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新能源汽车动力锂电池回收综合利用

已阅读:次  更新时间:2021-06-01 01:40  作者:  

【直播】聚集:全球经济、镍钴锂价格、电池技能及电池收回

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SMM5月21日讯:在SMM2021(第六届)我国国际镍钴锂高峰论坛上,会上,深圳市恒创睿能环保科技有限公司技能总监邱凯伦介绍了新动力轿车动力锂电池收回综合运用。

锂电池收回商场

2019年全球锂电池的收回商场规划约为1.653亿美元,估计到2030年将增至181亿美元。亚太地区(APAC)在锂电池收回商场中占比最高,现在约占七成左右,预估至2030年全体生长率约18.3%。包括我国、越南、印度及菲律宾都有许多收回公司。因电动轿车的遍及与爆炸性的生长,至2020年仅我国大陆就将发生50万吨废锂电池,至2030年全球每年将到达200万吨;2018年全球共收回约9.7万吨的电池,而我国在2018年收回近6.7万吨的废锂电池,占全球商场69%,南韩居次,收回约1.8万吨。现在欧盟及美国的收回率不到5%,尽管欧盟及美国收回公司具有完善之处理流程,但很难到达盈利方针,或正是缺少经济效益较高的收回途径与去化。

全球锂电池(LithiumBattery)商场因为运用范畴的大幅扩张,全体商场处于生长期,曩昔5年快速生长。其间,正极资料运用量也不断添加,正极资料决议了锂电池的能量密度、循环寿数与安全性,占锂电池本钱三成以上。图为各种正极资料商场生长趋势,因为各种资料的性能与优缺点均有不同,其适用范畴和开展前景也不尽相同。从运用结构来看,锂电池之正极资料商场可以细分为小型锂电池正极资料商场和动力锂电池正极资料商场,小型锂电池正极资料首要包括钴酸锂(LiCoO2)、三元资料(NMC及NCA)与锰酸锂(LiMn2O4)等,而动力锂电池正极资料首要为锰酸锂、磷酸铁锂(LiFePO4)和三元资料。

正极资料开展趋势:

近五年因钴价格的暴涨暴跌,价格动摇高达300%。含钴量占质量百分比60%的钴酸锂接受巨大的本钱检测,因而,锂电池厂商活跃找寻可代替之资料,亦开端开展低钴和无钴的低本钱之正极资料作为解决方案。

尤其在电动轿车商场的运用,关于高能量密度之含镍电池需求将逐步添加,在NickelInstitute的研讨报告指出,2016年全球商场约有39%的锂电池运用镍,估计至2025年其份额将上升至58%左,尤其是关于电动轿车等车载电池上的运用,高能量密度含镍之电池的需求将会添加。从收回(Recycle)的视点来看,也要预先布局,从现在收回钴的干流,一起考量镍的收回处理方式。

正极资料的技能开展上,现在将以高能量密度NCM的研讨开发为主,且以「镍」为研制标的来替代钴的运用份额。镍在高温下具有稳定性及所含份额愈高则能量密度愈大的特性,因而构成高镍化之高克电容量资料的新技能干流趋势,尤以动力车用电池的技能运用为主。我国大陆因方针与商场推进下,已有比亚迪、天津力神等业者投入NCM811动力锂电池产品开发,量产出逾越现有三元资料NCM523克电容量166mAh/g的高能量密度锂电池,有助进步续航才能。而NCM811的意思是:在三元锂电池正极资猜中,三种首要资料:镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)的份额,分别是8:1:1,可以看出镍的份额远高于钴,代表着具有更高的电池能量密度,而若与三元资料NCM523同分量的电池比较,NCM811可望供给更多电量、更高的续航力,且关于期望下降电池分量及缩小电池空间等需求也得以完结。

高镍化的电池技能开发量产设备与技能皆与以往大不相同,仍招引全球电池工业投入,除我国大陆电池业者宁德年代(CATL)、比克、天津力神、比亚迪外,日本有松下(Panasonic),而韩国电池企业则有LG化学、三星SDI、SKI等纷繁投入研制、量产,且大多以圆柱型开发为主。据韩国媒体ETNews报道,近期韩国业者三星SDI更提出投入90%以上的高镍份额之电池技能开发,可见此波高镍化的正极电池技能研制比赛将会继续开展下去

锂电池收回工业界中,我国具有最大及最有经历的一线收回厂。依据BCG剖析,在我国具规划之收回厂收回锂电池三元正极资料所带来的赢利为原资料本钱的15%,以NMC622为例,NMC622本钱以25美元/kWh核算,其间30%来自获得及运送、20%为劳力、20%为资料及动力本钱,所获毛利剩30%,收回所得到的税前赢利(EBIT)则为15%,相当于4美元/kWh,还得加上折旧、出售及行政开支为15%

