廢舊鋰離子材料及電解液回收再利用
圖為哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授戴長(zhǎng)松老師做會(huì)議演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運(yùn)行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，加大動(dòng)力及儲(chǔ)能電池的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)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(guó)電池市場(chǎng)年會(huì)暨2016年第一屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)、2016年第二屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì)聚集了來(lái)自政府主管部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)、知名科研機(jī)構(gòu)專家、新能源汽車動(dòng)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(huì)。
在本次會(huì)議上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授戴長(zhǎng)松老師做了題為《廢舊鋰離子材料及電解液回收再利用》的專題報(bào)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。
戴長(zhǎng)松：謝謝組委會(huì)，也謝謝大家，這么晚聽(tīng)我把我們的工作給大家匯報(bào)。我們的題目是“鋰電池材料與電解液的回收再利用”。我準(zhǔn)備分這樣幾個(gè)方面給大家匯報(bào)一下：
第一，背景。
第二，鋰電池資源化再利用技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。
第三，單一動(dòng)力電池如何回收。
第四，混合型的動(dòng)力電池放到一起如何回收。
第五，電解液回收再利用。
第六，結(jié)語(yǔ)。
當(dāng)前大家談到鋰電池的回收離不開(kāi)大的背景，大的背景就是鋰電池的應(yīng)用越來(lái)越多，原因就是和其他電池相比鋰電池具有更高的比能量，當(dāng)然當(dāng)前大的背景也不能脫離，大的背景就是化石能源即將枯竭，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，這種情況下，迫使人們一定想到了達(dá)成共識(shí)，世界各國(guó)人民已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，發(fā)展電動(dòng)車，這個(gè)過(guò)程中電池的用量也會(huì)越來(lái)越大，在這樣的一個(gè)背景下電池有一定的壽命，數(shù)碼類的電池可能是2到3年，動(dòng)力電池是5到6年也好、8到10年也好，總之有一定的壽命，壽命宗旨的時(shí)候一定會(huì)面臨著資源，要么是資源回用，要么解決環(huán)境的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題都非常嚴(yán)重的擺在人們的面前。國(guó)家也出臺(tái)了相應(yīng)的一些政策，關(guān)于動(dòng)力堅(jiān)持回收利用的一些政策，都值得大家關(guān)注。
下面我介紹一下國(guó)內(nèi)外關(guān)于動(dòng)力電池回收利用的一些工藝，有的工藝路線圖和李老師選的是一樣的。這個(gè)路線圖是托斯寇公司率先搞的，針對(duì)的是錳酸鋰電池做的一個(gè)回收路線圖，路線圖要把電池在低溫下冷凍，冷凍之后低溫粉碎，粉碎之后溶酸、溶堿，然后以碳酸鋰的形式得到。這是美國(guó)的公司，他們采用的方法。還有我們國(guó)家的泰力，他采用了液相的方法，他在液相中又采用了浸取劑，
我們認(rèn)為我們未來(lái)要搞規(guī)模化的鋰電池回收再利用一定要考慮下面的問(wèn)題，除了金屬的回收之外，電解液的回收大家一定要重視，因?yàn)殡娊庖褐杏泻芏嗪幕衔铮姿徜嚕绻悴惶幚恚搅谁h(huán)境中一定會(huì)給環(huán)境造成很大的污染。
我們下面介紹了單一的磷酸鐵鋰電池的回收路線，我們的回收路線是這樣的，把電池預(yù)放電，把電池進(jìn)行開(kāi)口或者是粉碎，我們把開(kāi)口或者粉碎的電池放到所謂的超臨界萃取中，通過(guò)超臨界處理將有機(jī)電解液萃取，所謂超臨界就是二氧化碳?xì)怏w在一定溫度下使二氧化碳成為超臨界體，超臨界體可以很方便的改變它的溫度、壓力，讓它重新變成氣體，在這個(gè)過(guò)程中它就把有機(jī)物帶出來(lái)的，我們的結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)95%以上的電解液的回收，我們就是采用傳統(tǒng)的溶解產(chǎn)點(diǎn)的方法，再合成磷酸鐵鋰，我們想到的和現(xiàn)在磷酸鐵鋰生產(chǎn)路線更接近的路線，現(xiàn)在多數(shù)人生產(chǎn)磷酸鐵鋰就是買(mǎi)到納米級(jí)的磷酸貼合碳酸鋰混到一起。這是我們經(jīng)過(guò)優(yōu)化的工藝我們制備出來(lái)納米的磷酸鋰，然后我們?cè)僦苽涑闪姿徼F鋰。
