(最新)廢舊鋰電循環(huán)利用可研2

1、創(chuàng)新基金項目編制提綱一、企業(yè)概況1、 管理團隊（1）核心團隊：教育背景（學(xué)習(xí)及培訓(xùn)經(jīng)歷）、工作業(yè)績*。核心團隊包括總經(jīng)理、分管技術(shù)、市場、財務(wù)等方面的副總經(jīng)理和同類職務(wù)的人員，如項目負(fù)責(zé)人及技術(shù)骨干屬核心團隊，此處可簡述。公司董事長：李新海，男，46歲，工學(xué)博士，中南大學(xué)冶金物理化學(xué)系主任，教授，博士生導(dǎo)師，享有政府特殊津貼專家，先進能源與材料領(lǐng)域知名學(xué)者與專家，教育部先進電池材料工程中心副主任、學(xué)術(shù)委員會副主任委員，中國有色金屬學(xué)會冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)委員會副主任委員，湖南省化學(xué)化工學(xué)會理事，中國鋰電池行業(yè)協(xié)會理事，電池期刊編委。湖南杉杉新材料有限公司技術(shù)總監(jiān)。主要從事材料、冶金與電化學(xué)的研究，

2、先后主持和完成國家“973”項目、國家科技支撐項目、國家“八五”攻關(guān)等項目4項，國家自然科學(xué)基金、國家教委博士點基金、中國博士后基金項目5項，湖南省重大科技攻關(guān)項目2項，湖南省科技攻關(guān)項目2項，有色金屬工業(yè)總公司項目3項，主持校企合作項目30余項。研究主要涉及新型化學(xué)電源與能源材料、炭素功能材料、有色金屬資源綜合利用等領(lǐng)域并取得許多重大創(chuàng)新性成果。其中在新型化學(xué)電源及能源材料領(lǐng)域，成功開發(fā)了無汞堿錳電池及其關(guān)鍵材料（無汞鋅粉、二氧化錳、無汞扣式堿錳電池等），鎳氫電池及其關(guān)鍵材料（球形氫氧化鎳、儲氫合金、鎳氫電池等），鋰離子電池及其關(guān)鍵材料（鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷錳氧、炭負(fù)極、四氧化三

3、鈷、氧化錳、六氟磷鋰、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池、鋰離子動力電池），燃料電池及超級電容器等高新技術(shù)產(chǎn)品。先后有12項科研成果通過省部級科技成果鑒定。獲省部級以上成果獎勵7項，其中“鋰離子電池及其關(guān)鍵材料的制備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化”榮獲2006年度湖南省科技進步一等獎，另有二等獎2項、三等獎3項、四等獎1項。申請國家發(fā)明專利15項，其中授權(quán)發(fā)明專利5項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文239篇，其中被sci、ei、istp收錄的論文達172篇次。出版專著化學(xué)電源一本。以上創(chuàng)新性成果有力促進了我國在先進能源及其材料領(lǐng)域自有知識產(chǎn)權(quán)的建立，推動我國先進電池及其材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。工作中，非常注重和積極推進科技成果的轉(zhuǎn)化，并取

4、得了卓著的成效。以上成果中的大部分均已在國內(nèi)成功產(chǎn)業(yè)化，以取得的科研成果為核心技術(shù)的一批高新技術(shù)企業(yè)迅速崛起。其中湖南杉杉新材料有限公司生產(chǎn)的鈷酸鋰產(chǎn)品以其優(yōu)異的性能居于國內(nèi)領(lǐng)先和國際先進水平，迅速成長為國內(nèi)同類產(chǎn)品的主力軍，產(chǎn)品暢銷于國內(nèi)外各大知名企業(yè)，在市場占有率與銷售額連續(xù)居國內(nèi)第一。近年來，先后被評為湖南省普通高等學(xué)校科技工作先進工作者、湖南省有突出貢獻的科技工作者、湖南省新世紀(jì)121人才、長沙市十佳科技創(chuàng)新青年人才、長沙市高開區(qū)有突出貢獻的科技專家、湖南省留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)園優(yōu)秀留學(xué)回國人員、長沙市高開區(qū)突出貢獻的創(chuàng)新專家、2006年度李新海教授學(xué)術(shù)團隊榮獲首屆“湖南青年科技創(chuàng)新十大杰出集

