鉅大LARGE | 點擊量：1419次 | 2021年07月17日
動力鋰電池回收硬核技術(shù)流！干濕法拆解梯級利用利潤空間計算大盤點
前文中我們已經(jīng)提到了動力鋰電池回收的巨大空間，這篇重要講電池回收目的和技術(shù)路線。
之所以要對動力鋰電池進行回收，重要由兩部分驅(qū)動：一是環(huán)保性，二是經(jīng)濟性。
電池中含多種有害物質(zhì)，隨意廢棄將對生態(tài)萌生巨大影響。
大量的退役電池將對環(huán)境帶來潛在的威脅，尤其是動力鋰電池中的重金屬、電解質(zhì)、溶劑及各類有機物輔料，假如不經(jīng)合理處置而廢棄，將對土壤、水等造成巨大危害且修復(fù)過程時間長、成本高昂，因此回收需求急切。
鋰離子電池里面通常含有的物質(zhì)如下表格，依據(jù)2011版美國有害物質(zhì)列表數(shù)據(jù)，Ni、Co、磷化物得分超過1000，被認(rèn)為是高危物質(zhì)。假如廢舊鋰離子電池采取一般的垃圾解決辦法（包括填埋、焚燒、堆肥等），其中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬以及無機、有機化合物必將對大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染，具有極大的危害性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
廢舊鋰離子電池中的物質(zhì)假如進入生態(tài)，可造成重金屬鎳、鈷污染（包括砷），氟污染，有機物污染，粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶劑及其分析和水解產(chǎn)物，如DME、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物質(zhì)，可造成人身傷害，甚至死亡。
電池材料回收的經(jīng)濟價值，重要則在于材料再生價值和能量價值再挖掘。
這包括了三個方面：1、鋰離子電池在高端用電器上退役以后，仍舊可以滿足部分低端用電器的需求，通常是電動玩具、儲能設(shè)施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰離子電池更多的價值，特別是退役動力鋰離子電池；2、即使電學(xué)性能無法滿足更深層次的使用，但其中所含有的Li、Co、Cu等相對稀有的金屬仍舊具有再生價值；3、由于部分金屬還原耗能與金屬再生能量存在巨大差異，如Al、Ni、Fe，導(dǎo)致金屬回收具有能耗上的經(jīng)濟價值。
不同類型鋰離子電池含有不同種類金屬及其比例，1噸傳統(tǒng)消費類的鈷酸鋰離子電池中對應(yīng)約170公斤鈷金屬，而在銅、鋁、鋰方面，含量大都相近。因此，總體來看鈷酸鋰離子電池的回收價值將大于其余類別，如磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。
電芯在動力鋰電池成本中占比達到36％，若扣除毛利則電芯占比高達49％；在消費類電池中電芯成本占比更高。而在電芯中，富含鎳鈷錳等金屬元素的正極材料的成本占到了45％。
目前，資源化回收過程包括預(yù)解決和后續(xù)解決兩個階段。
預(yù)解決是將廢舊鋰離子電池放入食鹽水中放電，除去電池的外包裝，去除金屬鋼殼得到里面的電芯。
電芯由負(fù)極、正極、隔膜和電解液組成。負(fù)極附著在銅箔表面，正極附著在鋁箔表面，隔膜為有機聚合物；電解液附著在正、負(fù)極的表面，為LiPF6的有機碳酸酯溶液。
后續(xù)解決環(huán)節(jié)是對拆解后的各類廢料中的高價值組分進行回收，開展電池材料再造或修復(fù)，技術(shù)辦法可分為三大類：干法回收技術(shù)、濕法回收技術(shù)和生物回收技術(shù)。
干法回收技術(shù)是指不通過溶液等媒介，筆直實現(xiàn)各類電池材料或有價金屬的回收技術(shù)辦法，重要包括機械分選法和高溫分熱解法。
干法熱修復(fù)技術(shù)可對干法回收得到的粗產(chǎn)品進行高溫?zé)嵝迯?fù)，但產(chǎn)出的正、負(fù)極材料含有一定雜質(zhì)，性能無法滿足新能源汽車動力鋰電池的要求，多用于儲能或小動力鋰電池等場景，適合磷酸鐵鋰離子電池。
火法冶金，又稱焚燒法或干法冶金，是通過高溫焚燒去除電極材料中的有機粘結(jié)劑，同時使其中的金屬及其化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以冷凝的形式回收低沸點的金屬及其化合物，對爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學(xué)辦法等進行回收。火法冶金對原料的組分要求不高，適合大規(guī)模解決較復(fù)雜的電池，但燃燒必定會萌生部分廢氣污染環(huán)境，且高溫解決對設(shè)備的要求也較高，同時還要新增凈化回收設(shè)備等，解決成本較高。
