退役動力鋰電池高效綜合利用探索
中南大學(xué)教授、北京賽德美董事董事長兼CTO李薦先生做會議演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動力及儲能電池的開發(fā)應(yīng)用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團(tuán)股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò)科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場年會暨2016年第一屆動力電池應(yīng)用國際峰會、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會聚集了來自政府主管部門領(lǐng)導(dǎo)、知名科研機(jī)構(gòu)專家、新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機(jī)構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會。
在本次會議上，中南大學(xué)教授、北京賽德美董事董事長兼CTO李薦先生做了題為《退役動力鋰電池高效綜合利用探索》的專題報告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
李薦：今天非常榮幸有這個機(jī)會跟大家交流動力電池的回收，我沒有把梯次利用放進(jìn)來，因為前面已經(jīng)有專家講的不錯非常好，比我們有些工作做的還到位。我這里重點把材料回收，特別是磷酸鐵鋰動力電池回收方面給大家進(jìn)行一些介紹。
動力電池行業(yè)的形勢，前面這兩天以來很多專家都講的非常到位，我這里說這么兩句。在我們現(xiàn)在實體經(jīng)濟(jì)比較悲慘的情況下，可能新能源是惟一還在以100%、200%、300%、400%這樣的速度增長的行業(yè)，我想說還有其他行業(yè)有這樣的速度，可能也是這么多資本市場追蹤的原因，因為沒有其他更好的出口，可能除了房地產(chǎn)、除了股票，是不是就是新能源還算看著比較養(yǎng)眼。
我們重要的材料來源就是我們的廢舊動力電池，很早以前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)說，2020年大概會有12到17萬噸，剛剛上午前面有專家講到，20多萬噸，我們一般政府層面統(tǒng)計的數(shù)據(jù)都是正規(guī)企業(yè)的，還有一些不是那么正規(guī)企業(yè)的可能沒有進(jìn)入這個統(tǒng)計，有人說甚至?xí)?0萬噸，這個可能性到底有沒有，我們可以拭目以待，過個一年到兩年。
我們這里想羅嗦幾句，動力電池回收的必要性，前面汽研院的劉博士介紹了一點，一個是安全性的問題，動力電池大家都知道是高電壓、大電流直流電的組件，可能從車上退下來以后，雖然說車不好用了，但是電池引起安全問題的可能性還是非常大的，所以首先是電池的安全。第二個是燃燒爆炸的危險，如果動力電池的電池包老百姓把它拿回家或者一些小廠拿回去，不太正確的拆解、存放或者使用的話，燃燒爆炸的概率是比較高的。還有污染問題，一直以來大家都在宣傳鋰離子電池是綠色的沒有污染的，比鉛酸電池要好得多，其實它只是污染的形式跟鉛酸電池不一樣，鉛酸電池是鉛這樣一個重金屬的污染，現(xiàn)在全世界都在禁止，當(dāng)然鉛還有硫酸，鉛酸電池很簡單就是鉛、硫酸、塑料殼三大類，處理工藝是很簡單的。但是對我們鋰離子電池來說情況不一樣，很復(fù)雜，比鉛酸電池復(fù)雜得多，比如有氟化物的污染，氟的污染，大家如果熟悉一些環(huán)境保護(hù)這方面的政策法規(guī)同仁們就應(yīng)該知道，氟是個很受限制的污染物。還有有機(jī)溶液，大家都是搞電池的，一旦破一個電池，那個氣味相當(dāng)不好聞。粉塵，像石墨碳灰，這里可能有做石墨負(fù)極的，也有到比較大的石墨企業(yè)去過的，石墨粉塵的污染。重金屬貢和鎳，可能大家也奇怪，鎳的不銹鋼到處用，那個是以金屬形態(tài)用，我們在電解液水處理情況下，可能不少會變成離子形態(tài)，這樣一個重金屬的污染。廢舊塑料，這個就不用說了。