5、體”。公司總經(jīng)理：張云河，男，1974年出生，博士，副教授，1998年碩士畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)冶金物理化學(xué)與化學(xué)新材料研究所，并于同年留校從事教學(xué)與科研工作。主要從事電化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)新材料、能源材料等領(lǐng)域的研究，在鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池及其電極材料方面進行了大量研究，球型氫氧化鎳生產(chǎn)技術(shù)、周期性外場梯度生長法制備微摻雜型鈷酸鋰技術(shù)等6項科研成果先后通過省部級鑒定，并已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。副總經(jīng)理：楊志，男，1978年出生，博士，高級工程師，從2000年開始從事新型能源及相關(guān)材料研究，先后負(fù)責(zé)開發(fā)(ni1/3co1/3mn1/3)3o4粉體材料、高密度四氧化三鈷粉體

6、材料等研究項目，并參與多項能源材料的產(chǎn)業(yè)化項目。其中高密度四氧化三鈷項目獲省級鑒定，獲省部級科技進步獎多項。公司財務(wù)主管：(請補充)（2）創(chuàng)業(yè)企業(yè)家介紹（自我評價：創(chuàng)新意識、開拓能力、經(jīng)營理念）詳見公司董事長簡介2、 企業(yè)現(xiàn)有能力（1）開發(fā)能力，包括企業(yè)的研發(fā)隊伍和資金投入以及近年來取得的研究開發(fā)成果。公司成立了特種材料研究所作為專門的研發(fā)機構(gòu)，研究所有博士17名、碩士5名，其中高級技術(shù)職稱人員13名、有著豐富的實踐經(jīng)驗，研發(fā)實力雄厚，技術(shù)層次高，在按時按量完成新產(chǎn)品研發(fā)工作的基礎(chǔ)上，為企業(yè)培養(yǎng)出一流的科技人才。研究所擔(dān)負(fù)著公司新產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)、生產(chǎn)工藝確定技術(shù)人才培訓(xùn)、對外技術(shù)

7、交流等工作。研究所具備雄厚的科研條件，其科研成果在本行業(yè)一直處在先進行列，具有一定的影響力，是公司發(fā)展的堅強支柱，能保證公司的持續(xù)創(chuàng)新能力和技術(shù)的先進性。從公司成立以來，公司將產(chǎn)品、技術(shù)研究開發(fā)作為公司的生命線，并進行 了大量投入，近兩年來共投入研發(fā)經(jīng)費近800萬元。由于公司的高度重視，加強產(chǎn)品更新?lián)Q代，投入產(chǎn)出碩果累累。（2）生產(chǎn)及營銷能力，包括企業(yè)的具備的生產(chǎn)條件、經(jīng)營模式和市場策劃能力、銷售渠道等。生產(chǎn)能力：公司已完成了廢舊電池資源化循環(huán)利用的中試，并確定了生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，各項指標(biāo)達到或超過了設(shè)計要求，補了國內(nèi)空白。目前公司有足夠的生產(chǎn)基地，10000平米廠房，濕法和火法配套設(shè)備

8、齊全，同時購置安裝了部分的中試生產(chǎn)設(shè)備。在不斷改進技術(shù)的同時，我公司不斷拓展市場，擴展銷售網(wǎng)絡(luò)， 對本項目產(chǎn)品加大宣傳力度，中試產(chǎn)品由中信國安盟固利、瑞翔新材、杉杉新材等單位試用后，反應(yīng)很好，產(chǎn)品質(zhì)量受到了用戶的認(rèn)可，質(zhì)量要求達到或超過進口產(chǎn)品水平，規(guī)模化生產(chǎn)后完全可以取代進口，通過洽談，與本公司簽訂了長期的供貨協(xié)議。此外，公司正在與外商洽談，積極開拓國際市場，除自營出口外，同時與國內(nèi)的出口貿(mào)易公司建立了良好的合作關(guān)系。營銷能力：公司發(fā)展從市場需求出發(fā)，考慮到本行業(yè)中不同用戶生產(chǎn)工藝不同的特點，嚴(yán)格按照產(chǎn)品用戶的要求生產(chǎn)高規(guī)格的產(chǎn)品。公司產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格和質(zhì)量均為世界一流水平，有很強的市場競爭力