關(guān)于磷酸鐵鋰的回收我們想到，也可以和磷酸釩鋰一起回收，磷酸釩鋰這個(gè)材料在2015年年底被國(guó)家在《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南》中列舉了發(fā)展動(dòng)力電池的關(guān)鍵材料，也值得大家關(guān)注，它的低溫性還是迄今為止所有的材料中最好的。我們可以做成一定摩爾數(shù)的磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰的復(fù)合材料，這個(gè)復(fù)合材料不是簡(jiǎn)單的磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰的物理混合。
關(guān)于混合的動(dòng)力電池的回收我們要介紹一下，我們能想到的錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池，未來(lái)如果我們作為一個(gè)社會(huì)的回收公司，可能會(huì)面向各種各樣的動(dòng)力電池，所以混合的動(dòng)力電池如何回收，我們回收大致的路線，也是將電池開(kāi)口，把電解液采用同樣的方法把電解液進(jìn)行回收處理，然后采用專業(yè)的技術(shù)，去除可能帶進(jìn)來(lái)的雜質(zhì)，比方說(shuō)鋰離子、銅離子、鐵離子，控制雜質(zhì)離子的量，然后我們制備出三元前軀體，當(dāng)然三元前軀體根據(jù)我們要制備的三元材料不同，我們可以選擇1：1：1的。我們舉了一個(gè)例子，做成了1：1：1的三元材料，電化學(xué)性能可以和商品化的三元材料媲美。此外在這個(gè)基礎(chǔ)上我們也制成了錳基富鋰的三元材料，摻雜特殊的金屬，特點(diǎn)性能。
要說(shuō)一說(shuō)電解液的回收利用，和別人做的工作不一樣的，因?yàn)殇囯姵仉娊庖旱牧坑玫脑絹?lái)越多，而且電解液的處理又不被大家重視，原因就是有點(diǎn)處理不討好的味道，因?yàn)楸容^麻煩，可能帶來(lái)的附加值又很低。從電池材料的成本算，大概電解液占整個(gè)電池成本的10%左右，9.24%，從這個(gè)情形來(lái)看，無(wú)論是從它的價(jià)格成本還是污染型，鋰電池電解液的回收再利用都是值得大家再關(guān)注的事。電解液的成份我就不說(shuō)了，包括了有機(jī)溶劑、成本添加劑。它的危害這上面列了，我也不說(shuō)了，特別是氟，合成物質(zhì)之后腐蝕性是比較強(qiáng)的。危害也比較大，比如電解液在自然環(huán)境中可以形成有機(jī)磷酸鹽等等，危害是比較大的。整個(gè)電池來(lái)看大致可以分成火法、濕法、生物法，多數(shù)人不注重電解液的回收，所以電解液要在活法跑到空氣中，如果所謂液相法，就變成了放在處理液中，最后還要進(jìn)行處理。
能夠想到的電解液的回收技術(shù)有三類，一類是有機(jī)溶劑萃取，還有真空熱解法，還有二氧化碳超臨界萃取法，這三種方法，二氧化碳超臨界萃取方法缺點(diǎn)就是設(shè)備一次性投資大，但是優(yōu)點(diǎn)是萃取利用率高，得到的電解液可以再次利用，并且由于整個(gè)電解液的價(jià)值和超臨界設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行成本低、溫度和壓力大。我們現(xiàn)在發(fā)展到已經(jīng)能夠把它優(yōu)化成跨臨界，不用超臨界狀態(tài)，提高它的性能。這是大致的過(guò)程，我們加了二氧化碳，溫度壓力讓它形成超臨界的狀態(tài)。也優(yōu)化了回收處理的工藝，溫度、壓力、時(shí)間。我們也對(duì)比了萃取前的化合物情景，和萃取后的化合物情景，我們發(fā)現(xiàn)萃取前后這個(gè)成份的變化不大，就是說(shuō)萃取之后產(chǎn)品我們可以再次利用。我們也要經(jīng)過(guò)一定的處理，處理之后這個(gè)電解液的性能和新的電解液相比略有一些差的，但是和低端的相比列有應(yīng)用。這是新舊電解液對(duì)比。
我們完成的項(xiàng)目過(guò)程中，我是2010年承擔(dān)這個(gè)環(huán)保項(xiàng)目，2012年給國(guó)家寫(xiě)過(guò)政策報(bào)告，我們也做了關(guān)于廢舊鋰電池回收再利用的技術(shù)規(guī)范，還有標(biāo)準(zhǔn)的草案。這個(gè)項(xiàng)目也通過(guò)了政府部門(mén)的驗(yàn)收。我們也對(duì)它進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益的分析。
現(xiàn)在形成了這樣一些成套的技術(shù)，關(guān)于磷酸鐵鋰電池，包含電解液如何回收再利用，還有三元材料包含電解液成套的回收再利用技術(shù)，各種混合動(dòng)力電池，各種各樣的動(dòng)力電池混合到一起如何回收再利用，數(shù)碼類的鋰電池和動(dòng)力類的鋰電池混到一起如何回收再利用，這樣一些技術(shù)。也得到了相應(yīng)政府部門(mén)的資助，我們也在尋找有實(shí)力的大的電池公司跟我們合作，共同來(lái)完成我們的任務(wù)。
一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)語(yǔ)，從當(dāng)前的情形看，動(dòng)力電池發(fā)展這么快，所以動(dòng)力電池的回收，特別是電解液的回收一定要引起大家的注意和重視，這個(gè)過(guò)程中我們每個(gè)人，包括電池的生產(chǎn)者、使用者、銷售者、經(jīng)銷商、地方政府、國(guó)家，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該承擔(dān)起自己的責(zé)任，共同盡到保護(hù)環(huán)境的義務(wù)。
謝謝大家！
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