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科普 | 什么是锂电池回收?

   2024-09-26 储能头条2140
核心提示:锂电池回收技术从大类角度来说,主要分为再生利用以及梯次利用两类

什么是锂电池回收

锂电池回收指的是当锂电池经过长时间使用后,内在性能已降至报废状态无法在所处领域正常发挥作用时,对其进行一系列物理性、化学性、生物性以及梯次利用等工艺处理,结构化高效运用并差异化提炼其内在相关精华材料,再塑其新额利用价值。

锂电池回收技术类型

锂电池回收技术从大类角度来说,主要分为再生利用以及梯次利用两类。

再生利用回收技术是指通过对废旧锂电池进行预处理彻底放电后,用物理(干法)、化学、生物等方法将废旧锂电池中的镍、钴、锂、锰等具备回收价值的有价金属以及其余锂电池成分结构中的有价材料分离出来并制成金属化合物或锂电池原材料的技术模式;

梯次利用回收技术是指通过对废旧锂电池中的电芯或电池包进行拆解、检测、分选以及重组成新的健康电池包重新给予不同对应应用领域进行结构化使用的回收处理技术模式,本质其实是对锂电池进行结构式分层高效利用。

锂电池回收工艺流程

物理回收技术:将废旧动力电池内部成分,如电极活性物质、集流体和电池外壳等组分经过破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类等一系列手段,得到有价值产物,然后再进行下一步回收的过程。核心工艺为粉碎筛选后进行材料修复,是比较纯粹的物理过程。

图:赛德美物理回收工艺流程

湿法回收技术:将废旧电池拆解预处理后溶于酸碱溶液中,萃取出部分有价值金属元素,再经过离子交换法和电沉积等手段,提取出剩余有价值金属。湿法核心工艺是对电极粉加入化学试剂浸出和提取。

图:湿法回收工艺流程

火法回收技术:剥去电池外壳,将电池内芯与焦炭、石灰石混合,经还原焙烧,得到金属锂、钴、镍、铝等组合成碳合金;电解质中的氟、磷等被固化在炉渣中,可用于建筑材料或混凝土的添加剂。然后进行深加工处理,整个过程在高温下完成。火法核心工艺是高温热解,从而得到金属氧化物。

图:火法回收工艺流程

三种回收方式的对比:湿法回收方法效率最高,工艺成熟。

物理回收工艺简单,不用消耗额外的化学品,环保性最好,但回收效率低。

湿法回收工艺的有价金属回收率较高,对设备要求不高,工艺成熟;但工艺复杂且不同类型锂电池需专门的湿法工艺,成本较高,同时处理不当会造成环境污染。

火法回收工艺相对简单,兼容性较高,适合大规模处理种类繁杂的废旧锂电池,但能耗要求高,对设备要求高环保压力大。

湿法回收是主流工艺。湿法治金由于能耗较低、回收率较高、产品纯度高、对设备要求不高等特点受到广泛认可。湿法治金处理废旧电池的主要步骤包含前处理、预处理、酸/碱液浸出、浸出液除杂、分离萃取、元素沉淀,湿法回收工艺核心部分为金属材料的浸取过程,通过使用无机酸或有机酸将金属以离子回收到酸溶液中。

三种工艺方法的对比

锂电池回收的优势

锂电池回收的优势主要体现在以下几个方面:

资源回收与经济效益

废旧锂电池中含有丰富的有价金属,如锂、钴、镍等,通过回收这些金属可以减少对原生矿产资源的依赖,降低生产成本,保障锂电产业的可持续发展。例如,宁德时代的技术可以使镍、钴、锰的回收率达到99.6%,锂的回收率达到91%。

环境保护

废旧锂电池如果不进行妥善处理,其中的有害物质可能会泄漏到环境中,对土壤、水源等造成污染。开展锂电回收利用,可以有效减少废旧锂电池对环境的污染,实现绿色发展。

技术创新与产业升级

锂电池回收技术的发展不仅可以提高回收效率,降低生产成本,还能推动相关产业的技术升级和结构调整。例如,南昌市锂电回收利用建设项目采用了先进的锂电回收利用技术,包括自动化拆解技术、高效分离技术、精准提纯技术等。

政策支持与市场潜力

国家和地方政府出台了一系列政策支持锂电回收利用产业的发展,如《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等,为锂电回收利用项目提供了政策保障。此外,随着新能源汽车、储能等领域的快速发展,废旧锂电池的产生量也在逐年增长,为锂电池回收市场提供了巨大的增长潜力。