9、，用戶反饋情況很好，用戶群在不斷增長，高密度高活性電池級四氧化三鈷產(chǎn)品占據(jù)了國內(nèi)20%的市場份額,并擁有杉杉、瑞祥、中信等一批高端客戶。目前公司收入全部來源于產(chǎn)品的銷售，在此基礎(chǔ)上，放眼世界，不斷地增加科研投入和市場開發(fā)力度，緊盯市場，保持領(lǐng)先的技術(shù)水平和優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量，把公司做強做大，成為世界知名的集科研、生產(chǎn)、貿(mào)易于一體的新材料公司。（3）資金管理能力，包括企業(yè)財務(wù)主管、會計的專業(yè)背景、專業(yè)證書獲得情況（附復(fù)印件），企業(yè)財務(wù)管理狀況及采取的相應(yīng)措施；應(yīng)收賬款、應(yīng)付賬款的管理策略和回收及支付能力；是否得到過銀行貸款并能夠按期償還，是否有銀行頒發(fā)的資信等級證書。公司自成立開始就充分認(rèn)識到中小企

10、業(yè)資金管理能力的重要性，就針對資金管理、資本運作等，特別是資金回籠問題建立了一套切合實際、操作性強的管理辦法和制度。公司全面實施預(yù)算管理以提高資金使用效益。針對應(yīng)收帳款公司的管理策略是通過提高付現(xiàn)折扣，鼓勵顧客提早支付貨款，同時加強收款理念和技巧培訓(xùn)，從一線人員、業(yè)務(wù)主管到部門經(jīng)理都進行培訓(xùn)。另外，在公司產(chǎn)品市場完全鋪開并在全國具有一定影響時，公司計劃適當(dāng)縮短信用期間，通過以上策略來提高應(yīng)收帳款周轉(zhuǎn)率。對于應(yīng)付帳款，公司也制定了一套管理策略，在嚴(yán)格按照合同計劃付款的前提下，通過和一定量的外協(xié)生產(chǎn)來維持一定比例的應(yīng)付帳款。（4）其他特殊能力，包括已獲得的質(zhì)量認(rèn)證、高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證以及其他特殊資格

11、或證明等。本公司是湖南省科技廳認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，2005年已通過iso9001:2000質(zhì)量管理認(rèn)證體系，正準(zhǔn)備通過iso14001體系認(rèn)證。3、企業(yè)發(fā)展歷程及抵御風(fēng)險能力包括最初成立情況、重大項目開發(fā)、主要產(chǎn)品上市、重大融資事件、公司人員總數(shù)變化情況、總資產(chǎn)、凈資產(chǎn)、主營業(yè)務(wù)收入、利潤水平的重大突破以及本企業(yè)認(rèn)為的其他重大事件。分析項目的實施可能會給企業(yè)未來發(fā)展所帶來的風(fēng)險（資金、政策、市場等），提出應(yīng)對措施。（1）發(fā)展歷程：湖南海納新材料有限公司于2003年 9月注冊成立，目前擁有年產(chǎn)2000噸電池級四氧化三鈷的生產(chǎn)能力，主要從事鋰電池正極前驅(qū)體材料及相關(guān)產(chǎn)品的研制、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售，屬

12、于民營高新技術(shù)企業(yè)。 公司以人才為根本，以科研為核心，以產(chǎn)品為依托，凝聚了一批在國內(nèi)外電化學(xué)及能源新材料領(lǐng)域久負(fù)盛名的資深專家、教授，并與中南大學(xué)、長沙礦冶研究院等多所科研院所建立了長期的技術(shù)合作關(guān)系，形成了一支以博士、碩士為核心的高層次、高水平的研究開發(fā)隊伍，潛心致力于新型電池材料的研究與開發(fā)，并始終確保公司的工藝技術(shù)與世界的先進水平同步。公司現(xiàn)擁有鋰電池材料關(guān)鍵領(lǐng)域的多項核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)。 公司以現(xiàn)代科學(xué)的管理理念，嚴(yán)格按iso9001質(zhì)量管理體系進行質(zhì)量控制，并擁有一流的檢測儀器與設(shè)備，先進的工藝技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量及各項性能指標(biāo)達到國內(nèi)先進水平，在市場上享有盛譽。公司的經(jīng)營理念是：以卓