其實更重要的一個問題，也是我希望大家來思考的，前面也有專家已經(jīng)提到，資源問題，但是我這里有幾個數(shù)據(jù)引起大家充分的重視，也可能能夠回答剛才在說三元和磷酸鐵鋰到底誰最后勝出，我想從資源角度給大家?guī)讉€數(shù)據(jù)讓大家再看一看。全球的鈷產(chǎn)量15萬噸，而且這15萬噸里邊可以說80%是靠回收來的。我們國家的鈷95%靠進(jìn)口，我們曾經(jīng)的鎳都金川現(xiàn)在也要靠大量的進(jìn)口資源才能夠維持它的生產(chǎn)。還有一點，我們國家的鈷已經(jīng)有69%用在了電池上面，這是什么概念？鈷的一大半，我們說一個公司控股66%，它都69%了，絕對控股，是已經(jīng)用在電池上，其實就是手機(jī)電池和三元，用到69%。鎳全球產(chǎn)量200萬噸，現(xiàn)在這個行業(yè)用到大約4萬噸。我們的新能源汽車，2015年38萬輛，占到整個年銷售量的1%點幾，我們2015年汽車銷售是2460萬輛，30幾萬輛才1%點幾，1%點幾的車加上手機(jī)電池，就已經(jīng)用到了鈷的69%，問問大家，我們的三元還能到哪兒去。剛才劉會長提了，說到2020年做到500萬輛，現(xiàn)在才30幾萬輛，增加10倍，這個鈷我不知道還能怎么用，這是一個資源問題，需要業(yè)界同仁都關(guān)注的。
政策方面，其實國家這個層面是非常重視的。回收，電池的回收這樣一個機(jī)遇，這里展開兩句，我們總管新能源產(chǎn)業(yè)，從礦產(chǎn)到冶金產(chǎn)品、到化工產(chǎn)品、到電池的正/負(fù)極材料，再到汽車、再到運營、再到回收，大家考慮一下，這么長的產(chǎn)業(yè)鏈里誰賺錢了、誰虧錢了或者誰活的很辛苦。根據(jù)我對這個行業(yè)的了解，我覺得最值得同情的是我們做動力電池的企業(yè)，活的都挺不容易的，我自己也做電池，所以還是比較有感觸，可能2014年、2015年稍微松一口氣，就這也還不一定都盈利了。誰賺錢了呢？設(shè)備企業(yè)、原材料企業(yè)，前面的資源企業(yè)，這些是賺錢的。告訴大家，后面的回收企業(yè)應(yīng)該也會賺錢，有人把最后回收，兩個方面，一個，稱為新能源的最后一公里，沒有回收的話，前面這么紅紅火火都會走不通，不能像貔貅一樣的只進(jìn)不出。第二，也有人把電池回收稱為新能源這個產(chǎn)業(yè)鏈里頭的最后一塊肥肉，這里面可能有一些搞投融資的，大家可以關(guān)注一下。
我這里重點講電池回收的磷酸鐵鋰動力電池回收。因為磷酸鐵鋰占到我們國家的69%，動力電池里頭，就是說它的回收如果解決不了的話，其他的更不用提了，目前針對磷酸鐵鋰動力電池的回收，正規(guī)的企業(yè)還幾乎沒有，當(dāng)然也有不正規(guī)的，后面我們有興趣可以再交流。這里面說說國外主要的技術(shù)，這是美國托斯寇公司的一種方式，亮點是低溫下用液鈣把電池凍得很硬，進(jìn)行破碎，再分開提煉，這是它的一個工藝。但是低溫粉碎需要的能量是比較高的，另外，后面仍然是要走濕法冶金，這個工藝一個是能耗要高，第二個，做磷酸鐵鋰還是不行，不完全是技術(shù)原因，是經(jīng)濟(jì)原因。
這是美國另外一家公司主要的工藝，利用了冶金上了高溫電弧爐容熔煉，這是冶金高溫反應(yīng)的一個套路，在冶金上是常見的，可能各位搞電池的不一定很熟悉。這個工藝也一樣的，有它的好處，好處就是胃口好，什么電池丟進(jìn)去都可以如法炮制，但是得不到一個最終純的產(chǎn)品，只能得到一個中間產(chǎn)物，比如說鐵基合金以及金屬的氧化物，還要經(jīng)過近一步的冶煉。另外，有機(jī)物和石墨都是被燒掉的，也是一種浪費。這個燒可能要引起一點注意，低溫?zé)拖穹虐鸦疬@種燒是油污染的，如果高溫?zé)繜啥趸迹嗽黾犹家酝馐遣辉黾游廴镜摹?/p>
