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IND4新能源丨动力电池的循环过程1-锂电池工厂内循环

2018-05-14 10:43 来源: ind4汽车人

版权声明:本文为IND4汽车人版权所有,未经网站官方许可严禁转载

从去年开始,资本开始涌入锂电池的拆解和循环利用过程。这主要是因为随着电池的需求越来越大,按GWh来估算的产能极具上升,锂电池需求的相关金属原材料的稳定供给出现了考验,一方面是资源拥有方开始评估资源的稀缺性,类似刚果金把钴作为战略性资源,并征收相关税收,第二方面矿产贸易商开始把很多材料作为投资品,存在了交易的属性。因此从回收端,把资源进行重复利用,就提上了议事日程,其核心的考虑点有以下的考虑:

1) 在整个电池生产的过程之中,由于生产制程的过程产生的废料(废旧三元正极材料)需要处理

2) 在生产过程中,产生的电芯通过测试以后,一般分为A类、B类和C类电芯,残次的C类往往需要旧地进行处理

3) 在市面上的电池,在一定寿命使用之后进行回收利用,主要是对于材料进行获取

第一部分 锂电池生产过程和有价值的废弃物

锂电池的电芯制程工艺一般包括正负极配料、混料匀浆、涂布、干燥、压片、切片、卷绕、装壳、加液、封装、化成、电芯检测等工序制造而成。在项目生产过程中固体废物主要为清洗正负极搅拌罐的残留浆料、废边角料、不合格的成品电池。如下图1所示:

IND4新能源丨动力电池的循环过程1-锂电池工厂内循环

图1 典型的锂电池单体生产过程中产生的废弃物

从这个过程里面,我们可以看到,主要在搅拌、压片、注液和测试&包装阶段产生的:

① 残留浆液:这是在清洗搅拌罐时产生的残留浆料,通常来说产生量约 0.2t/a,主要含有三元材料、炭黑、石 墨、SBR、CMC 等配浆原料。由于这部分在每个企业工艺自动化设备有差异,每家企业的残留浆液是不同的

② 废边角料:压片和裁剪阶段,产生量约 2.65t/a,主要含有裁片时产生的铝箔、铝带、铜箔、镍带 以及废正负极片的金属边角料。此部分是目前企业重点处理对象。由于正极材料的价格情况,目前来说三元正极边角料(镍钴锰酸锂)是当下最为值钱的部分,电池企业在三元正极片制片、切片工序中产生的边料,或者是涂布不均匀,毛刺等原因产生的三元正极片报废料,其主要为三元正极材料镍钴锰酸锂、粘结剂、导电剂(乙炔黑)和基底材料铝箔组成。

IND4新能源丨动力电池的循环过程1-锂电池工厂内循环

图2 国内钴系材料的价格情况走势

③ 不合格的成品电池,产生量约 1.2t/a,分为注液前后,通过绝缘耐压测试下来的不合格品和后面化成结束后电芯测试,对于完整的电芯来说参照《国家危险废物名录》,属危险废 物(HW49 其他废物、非特定行业 900-044-49),这块需要集中处置。

锂电池的成品率,一直在提高,但是在整个大量的生产过程中,以上出现的废弃物,确实是当下首要针对的对象。通过调研发现:

IND4新能源丨动力电池的循环过程1-锂电池工厂内循环

图3电池生产工艺

第二部分 锂电池废料的处理过程

目前的拆解回收,主要是围绕废旧锂离子电池和三元正极边角料为原料,回收镍、钴、锰、锂等金属资源,制备三元前驱体、碳酸锂,在当下正极材料价格高企的时候,做整个电池材料的生命周期的利用是比较有价值的。

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