减少环境污染,实现绿色发展

废旧锂电池如果不进行妥善处理,其中的有害物质可能会泄漏到环境中,对土壤、水源等造成污染。开展锂电回收利用,可以有效减少废旧锂电池对环境的污染,实现绿色发展。

创造就业机会,促进经济发展

废旧锂电池回收产业的发展不仅可以减少环境污染,还能创造大量的就业机会,为地方的经济发展做出贡献。

锂电池回收发展阶段

锂电池回收这个行业,经历如下发展阶段:

一、早期探索阶段(20世纪末至21世纪初)——锂电池尚未大规模商业化应用,废旧锂电池回收主要是理论研究和实验室规模的小试阶段,关注点在于如何有效地从电池中回收关键材料,特别是钴、镍、锂等高价值金属。

二、初步发展阶段(2000年至2010年)——随着移动通信设备、笔记本电脑等消费类电子产品广泛使用锂电池,以及电动汽车市场的初步兴起,废旧锂电池的数量逐渐增多,开始出现专门针对锂电池回收的企业和研究机构。这一时期,回收技术开始由实验室向工业化过渡,出现了简单的物理拆解和化学处理方法,但整体技术水平较低,回收效率不高,且存在一定的环境污染风险。

三、快速成长阶段(2010年代至2020年)——政策法规逐步建立和完善,许多国家和地区开始实施电池回收政策,要求生产商负责产品的生命周期管理,包括回收和处置环节。这一阶段,技术研发取得重要突破,湿法冶金、火法冶金及物理回收技术得到显著改进和优化,锂电池回收效率和资源利用率有所提高,同时更注重环保和可持续性。梯次利用概念被引入,退役的锂电池在经过检测后被用于储能系统或者作为次级电源使用,延长了其使用寿命,降低了资源浪费。

四、深度整合与创新阶段(2020年至今)——锂电池回收产业在全球范围内迅速扩张,技术不断创新,包括自动化拆解线、清洁高效的化学回收工艺、新型环保材料的再生利用等。行业标准和管理体系进一步健全,企业之间的技术交流与国际合作加强,形成了相对完善的上下游产业链。应对大规模退役的动力电池回收需求,新的解决方案和商业模式不断涌现,如模块化设计便于拆解回收、智能回收网络建设等。

锂电池回收行业产业链

锂电池回收行业的产业链包括:上游主要是废旧电池提供方,以及回收需要的材料商、设备商(输送机、撕碎机、引爆器等)。由整车厂商如北汽新能源、丰田等,锂电池厂商如宁德时代、比亚迪等还有一些中间商构成。中游主要是拆解回收厂商和检测方 。在梯次利用方面,由于与电池关联度最高,因此动力电池企业布局最多,北汽新能源、东风汽车等车企也有布局;在拆解回收方面,一般是第三方专业回收公司进行拆解处理,如邦普循环、格林美等。下游为回收应用场景,可应用于电池材料厂和电池厂等。

主要布局企业

比亚迪

比亚迪股份有限公司,创立于1995年,2002年7月31日在香港主板发行上市,在电池拆解回收领域,比亚迪采取精细化拆解、材料回收、活化再生综合三步走策略。其中精细化拆解获得正极材料粉末、负极石墨、铜箔集流体、铜箔集流体、外壳、盖板及塑料附件等原料。对比动力电池回收精细化拆解和破碎分选两种不同处理方式,精细化分选回收纯度更佳,获取的正极粉末及正极集流体、负极粉末及负极集流体、外壳、盖板及附件等纯度更高,性能更好。

格林美

格林美从2003年开始启动废旧电池回收业务,历时17年投资建设废旧电池与钴镍钨锗铟等稀有金属废物完整回收,到目前已经建成中国最大超细钴镍粉末制造基地,中国核心锂离子动力电池钴镍原料制造基地。同时格林美自主研发攻克了小型电池与充电电池完整资源化与循环再造三元动力材料的关键技术,实现电池的经济化、规模化回收及处理。成为动力电池回收领域最大的上市公司之一。

光华科技

广东光华科技股份有限公司创建于1980年,从2017年开始切入锂电池生产领域,2018年光华科技以自有资金5000万元人民币在珠海市设立珠海中力新能源科技有限公司。该公司拟申请经营范围为:二次资源循环利用技术的研究、开发、高新技术咨询与服务;锂离子电池的回收、拆解、综合利用与拆解物的处置、销售;新能源汽车动力电池的收集、储存、处置;新能源汽车动力电池回收、梯级利用、拆解、综合利用与销售等。

天奇股份

天奇股份在全国范围内设立多家子公司,产品与服务主要涉及汽车制造、智能仓储、循环装备、报废汽车回收拆解、锂电回收处理、新能源工程、重工制造等产业领域。逐步形成拥有自动化物流装备、智能仓储与分拣、信息技术开发与服务、设备远程故障诊断分析与云服务、固体废弃物处理智能装备、报废汽车回收与利用、大型精密铸造件加工、新能源工程、锂电池回收与利用等综合业务的产业集团。