這是國內(nèi)主體的技術(shù)流程，總的來說是建立在傳統(tǒng)的濕法冶金上來作為回收的這樣一個主體工藝，濕法冶金，我自己老本行就是搞冶金的，所以我對冶金還算比較熟悉。濕法冶金它的套路就是說把一個東西，首先把它分解開，使這些東西都進(jìn)入溶液，以離子狀態(tài)進(jìn)入溶液，后面再去凈化、分離、提存，得到一些鹽類或者通過電擊的方法得到金屬類，這里頭是通過得到鹽類，比如說硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳，有的公司做成前軀體，這是主流工藝。這個工藝目前來說是比較成熟的，但是它有一個很致命的問題，不能處理磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰按這個工藝來做的話，當(dāng)然細(xì)節(jié)是要調(diào)整，我說的主要是濕法冶金，磷酸鐵鋰用類似的方式還是有麻煩的，比如說這個鐵，如果大家搞冶金的知道，鐵在濕法冶金里面是比較麻煩的東西，而且量這么大，而且還不值錢，特別最后濕法冶金工藝去處理磷酸鐵鋰的話不賺錢，這是一個最嚴(yán)重的問題。
綜上所述，磷酸鐵鋰這樣一個處理是目前最讓大家頭疼的，國家為什么這么倡導(dǎo)磷酸鐵鋰電池的梯級利用，其實除了資源角度，除了合理利用以外，其實也還隱含著一個把這個往后放幾年吧，還沒有成熟，有這樣一個含義。
這是我們這些年做的一個磷酸鐵鋰動力電池回收的一個技術(shù)，現(xiàn)在有一個中試的水平，這里給大家快速的分享一下。前面放電、拆解，特別是放電，之前梯級利用沒有把它放進(jìn)來展開講。放電我認(rèn)為還是有必要的，一個，能使材料，大家知道鋰離子充電的時候從正極出來，到了負(fù)極，放電的時候又回去，放電是讓它盡量的恢復(fù)到材料的初始水平，把鋰離子哪兒來的哪兒去，有點這層含義。不良品進(jìn)行拆解，這個拆解我們這里用的是一個物理的方法，當(dāng)然用了多種選礦的手段，我們現(xiàn)在能做到比較好的水平，能把在自動化較為高的一個程度下，能把廢舊電池的殼體，一個是電解液，一個是隔膜，還有銅粉、鋁粉、正極廢粉、負(fù)極廢粉分開。電解液我們以混合溶解的形式回收。正極材料和負(fù)極材料，我們是走了我把它稱為材料修復(fù)，就是說把這個材料重新修回成電池上能用的材料，這是我們跟已有的工藝最大的區(qū)別。已有的工藝是用冶金的方法把材料分開，而我們的是把材料重新再合成。大家可能熟悉材料的都知道，像磷酸鐵鋰，就是鐵鹽加鋰鹽加碳酸鹽等等然后混勻了反應(yīng)，磷酸鐵鋰就是這樣做的。現(xiàn)在我們廢舊電池里面，如果前面已經(jīng)拆出來廢舊的磷酸鐵鋰材料，里面的鐵、鋰、磷是不是都還在，為什么都還在，為什么不重新合成材料呢，為什么分解開呢？分解是有代價的，重新合成的話我們可以大量的縮短流程，不用酸、不用堿、不用萃取，污染會小很多，有污染要治理，治療要花錢，作為正規(guī)企業(yè)這是跑不掉的，所以我們這里是走了一個材料修復(fù)。這是我自己杜撰的名詞，把材料修復(fù)，正極、負(fù)極。當(dāng)然損害的方式不一樣，修的方式也不一樣，修不到電池行業(yè)咱們還能用的這樣一種回收方式。
通過這樣的回收方式，這樣一個工藝我們把它建立一個中試線，在中南大學(xué)有一個中試線，感興趣的同仁可以去參觀。前面是主體的設(shè)備，這個設(shè)備還有一些輔助的，就能夠把動力電池分解開，得到銅粉、鋁粉、正極廢粉、負(fù)極廢粉、隔膜粉，是這么一個重試線。這是回收的部分材料，比如說廢鋁粉、廢銅粉、廢的電解液溶劑、廢的磷酸鐵鋰粉、廢石墨粉，我們拆借成這樣的材料。
我們這個工藝和已有的相比的特點，以物理法為主，不用酸、不用堿，也不用有機(jī)溶劑萃取，污染比較小，留存很短。第二，它的電解也隔膜、電極材料可以全組份的回收，現(xiàn)在我們已有的工藝，電解液基本上是進(jìn)入水體里或者燒掉的，隔膜也是這樣的，隔膜基本上都是被燒到的。另外這個工藝最重要的特點可以經(jīng)濟(jì)的回收磷酸鐵鋰動力電池，這是最重要的價值。當(dāng)然用這個工藝回收三元材料也沒有問題，經(jīng)濟(jì)效益也比冶金分解更好。
這是已經(jīng)取得的部分專利，這是一個非常簡要的成本估算，大家如果有興趣的我們有詳細(xì)的資料再交流。這是目前跟我們緊密合作的一些合作方。這是我們參與的一些標(biāo)準(zhǔn)的制定。跟中國通信協(xié)會后面的專委會以及鐵塔公司梯次利用的產(chǎn)業(yè)化組里，有一個材料回收，我們作為組長單位參與。
我的演講就是這些。謝謝大家！
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