濕法回收技術(shù)是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介，將金屬離子從電極材料中轉(zhuǎn)移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來，重要包括濕法冶金、化學(xué)萃取以及離子交換等三種辦法。
濕法回收技術(shù)工藝相比較較復(fù)雜，但該技術(shù)對鋰、鈷、鎳等有價金屬的回收率較高；得到的金屬鹽、氧化物等產(chǎn)品，高純度能夠達到加工動力鋰電池材料的品質(zhì)要求，適合三元電池，也是國內(nèi)外技術(shù)領(lǐng)先回收公司所采用的重要回收辦法。
生物回收技術(shù)重要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現(xiàn)目標(biāo)組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。目前生物回收技術(shù)尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過長、浸出條件的控制等關(guān)鍵問題仍有待處理。
當(dāng)前回收效率更高也相對成熟的濕法回收工藝正日漸成為專業(yè)化解決階段的主流技術(shù)路線；格林美、邦普集團等國內(nèi)領(lǐng)先公司，以及AEA、IME等國際龍頭公司，大多采用了濕法技術(shù)路線作為鋰、鈷、鎳等有價金屬資源回收的重要技術(shù)。
濕法技術(shù)進行有價金屬回收后再造得到的正極材料，其比容量這一關(guān)鍵性能指標(biāo)均優(yōu)于干法技術(shù)修復(fù)后得到的正極材料。
關(guān)于三元電池來說，相較于磷酸鐵鋰，它的電池壽命較短，三元材料電池80％循環(huán)壽命僅為800－2000次，且安全性存在一定風(fēng)險，不合適用于儲能電站、通信基站后備電源等使用環(huán)境復(fù)雜的梯次利用范疇。
但三元動力鋰電池由于含有鎳鈷錳等稀有金屬，通過拆解提取其中的鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁、石墨、隔膜等材料，理論上能實現(xiàn)每噸約莫4．29萬元的經(jīng)濟收益，具備經(jīng)濟可行性。
以三元523電池為例，每噸三元電池鎳、鈷、錳、鋰含量約為96、48、32、19千克，目前市場上鎳、鈷、錳的均勻回收率可以達到95％以上，鋰的回收率在70％左右，金屬鋰、鈷、電解鎳和電解錳的市場價格分別為90萬元／噸、48萬元／噸、10萬元／噸和1．7萬元／噸。
動力鋰電池回收加工出來的硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳等金屬鹽，可持續(xù)出產(chǎn)解決加工出三元前驅(qū)體，具有分明的增值空間。
以硫酸鎳的加工為例，通過廢舊動力鋰電池回收解決每噸鎳的成本在4萬元以下，而筆直通過鎳礦加工的成本在6萬元以上。通過資源化回收獲得金屬原料的成本低于筆直從礦產(chǎn)開發(fā)的成本，三元電池的資源化回收具有降低成本的意義。
考慮到三元電池回收公司在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態(tài)再銷售給下游公司，銷售價格應(yīng)當(dāng)?shù)陀诩兘饘傩螒B(tài)的市場價格，因此假設(shè)按市價70％的比率折價銷售，則三元電池的拆解收益為34000元／噸，因此到2023年僅三元電池的拆解市場規(guī)模預(yù)期可達54．1億元。
成本費用方面，三元電池回收成本重要由加工成本、各類費用和稅費構(gòu)成。
其中，加工（成本粗略估算）的構(gòu)成重要有：
材料成本（廢舊電池、液氮、水、酸堿試劑、萃取劑、沉淀劑等）20000元／噸；
燃料及動力成本（電能、天然氣、汽油消耗等）650元／噸；
環(huán)境治理成本（廢氣、廢水凈化以及廢渣、灰燼解決）550元／噸；
設(shè)備成本（設(shè)備維護費、折舊費）500元／噸；
人工成本（操作、技術(shù)、運輸人員等工資）400元／噸。
分?jǐn)偟墓芾砣藛T工資等管理費用和銷售人員、包裝等銷售費用約400元／噸；增值稅、所得稅4000元／噸。則三元電池的拆解成本合計為26500元／噸，按上述收益34000元／噸計算，拆解利潤為7500元／噸，從上表也可以看出2023年對應(yīng)凈利潤空間料將超10億元。
通過原料回收，鎳鈷錳等金屬元素可實現(xiàn)95％以上的回收率，經(jīng)濟效益顯著。經(jīng)由資源化回收，可以加工出鎳、鈷、錳及鋰鹽，甚至進一步產(chǎn)出三元正極材料及前驅(qū)體，筆直用于鋰離子電池電芯制造，具有構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)的重大意義。
