天津理工大學張聯(lián)齊：磷酸鐵鋰電池回收產(chǎn)業(yè)化還需做細分研究
天津理工大學材料科學與工程學院副院長張聯(lián)齊作主題演講
11月17日，“2017’第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”繼續(xù)在北京精彩召開。本屆峰會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會承辦，無錫先導智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會人數(shù)超600人。
在回收及后市場分論壇上，天津理工大學材料科學與工程學院副院長張聯(lián)齊作主題演講，主要介紹了團隊在磷酸鐵鋰電池拆解回收方面的一些進展與挑戰(zhàn)。
以下為張聯(lián)齊演講內(nèi)容：
大家下午好！首先感謝組委會邀請我來做這個報告。我是來自天津理工大學的張聯(lián)齊，介紹一下我們發(fā)展史，我們是06年、07年就開始做這個東西，我們首先做手機類的電池，粉碎，用物理化學的方法做，鈷酸鋰電池，已經(jīng)很成熟了。到2012年、2013年，咱們國內(nèi)鋰電池出現(xiàn)新情況，動力電池市場起來了。這時候我參與這種項目了，我本人并不擅長這個東西，我覺得電池做回收處理應(yīng)該跟以前不一樣了。我們以前就是小電池，可能路線跟大家以前的不一樣，萃取、分離比較容易。后來電動汽車起來了，18650、軟包電池之爭，特斯拉采用了18650，18650成熟，是因為它太長歷史了，太成熟了。未來我們認為大電池，像上百安時的可能就要應(yīng)用了。這時候回收路線可能就不同了，你看邦普、格林美研究電池拆解的工藝。磷酸鐵鋰的回收價值就少了，除了鋰以外，看不到別的有用的東西。萬向他們找到我們做這個東西，我們把萬向的電池軟包的選了一些，我們聯(lián)合力神把它的電池機械拆解，我們做的跟別的高校不一樣，我們要做一些設(shè)備，這可能是很多企業(yè)對我們比較感興趣的地方，但也不適合我們學校做。因為我們學校是做基礎(chǔ)比較好的，我老是聲稱我們做的不太好，是另外一個老師給做的，我們提路線，他來給我們設(shè)計這個東西。我們在這方面還獲過獎，做了大概有十年的歷史，也發(fā)了一些文章，也有專利，跟萬向、力神做了兩年，聲稱是一天能處理一百公斤電池的示范線。
今天主要介紹磷酸鐵鋰電池，像鈷酸鋰很早的，技術(shù)路線很成熟了，不用再講了。講磷酸鐵鋰怎么處理，分六個部分，第一研究背景，大家都很清楚。從國家戰(zhàn)略講，能源危機，環(huán)境污染問題，涉及到我們的發(fā)展策略問題，能源環(huán)境污染問題，我們國家各種各樣的規(guī)劃，核心是動力電池的規(guī)劃路線，像2015年到50萬輛，咱們中國雖然沒做到，2015年底做到三分之一。網(wǎng)上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，已經(jīng)到三四十萬輛了。還有一個更大的，對我們車來講，電池占它的十分之一，兩百多公斤。網(wǎng)上不知道誰寫的，有這么多電池要處理的，我們怎么辦？現(xiàn)在是不是電池回收企業(yè)的春天要來了？我問問豪鵬，他說這兩年剛開始賺錢，因為鋰貴了，鈷貴了，以前不太賺錢。現(xiàn)在很多企業(yè)布局要干這個，我覺得跟電池多，還有國家補貼，還有材料費漲價都有關(guān)系。
還有對天津來講，天津市政府給我們支持，磷酸鐵鋰退役以后一個是污染，一個是不安全，都是需要處理的。磷酸鐵鋰電池，有很多跟我們做類似路線的，就是純拆解。以前是對鎳鈷沒問題，到了磷酸鐵鋰，就沒有一個好的完整的技術(shù)。我們選的電池，我們?yōu)槭裁匆ι瘛⑷f向合作呢？它的電池將來標準化，十有八九由他們大電池廠家來做，我們拆了一個包，拆了一個方形鋁殼。大家還是很多人感興趣，豪鵬對我們方案很感興趣，讓我們出方案。硬殼電池拆是很難拆的。
