過這個工藝以后，鐵和磷浸出率到100%。第四個技術(shù)是浸出液高效除雜凈化工藝技術(shù)，即將浸出液中銅、鋁雜質(zhì)去除。銅的話采用鐵粉置換。至于鋁的話會比較麻煩一點(diǎn)，前期是考慮用鐵粉來處理，但是用鐵粉處理的話，鋁的濃度最終還有30mg/L，達(dá)不到我們一個要求，所以我們后來又萃取，但是發(fā)現(xiàn)萃取的話也比較困難，所以我們最后采用無機(jī)有機(jī)聯(lián)合法將鋁濃度降低5.65mg/L。第五是磷酸鐵再造技術(shù)，通過往除雜母液中補(bǔ)磷，最后得到想要的磷酸鐵，即磷酸鐵鋰的前驅(qū)體。這個是我們制備的磷酸鐵指標(biāo)，這些指標(biāo)都符合行標(biāo)和企標(biāo)。最后是鋰高效回收工藝技術(shù)。我們做了這個磷酸亞鐵以后，廢液里面鋰的附加值還是比較高的。這個鋰的話我們做兩部分，如果單純用碳酸鈉回收鋰的話只有90%左右回收率，后來我們用磷酸納繼續(xù)與鋰反應(yīng)得到磷酸鋰，同時將其返回到母液里富集，這樣鋰的回收率可以達(dá)到98.9%。這個項目完成情況是：銅和鋰的回收率達(dá)到99%，鋰的回收率達(dá)到98.9%，制備的磷酸鐵符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時正在建設(shè)一條100噸級磷酸鐵鋰廢舊電池回收中試線。
從去年年底到現(xiàn)在，磷酸鐵鋰價格存在一個很大的下滑，即從去年12月份九萬/噸降低到目前的6-7萬/噸。怎么樣來回收磷酸鐵鋰，可能對于我們以后磷酸鐵鋰電池發(fā)展非常重要。如果在磷酸鐵鋰材料維持這么低價格情況下，需要尋找更便宜環(huán)保的方法進(jìn)行報廢電池處理，如美國用水熱法回收材料。另外磷酸鐵鋰電池如果真正想健康的發(fā)展，前期需要國家相關(guān)部門的一些指導(dǎo)和支持，尤其是在電池回收領(lǐng)域，現(xiàn)在的電池回收大家更多是把電池作為一種資源在賣，而不是作為廢物付費(fèi)給回收企業(yè)進(jìn)行處理。如果作為資源賣的話，車廠應(yīng)該從回收企業(yè)拿到錢，但是如果作為廢物的話，回收企業(yè)從車廠拿錢，所以這個關(guān)系怎么轉(zhuǎn)變，可能有待于國家有關(guān)部門研究相關(guān)政策引導(dǎo)。
最后我想感謝工信部綠色制造系統(tǒng)集成項目資助，同時感謝我們團(tuán)隊，中南大學(xué)李劼教授團(tuán)隊的支持，我的報告到這里，謝謝。