13、越的品質(zhì)和服務(wù)為客戶創(chuàng)造新的價值，以創(chuàng)新的技術(shù)與客戶共同培育核心競爭力。（2）項目的實施可能會給企業(yè)未來發(fā)展所帶來的風(fēng)險及應(yīng)對措施：目前項目產(chǎn)品已通過用戶的試用和權(quán)威檢測部門的檢測，技術(shù)水平成熟度高，在核心關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)方面基本不存在什么風(fēng)險，主要風(fēng)險來自于產(chǎn)業(yè)化時，放大生產(chǎn)如何合理地保證產(chǎn)品質(zhì)量，針對這一問題，企業(yè)已經(jīng)有了解決辦法，嚴(yán)格把手產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，完全采用日本大公司的產(chǎn)品質(zhì)量管理辦法：1、嚴(yán)把iqc關(guān),嚴(yán)格確定原材料的生產(chǎn)廠商，對主原材料進行全檢，對輔原材料進行抽檢。2、對關(guān)鍵工序采用程序控制，并對生產(chǎn)過程中的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，確保cpk1.33。3、嚴(yán)把oqc關(guān),對生產(chǎn)出的每批號的產(chǎn)

14、品進行全檢。制程過程中,不合格產(chǎn)品/半成品不準(zhǔn)進入下一工序，并要立即查找原因、解決問題，嚴(yán)格按照iso9001要求進行產(chǎn)品的研發(fā),確保企業(yè)的每批產(chǎn)品均為高品質(zhì)的精品。保證企業(yè)在放大生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品各項性能指標(biāo)完全達到設(shè)計的要求。二、項目技術(shù)與產(chǎn)品實現(xiàn)1、項目基本情況（1）項目基本信息：項目名稱、所屬領(lǐng)域、起始時間、計劃完成時間廢舊電池資源化循環(huán)利用；資源與環(huán)境；2008年5月2010年5月。（2）項目技術(shù)來源：開發(fā)方式：產(chǎn)學(xué)研合作開發(fā)技術(shù)請標(biāo)出：技術(shù)來源單位類別、技術(shù)來源單位名稱、產(chǎn)權(quán)歸屬及獲得方式、科技計劃項目類別（自然基金、國家攻關(guān)、“863”、973、國家級其它計劃、省部級計劃、地方科

15、技計劃、其他）項目名稱。屬自主開發(fā)技術(shù)與項目相關(guān)的專利情況：專利號碼、專利名稱、專利權(quán)人（名稱、性質(zhì)、與項目單位關(guān)系）、進展情況（申請、已簽發(fā)受理通知書和專利申請?zhí)?、簽發(fā)授權(quán)通知書正在公告申請文件、已頒發(fā)專利證書）申請、受理、授權(quán)、專利范圍（國內(nèi)專利、國際專利及申請地），簡述專利說明書內(nèi)容。1. 發(fā)明專利名稱:一種鋰離子電池正極材料鋰鎳鈷錳氧及其制備方法申請?zhí)?zl200510031354.3 申請單位:中南大學(xué) 申請日:2005.3.23 公開日:2006.9.26 公開號:1838453a 國內(nèi)專利發(fā)明人:郭華軍 李新海 王志興 彭文杰 張明 胡啟陽 張云河 楊志專利摘要: 一種鋰離子電池

16、正極材料鋰鎳鈷錳氧-富鋰型層狀結(jié)構(gòu)鋰離子電池正極材料,其化學(xué)分子式為:li1+nixcoymnzo2,其中1.021+2,0.5x+y+a2.4g/cm3，以此為原料制成的鎳鈷錳酸鋰產(chǎn)品滿足與（1）相同的指標(biāo)。4) 建成示范性生產(chǎn)線，新增年銷售收入1億元，年凈利潤1000萬元。項目實現(xiàn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類型、標(biāo)準(zhǔn)名稱：電池級四氧化三鈷產(chǎn)品符合ys/t633-2007 四氧化三鈷中國有色金屬質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);其他產(chǎn)品符合客戶具體要求通過本項目實施企業(yè)新獲得的相關(guān)資質(zhì)證書等。（此條刪除?。?）項目創(chuàng)新內(nèi)容創(chuàng)新類別說明（理論創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新）。項目創(chuàng)新內(nèi)容要分條目描述：要用技術(shù)語言，盡

