鋰離子電池(LIB)具有能量密度高、循環(huán)壽命長(cháng)、無(wú)記憶效應等優(yōu)點(diǎn),自1991年商業(yè)化以來(lái),越來(lái)越受到消費電子產(chǎn)品的歡迎。目前我國是全球最大的LIB生產(chǎn)、消費和出口國,2014年我國生產(chǎn)的消費類(lèi)鋰離子電池已達到了23.8GWh。同時(shí)自2015年起,在國家一系列的政策支持和經(jīng)濟補貼下,新能源汽車(chē)異軍突起,對LIB的需求量迅猛增加,同時(shí)也促成了動(dòng)力LIB領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。2016年我國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達50.7萬(wàn)輛、保有量超過(guò)100萬(wàn)輛,占全球市場(chǎng)保有量的50%,2020年1-11月新能源車(chē)銷(xiāo)量235萬(wàn)臺,較2019年同期增27%。中華人民共和國工業(yè)和信息化部2019年12月出臺的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021—2035年)》(征求意見(jiàn)稿)中指出,2021年起,國家生態(tài)文明試驗區、大氣污染防治重點(diǎn)區域公共領(lǐng)域新增或更新用車(chē)全部使用新能源汽車(chē)。因此,未來(lái)新能源汽車(chē)的需求量會(huì )持續走高,從而持續提高動(dòng)力電池的生產(chǎn)需求。
鋰離子電池的發(fā)展處于快速增長(cháng)期,電池報廢后如果不進(jìn)行妥善處理,不僅會(huì )帶來(lái)嚴重的環(huán)保隱患,同時(shí)也存在安全隱患(熱失控或隔膜損壞,會(huì )引起爆炸),但廢舊鋰離子電池同時(shí)也蘊藏著(zhù)巨大的資源化商機,因此,規范、科學(xué)處置廢舊鋰離子電池具有重要的環(huán)保意義和經(jīng)濟價(jià)值。我國作為全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)、消費和出口國, 在廢舊電池資源化方面擁有巨大的市場(chǎng)潛力。
鋰離子電池的結構和組成
LIB主要由正極、負極、隔膜和電解液、附件(外殼、極耳、絕緣片)等部件組成,如下圖所示。
以三元/石墨的LIB為例,電池中含有鋰、鈷、鎳、鐵、銅、鋁等多種有價(jià)金屬,氟、磷等對環(huán)境有危害的非金屬元素,PC和EC等有機液體,以及塑料等難降解物質(zhì)。這些物質(zhì)都會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響,因此在回收過(guò)程中需進(jìn)行嚴謹且系統的無(wú)害化處理。
廢舊鋰離子電池的危害
1、廢舊鋰離子電池電解液中含有毒性極強、易燃易爆、腐蝕性強的電解質(zhì)和有機溶劑。
2、電解質(zhì)主要包括能與水或與酸發(fā)生反應的LiPF6,LiBF4,LiClO4,LiAsF6等物質(zhì),生產(chǎn)HF、PF5等有毒氣體或其他有毒物質(zhì),出現氟污染和砷污染。
3、廢舊鋰離子電池拆解會(huì )出現廢氣、廢液和廢渣等污染,可能造成生態(tài)環(huán)境隱患,甚至危及健康,不進(jìn)行回收和處理又將浪費資源。
4、廢鋰離子電池在破碎分選、高溫熱解預處理過(guò)程中會(huì )出現一系列的污染物,如電解液的分解、塑料薄膜熱解、破碎粉塵、廢渣等,這些污染物不僅對大氣、水體造成嚴重污染而且對設備有嚴重的腐蝕性。
廢舊鋰離子電池中的有價(jià)金屬
1、廢舊鋰離子電池中含有鈷,還含有鐵、鋁、銅等金屬,以及有機電解液(技術(shù)上有一定難度),其中電解液回收具有更高的價(jià)值。
2、廢舊鋰離子電池的外殼通常也是由鋁材或是塑料制成的,同樣具有高的回收價(jià)值。
3、廢舊的鎳氫動(dòng)力電池中,鎳的含量高達30~50%,鈷含量約為2~5%,稀土含量為5~10%,具有非常高的回收價(jià)值。
不同類(lèi)型動(dòng)力電池中金屬含量各不相同,根據權威機構對各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)占比以及單車(chē)動(dòng)力電池容量的預測,預計到2023年,新增報廢的動(dòng)力電池將達到101Gwh,對應可回收利用的金屬為:鎳11.9萬(wàn)噸、鈷2.3萬(wàn)噸、錳7.1萬(wàn)噸、鋰2萬(wàn)噸。
隨著(zhù)電池技術(shù)的不斷發(fā)展及其在電動(dòng)車(chē)輛上的大規模應用,未來(lái)會(huì )有更多鋰離子電池投入市場(chǎng),伴隨而來(lái)的退役或失效電池的數量也會(huì )快速增加,如何在控制成本的基礎上,達到國家的環(huán)保要求,最大程度上實(shí)現廢舊鋰離子電池的資源化可回收利用,是未來(lái)重要的研究方向。
湖南頂立科技股份有限公司結合多年深耕熱工裝備領(lǐng)域累積的經(jīng)驗,研制的廢舊鋰離子電池熱解回收成套裝備,采用無(wú)氧裂解技術(shù)將電池中的有機物和無(wú)機物進(jìn)行分離,有機物去除率可達99%以上,為廢舊鋰電池資源化回收提供更優(yōu)的解決方案。
廢舊鋰離子電池熱解回收成套裝備
技術(shù)特征
◆ 設備自動(dòng)化程度高
◆ 設備操作簡(jiǎn)單安全
◆ 有機物去除率極高
◆ 高值化產(chǎn)品質(zhì)量高
◆ 符合歐美排放標準
關(guān)鍵詞:鋰離子 資源化利用 廢舊鋰離子電池熱解設備 無(wú)氧熱解