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，加大動(dòng)力及儲(chǔ)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(huì)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(huì)暨2016年第一屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會(huì)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(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。
戴長松：謝謝組委會(huì)，也謝謝大家，這么晚聽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。
當(dāng)前大家談到鋰電池的回收離不開大的背景，大的背景就是鋰電池的應(yīng)用越來越多，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)境污染越來越嚴(yán)重，這種情況下，迫使人們一定想到了達(dá)成共識，世界各國人民已經(jīng)達(dá)成共識，發(fā)展電動(dòng)車，這個(gè)過程中電池的用量也會(huì)越來越大，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)境的問題，這個(gè)問題都非常嚴(yán)重的擺在人們的面前。國家也出臺了相應(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。這是美國的公司，他們采用的方法。還有我們國家的泰力，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)為我們未來要搞規(guī)模化的鋰電池回收再利用一定要考慮下面的問題，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)行開口或者是粉碎，我們把開口或者粉碎的電池放到所謂的超臨界萃取中，通過超臨界處理將有機(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)過程中它就把有機(jī)物帶出來的，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)磷酸鐵鋰就是買到納米級的磷酸貼合碳酸鋰混到一起。這是我們經(jīng)過優(yōu)化的工藝我們制備出來納米的磷酸鋰，然后我們再制備成磷酸鐵鋰。
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)來的雜質(zhì)，比方說鋰離子、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。
要說一說電解液的回收利用，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碓蕉啵译娊庖旱奶幚碛植槐淮蠹抑匾暎蚓褪怯悬c(diǎn)處理不討好的味道，因?yàn)楸容^麻煩，可能帶來的附加值又很低。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)情形來看，無論是從它的價(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，就是說萃取之后產(chǎn)品我們可以再次利用。我們也要經(jīng)過一定的處理，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。這是新舊電解液對比。
我們完成的項(xiàng)目過程中，我是2010年承擔(dān)這個(gè)環(huán)保項(xiàng)目，2012年給國家寫過政策報(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)目也通過了政府部門的驗(yàn)收。我們也對它進(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，共同來完成我們的任務(wù)。
一個(gè)簡單的結(jié)語，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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