17、可能多用實驗數(shù)據(jù)對技術(shù)創(chuàng)新，如：材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新等描述，要有新舊技術(shù)、結(jié)構(gòu)或工藝對比，并附以畫出新舊結(jié)構(gòu)圖和工藝流程圖等。項目技術(shù)先進性（含量），要有數(shù)據(jù)分析、對比。如果是技術(shù)創(chuàng)新，請說明目前一般采用什么技術(shù)，申報項目對什么技術(shù)進行了創(chuàng)新；如果是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新，需進行新舊結(jié)構(gòu)或工藝對比，并畫出新舊結(jié)構(gòu)圖和工藝流程圖。傳統(tǒng)的鋰離子電池回收流程見圖1所示,傳統(tǒng)工藝中,通常鋰和銅未有效回收,而且為了得到單一鹽,將鎳鈷分離結(jié)晶,資源利用率低,未將回收與鋰離子電池關(guān)鍵材料制造結(jié)合起來.本項目的創(chuàng)新性是將電池材料的關(guān)鍵制造技術(shù)與有色金屬冶金分離、提取技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)廢舊電池或廢棄材料的重

18、新利用，實現(xiàn)資源的再生。拆解、粉碎與篩分外殼、隔膜紙等廢正極活性材料酸浸h2so4+h2o2p204萃取凈化除雜浸取液萃余液p507萃取分離濃縮、結(jié)晶萃余液萃取液硫酸鎳碳酸鋰反萃、結(jié)晶硫酸鈷廢舊鋰離子電池圖1 鋰離子電池傳統(tǒng)回收生產(chǎn)鈷鹽/鎳鹽處理流程圖鋰離子電池處理回收直接生產(chǎn)正極材料該項目突出的創(chuàng)新優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面：一是最大限度地綜合利用了廢舊鋰離子電池的鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，二是大大縮短了傳統(tǒng)方法的工藝流程；三是最大限度的降低了正極材料成本：直接利用了廢極片中的鎳鈷錳鋰等原料，節(jié)省了提純成本；直接綜合利用了廢舊鋰離子電池的鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，元素利用率高，節(jié)約了原料成本。由于廢

19、極片中正極材料只是在使用過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生了劣化（電池生產(chǎn)過程中的廢極片甚至沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)變化），只要進行有效分離后進行結(jié)構(gòu)調(diào)整就可以重新使用，因此，與目前傳統(tǒng)的電池級四氧化三鈷生產(chǎn)鈷酸鋰正極材料相比，本廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負(fù)極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉電解技術(shù)成分均勻化與材料改性技術(shù)脫鋁、膠、導(dǎo)電劑分析高效分離極片料與集流體、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑技術(shù)配料燒結(jié)粉碎包裝 正極材料產(chǎn)品圖2 鋰離子電池直接回收生產(chǎn)正極材料處理流程圖項目生產(chǎn)過程能耗低，鋰得以充分回收利用,經(jīng)濟效益可觀。且廢負(fù)極片中銅作為資源得以回收，然而，石墨一般都被廢棄。本項目將在充分發(fā)揮銅的價值的基礎(chǔ)上，回收石

20、墨作為石墨粉產(chǎn)品使用。此外,此過程無須復(fù)雜濕法分離過程,經(jīng)濟環(huán)保,收率高.廢棄鋰離子電池直接回收工藝流程圖2所示。鋰離子電池處理回收生產(chǎn)電池級高純co3o4對于復(fù)雜的廢舊鋰離子電池(正極材料鈷酸鋰中混用其他正極材料等),通過浸出選擇性化學(xué)除雜和萃取分離得到高純鈷溶液,合成專用球形草酸鈷和碳酸鈷,通過對專用球形草酸鈷、碳酸鈷的回轉(zhuǎn)動態(tài)焙燒，使草酸鈷、碳酸鈷經(jīng)高溫固相氧化分解，得到氧化完全、一次顆粒微細(xì)的鈷氧化物。通過機械活化后,在較高溫度、弱氧化氣氛下對高溫固相氧化分解后的產(chǎn)物進行靜態(tài)焙燒，可以對廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負(fù)極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉脫鋁、膠、導(dǎo)電劑浸出