怎么處理電池路線？很多企業(yè)也這樣干，把電池弄完以后放電，你要拆解，實現(xiàn)完全自動化拆解的一個設(shè)備，我們以前用石灰石，現(xiàn)在用洗堿浸泡。現(xiàn)在做的這些企業(yè)都是這樣干的，把各種外殼、底殼還有電芯分出來，分出隔膜、正極、負極片，這個處理涉及機械過程、物理過程。現(xiàn)在大家很多高校也干這個事情，可行不可行，現(xiàn)在有企業(yè)對這個也感興趣。跟市場跟各方面都有關(guān)系，至少現(xiàn)在還沒起來。電解液我們也沒繼續(xù)處理，我們能做的事情，就是把它拆開，完全分離，量多了就會產(chǎn)生價值。這是我們整套的工藝，從放電到拆解的過程，怎么分離，把廢料分出來。
右邊是我們做方形LEP電池，達到一些指標，我們回收率還挺高的。如果產(chǎn)業(yè)化，還得繼續(xù)做一些研究，要細分。包括除濕都要做。這是我們跟萬向做的一套示范系統(tǒng)，這個視頻是我們自己把方形鋁殼電池拆解，很慢，基本實現(xiàn)了一個自動化拆解過程，主要是對力神電池。
還有正極廢料再生研究，電池經(jīng)過長期使用后，充放電容量會降低，最終不能滿足使用的要求。650度的時候，我們看處理過程，這個性能基本上能趕上原來我們新的材料。大概的過程，這個小圖顯示的，這個形貌還有區(qū)別，比如300一直到600到800的過程，是有區(qū)別的。粒度變化也是有的，通過我們處理以后，這個粒度跟原來新的磷酸鐵鋰電池是比較類似的，容量少一點，沒少太多。
循環(huán)性能也沒問題，阻抗就不用看了，發(fā)文章給大家解釋解釋為什么好。負極廢料，一般情況下，很多文獻說負極不會循環(huán)破壞，重新組裝以后沒問題。我們試了試還是有問題的。我們選600度燒一些東西，為什么選600度呢？因為跟做熱分析有關(guān)，把一部分粘結(jié)劑、增稠劑去掉。這個圖做了一個碳包覆，前面是光加熱，后面做了一個碳包覆，跟咱們生產(chǎn)石墨的過程差不多。處理完以后，形貌的變化，包不包括微型碳的問題，跟我們正常研究過程是一樣的。包括對它的振實密度做了比較。如果處理溫度低，容量低，處理溫度高，可能性能就比較正常了。
電解液很復雜，我們就想能給它分離出來，能造成不污染這就是成功。我可以把含鋰的部分賣給天齊鋰業(yè)，不能讓它流失，不能亂跑，不能進到環(huán)境里面，包括廢氣不能讓它跑掉。這個我們沒詳細研究，不是那么完全準確。紅的是我們加了一個紅墨水，通過溢流辦法把它分出來，這是我們一個初步的想法，可以實現(xiàn)分離。分完以后，可以進行蒸餾，可以賣給公司，一樣值錢。
我們對這個項目初步的一個總結(jié)，我們認為這個路線是可行的。小規(guī)模示范，從整個電池拿來以后放電，然后拆解，怎么分開，純度達到什么程度，材料怎么處理，包括電解液，包括廢氣，我們也稍微檢測一下，確實沒異味。第二個，這個東西用了以后，最好跟電池廠結(jié)合來做，可能有一定價值。材料廠好材料他不一定能做的好，做這種材料可能有問題。像格林美和邦普合并搞了一個企業(yè)，這也是一條路線。問題你得有貨源，上哪找電極，跟回收渠道都有關(guān)系。無論如何，這個事情是需要做的，你不可能不管，國家不允許你不管，將來補貼也會有的。現(xiàn)在是不是回收企業(yè)的春天來了？我覺得有可能，因為現(xiàn)在鋰貴了，鈷貴了，賺錢了，電池產(chǎn)量越來越大了，電動汽車已經(jīng)這么多規(guī)模出來了，電池往哪放，壞了怎么辦？梯次利用，好電池做儲能都不一定能做好，處理就找到回收企業(yè)了，回收企業(yè)就高興了，有可能賺錢了。我就講到這兒，謝謝大家。
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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