废锂电池的收回处理技能是将废锂电池中有用的组成,依据单个的性质把它们别离提取出来,从可得知锂电池之拆解分类后内部之组成与份额。依据Bernardes等人和Xu等人对收回技能的总结了解,整个处理技能可大概分为物理前处理进程、有价金属的提取进程及化学深度处理进程。前处理中以机械别离法在工业化收回中最常选用,直接或许剥离外壳后进行机械破坏,将塑料以及隔阂等较轻的物质选用风选或许浮选别离,再经过磁选、筛分别离出,完结锂电池中金属资料的搜集,以便进入后续的湿法或火法冶金处理进程;由前处理破碎挑选后废锂电池之正极资猜中溶解浸出有价金属,之后再别离提取收回其间的有价金属。

欧洲电池联盟(EBA)为了因应欧盟委员会于2018年要求开发契合欧盟规范的绿色电池,由欧洲研讨计画Horizo??n2020赞助,结合欧洲国家之研讨机构、锂电池相关业界履行欧盟大规划研讨计画BAT-TERY2030+,提出永续电池开发的蓝图。其首要方针是减低二氧化碳排放量,履行战略包括:可自修正之资料规划(Self-Healing)、透过智能大数据开发进步研制功率(BIG、MAP)、更环保的制作程序以及收回与再制作办法。

其间电池的可循环运用性与可制作性于计画中短程布局三年,致力于开发永续及易拆解之整合型电池规划、电池模组分选与再运用、电池数据搜集与剖析、自动化电池拆解技能等;中程规划布局六年,针对锂电池活性物质资料分选及回复技能,方针为电池级标准的再生活性物质,并开发可猜测模型东西点评再生粉体的二次运用;长程规划布局十年,树立完好的直接收回再运用系统

整个大计画中包括数据搜集、降阶再运用及模组的分选、单只电芯的分选与资料的分选模组。资料的收回可分为三类,包括运用火法/湿法的处理形式获得、转生前驱物资料、再制正极资料,再回到锂电池工业链运用

为削减动力糟蹋以及促进循环经济工业开展,大多数电动车OEM厂及储能系统厂仍活跃投入开发汰役电池梯次运用,如VW车厂近期声明汰役电池于充电站二次运用之规划,别的还有日产、丰田等车厂近期皆有动力电池循环再运用之规划,接受梯次运用电池的储能系统厂包括:Eaton、ChinaTower、BAKPower、Fortum等

梯次运用成功要素包括:需开发具规划性且规范化的程序以下降电芯模组从头匹配重组所随同的本钱,且亟需树立新循环模组的规划、整合、认证程序,并尽量选用整个电池模组从头匹配,下降电芯模组拆解本钱及费工费时的电芯匹配; 未来梯次运用也会导向软硬体设备整合,硬体包括混合再生动力系统,例如:太阳能与电池储能,软体服务则包括:工程技能服务、软体晋级、充电站服务、租借服务;电池点评系统的开发也是梯次运用的成功要素之一,透过共同的商业模型按照电池残存电量进行电池点评,别的也有公司提出区域约束的梯次运用,借此下降电池运送的本钱

现在全球车厂、锂电池厂、电池资料厂及独立收回厂的代表主力厂商。我国在方针的活跃推进之下已树立起全球仅有的锂电池关闭循环工业链,如单就比亚迪(BYD)公司便横跨电动车厂、电芯厂,乃至到电池正极厂,串联起专属的锂电池关闭循环;

格林美(GEM)、华友钴业(HuayouCobalt)、赣锋锂业(GanfengLithium)为首要锂电池资料供货商,把握全球最大商场占有率,也一起主导锂电池资料循环再运用。

除了我国以外,全球也逐步开端呈现主导锂电池循环系统的厂商,包括车厂VW、正极资料商Umicore、独立收回商SungEel等,日产也与住友商事合资树立4REnergy带起再运用(Reuse)、再制作(Refabricate)、再出售(Re-sell)、收回(Recycle)之新式商业形式。一起也带起许多新创企业如Li-Cycle、BatteryResourcers、Deusenfeld、RedwoodMaterials致力于研制锂电池前处理及有价金属回复等技能。

现在首要几家电池收回厂及其收回技能。湿法冶金与火法冶金可以适用任何电池品种,因而可以一次处理很多电池。前者运用很多有机及强酸碱溶剂,废液排放易形成二次污染,仅有收回含钴或镍的电池才具经济效益,代表厂商包括ShenzhenGreen、Re-triev、Recupyl、格林美;后者经由高温热处理发生有毒气体排放,因而需求贵重空气清净等设备,代表厂商有JX日矿日石金属株式会社、Umicore。近年美国动力部(DOE)树立锂电池收回中心(ReCellCenter)发起直接收回法(DirectRecycling),归于新颖技能但仍在开发阶段。

正极资料直接回用技能于ReCell四大主轴占有相当大的比重,此环节技能要点分为两部分:其一为正极别离程序,包括浮选法(FrothFlotation)、磁选法、正极晋级再造(CathodeUpcycling)、黏着剂移除等;另一部分则为正极补锂再生,其间也包括四种程序:化学补锂(ChemicalRelithiation)、电化学补锂(ElectrochemicalRelithiation)、离子热补锂(IonothermalRelithiation)、水热补锂(HydrothermalRelithiation)。