宁德时代

宁德时代早在2015年就收购了邦普循环,通过回收废旧电池中的金属元素来生产三元正极前驱体。其全资子公司宁德蕉城的经营业务也包括了电池回收系统。

骆驼股份

湖北襄阳的骆驼股份一直着力打造传统铅酸蓄电池的循环产业,公司废铅蓄电池回收处理能力可达86万吨/年,规范回收率达到90%以上,远超过国家政策要求水平。骆驼股份已在国内各大区域与海外分别拥有多个电池生产与回收基地,在生产、销售、回收等方面,规模优势与协同优势显著,同时建立销售与回收共用渠道,“销一收一”,将替换市场和回收市场结合,可以大幅降低物流成本,节约渠道费用,提升经营效率。

赣锋锂业

赣锋锂业业务贯穿上游锂资源开发、中游锂盐深加工及金属锂冶炼、下游锂电池制造及废旧电池综合回收利用等价值链的各重要环节,锂电池回收方面,赣锋锂业计划未来规划中,公司将建立每年可回收10万吨退 役锂电池的大型综合设施。公司通过扩充锂电池回收业务产能及在回收及再利用退役电池方面的专长继续向下游拓展业务。

天能集团

天能结合自身的技术路线储备情况,已经深度布局五大应用场景来满足不同客户的不同需求。其子公司天能新材料专注动废旧锂离子电池、电池生产废料及含有镍、钴、铜、锰、锂、铝的有色金属的回收、梯级利用;三元前驱体及锂离子电池材料的研发、生产与销售;废旧锂离子电池回收处置设备的研发与销售;循环技术的研究等。年处理2.3万吨废旧动力锂电池。

浙江新时代中能循环科技有限公司

浙江新时代中能循环科技有限公司成立于2015年,注册资金2194 万元,位于交通便利、配套完善的"长三角"南翼浙江绍兴杭州湾上虞经济技术开发区(国家级),专注于退役动力锂电池梯次回收及循环利用业务,已建成年产1800金吨钴、镍、锂等金属化合物湿法回收生产线,产出的钴盐、镍盐、锂盐类产品循环再用于动力锂电池生产。

深圳恒创睿能环保科技有限公司

深圳恒创睿能环保科技有限公司是海归研究生在深圳创立的一家针对锂电综合利用科技公司。在国内锂电池应用普及以及新能源汽车产业的高速发展之际,恒创睿能针对新能源产业末端,从环保角度出发,以锂电池梯次利用、材料再生、电子极材料再造核心技术为基础,坚持“科技开创绿色未来”。实现对锂电池全自动化无污染回收、利用、处理,积极响应国家低碳循环发展战略。

中伟新材料股份有限公司

是湖南中伟控股集团有限公司旗下控股子公司、上市主体,是国家高新技术企业,国家智能制造、绿色制造工厂等示范项目。公司是专业的锂电池正极材料前驱体与新能源循环材料综合服务商,属于国家战略性新兴产业中的新材料、新能源领域。

豪鹏科技

成立于2010年9月21日,位于江西省赣州市章贡高新技术产业园水西园区。主要从事废旧新能源汽车动力电池回收及梯次利用,废旧电池无害化和资源循环利用。

安徽南都华铂新材料

成立于2017年,是由国家高新技术企业、上市公司浙江南都电源动力股份有限公司全资控股公司。公司主要从事废旧锂电子电池回收利用、新能源材料的研发、生产、加工、销售为主。公司积极开展对外合作,与国内重要的科研单位及高校建立合作,包括中南大学、合肥工业大学、中国科技大学、浙江大学等知名院校开展深度产学研合作,目前已申报国家发明专利30项,授权发明专利10项。首期年处理2.5万吨废旧锂离子电池回收项目目前已经投入试生产。

赛德美

一家专注于新能源汽车动力电池梯级利用和再生利用的技术研究和全面开展的动力电池综合利用及产业化实施的科技创新型企业。

华友钴业

华友钴业打造材料体系一体化服务,从锂矿到前驱体或正极材料,梯次利用与再生利用,实现“材料价格、降低彼此成本、保障资源供应、收益共享,促进行业健康发展”。华友循环主要承担废旧动力电池再生利用职责,废旧动力电池经过检测、分选,分为梯次利用跟再生利用环节。

内容资料来源:投研怪兽、国海证券、河南小威环境科技有限公司、拓金项目咨询、创新松山湖、星海情报局、动力电池回收网

 
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