在雙碳目標驅(qū)動下的新能源汽車行業(yè),動力電池裝機量攀升,帶動動力電池回收行業(yè)崛起,預(yù)計2025年我國動力電池退役量將超過60GWh,市場規(guī)模達百億。同時,動力電池回收也是解決環(huán)保問題、補充上游資源的重要手段。
根據(jù)工信部出臺的《新能源汽車廢舊電池動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件(2019年本)》,綜合利用主要包括梯次利用和再生利用?傮w來看,國內(nèi)梯次利用尚處于探索階段,主要以示范項目為主,暫未形成完整的商業(yè)模式。而以拆解回收為主的再生利用模式,則是當前直接經(jīng)濟效益最高的回收方式。
對于再生利用模式,正極價值量高,是當前主要的回收重點。目前正極材料的再生利用方法主要有物理回收和濕法回收、火法回收,三種方法的核心區(qū)別在于提取金屬的關(guān)鍵工藝不同。對于負極、電解液和隔膜等價值相對較低主材的再生利用,產(chǎn)業(yè)化進程正在逐步推進。經(jīng)測算,三元電池拆解再生比磷酸鐵鋰電池更具有市場經(jīng)濟競爭性。
一、三種再生利用方式的優(yōu)劣對比
動力電池拆解回收是指將已經(jīng)報廢的動力電池集中回收,通過工藝技術(shù)回收電池中的鎳、鈷、錳、 銅、鋁、鋰等金屬,再將這些材料循環(huán)利用。和磷酸鐵鋰電池對應(yīng),三元電池稀有金屬含量高,回收價值大,且循環(huán)壽命少,熱穩(wěn)定性差,更適合拆解回收。動力電池電解材料的回收工藝主要包括物理回收、濕法回收、火法回收。
物理回收是將廢舊動力電池內(nèi)部成分,如電極活性物質(zhì)、集流體和電池外殼等組分經(jīng)過破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類等一系列手段,得到有價值產(chǎn)物,然后再進行下一步回收的過程。核心工藝為粉碎篩選后進行材料修復(fù),是比較純粹的物理過程,代表企業(yè)為賽德美。優(yōu)點是可全組分、全自動、無污染拆解,可回收磷酸鐵鋰電池,經(jīng)濟性好。缺點是人工強度大,其他有價金屬回收困難。
濕法回收是將廢舊電池拆解預(yù)處理后溶于酸堿溶液中,萃取出部分有價值金屬元素,再經(jīng)過離子交換法和電沉積等手段,提取出剩余有價值金屬,主要包括化學沉淀、溶劑萃取及離子交換等三種方法。濕法核心工藝是對電極粉加入化學試劑浸出和提取,代表企業(yè)為光華科技、格林美、華友鈷業(yè)、邦普循環(huán)、天奇金泰閣、光華科技、贛州豪鵬、芳源環(huán)保和海外公司Li-Cycle等。優(yōu)點是設(shè)備和操作要求低,化學反應(yīng)選擇多,產(chǎn)品純度高,對于電池重金屬物質(zhì)回收效率高。缺點是工藝流程長,回收過程涉及腐蝕性溶劑,存在廢液污染等問題。
火法回收是指不通過溶液等媒介,直接實現(xiàn)各類電池材料或金屬的回收,主要包括機械分選法和高溫電解法。一般需要剝?nèi)ル姵赝鈿,將電池?nèi)芯與焦炭、石灰石混合,經(jīng)還原焙燒,得到金屬鋰、鈷、鎳、鋁等組合成碳合金;電解質(zhì)中的氟、磷等被固化在爐渣中,可用于建筑材料或混凝土的添加劑。然后進行深加工處理,整個過程在高溫下完成。火法核心工藝是高溫熱解,從而得到金屬氧化物,代表企業(yè)為中偉循環(huán)、優(yōu)美科。優(yōu)點是工藝簡單,可回收汞、鎳、鋅更多的重金屬;缺點是收率較低,能耗較高,且會產(chǎn)生一定的廢棄污染。
二、濕法回收是當前主流技術(shù)路線
從當前再生利用的技術(shù)路線對比來看,濕法回收對金屬元素的回收率高,再制備產(chǎn)品的純度高,已成為業(yè)內(nèi)主流的技術(shù)路線。
濕法回收的成本主要是由化學試劑與能源費用組成。一方面,濕法冶金需要消耗大量的化學試劑,這使得企業(yè)的濕法冶金成本將會受到硫酸、氫氧化鈉等化學試劑價格波動的影響;另一方面,濕法回收屬于高能耗行業(yè),企業(yè)的能源費用普遍較高。以德國動力電池回收企業(yè)Primobius于2020年的濕法回收成本情況來看,化學試劑與能源費用的成本占比分別為33.4%、26.4%,合計占比高達59.8%。因此,提高化學試劑的使用效率、降低再生利用環(huán)節(jié)的能耗成本將是各動力電池回收企業(yè)構(gòu)筑成本優(yōu)勢的著力點。
(責任編輯:子蕊)
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