21、萃取高純鈷溶液絡(luò)合劑+沉淀劑 絡(luò)合沉淀回轉(zhuǎn)燒結(jié)球形草酸鈷/碳酸鈷二次燒結(jié)整形 四氧化三鈷產(chǎn)品圖3 鋰離子電池回收生產(chǎn)四氧化三鈷處理流程圖氧化產(chǎn)物顆粒的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌進行調(diào)整，實現(xiàn)鈷氧化物的二次造粒，得到的四氧化三鈷顆粒結(jié)構(gòu)致密、均一，表面光滑,無雜相。與傳統(tǒng)一次燒結(jié)比,純度高,活性高,密度可提高20%,由于廢料回收得到的純鈷溶液成本低,而且省卻鈷鹽結(jié)晶和鈷鹽溶解等過程,相比用商品鈷鹽制備四氧化三鈷比,流程更短,能耗更低,省卻了結(jié)晶裝置和脫水裝置,成本更低.此外,萃取分離回收產(chǎn)生的副產(chǎn)品如鎳以及電解得到的銅等,附加值高,綜合成本低.此外,通過對萃余液鎳鹽結(jié)晶回收后的母液沉淀處理,鋰以碳酸鋰的

22、形式回收.鋰離子電池處理回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物傳統(tǒng)萃取回收過程中,錳未回收,鎳鈷分離結(jié)晶,工藝復(fù)雜,成本高,此外,普通沉淀及未包覆的三元材料,安全性能差、加工性能差.本技術(shù)中,對于復(fù)雜的廢舊鋰離子電池(正極材料鈷酸鋰中混用其他正極材料等),通過浸出選擇性化學(xué)除雜及深度萃取除雜無須分離得到高純鈷鎳錳溶液,減少了分離和結(jié)晶過程,成本大大降低.通過補加相應(yīng)鹽調(diào)整溶液中鎳鈷錳比例,直接沉淀得鎳鈷錳前驅(qū)體,采用多元絡(luò)合共沉淀、非均勻成核表面包覆等技術(shù)，開發(fā)高振實密度廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負(fù)極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉脫鋁、膠、導(dǎo)電劑浸出萃取溶液濃度調(diào)整 高純鈷鎳錳溶液多元絡(luò)

23、合劑+沉淀劑 絡(luò)合沉淀包敷處理鎳鈷錳前驅(qū)體熱處理 鎳鈷錳三元氧化物圖4 鋰離子電池回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物處理流程圖球形低鈷鋰鎳鈷錳氧材料，與傳統(tǒng)單一絡(luò)合劑及未包敷處理相比,顯著提高了材料的安全性能，解決鋰鎳鈷錳氧正極材料加工性能差的難題.其工藝流程見圖4. 電解得到的銅等,附加值高,綜合成本低.此外,通過對三元沉淀后的母液的沉淀處理,鋰以碳酸鋰的形式得以充分回收,有價金屬得以充分回收.（3）項目技術(shù)開發(fā)可行性a. 項目技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外廢舊電池回收現(xiàn)狀自20世紀(jì)60年代以來，西方國家開始立法加強廢舊電池的管理、回收與處理，至1996年5月當(dāng)時的美國總統(tǒng)克林頓簽署含汞電池和可充電電池管理法令止

24、，主要發(fā)達國家已建立了較完善的廢舊電池管理體系。其中，丹麥?zhǔn)菤W洲最早對電池進行循環(huán)利用的國家，1996年開始回收鎳鎘電池，1997年鎳鎘電池的回收率已達95%；英國從1998年開始回收各種鎳氫、鎳鎘電池，2000年約回收電池600噸；法國1999年立法全面回收各種廢舊電池，2001年已擁有幾家大型電池回收處理企業(yè)；日本回收處理廢舊電池一直走在世界前列，早在1993年就開始回收處理電池，目前二次電池的回收率已到94；美國目前主要回收廢舊二次電池，2005年鎳鎘電池的回收率要求達到90以上；德國從1998年10開始以法律形式規(guī)定對電池進行回收。國內(nèi)廠家如廣東南海邦普和浙江華友鈷業(yè)等廠家已開展了廢舊

25、鋰離子電池的回收,但總體而言,國內(nèi)廢舊電池的管理工作尚屬于起步階段，但隨著我國電池消費量的劇增，其廢舊電池的潛在污染問題已成為我國各級政府和社會各界關(guān)注的熱點，如國家環(huán)境保護總局于2003年10月頒布了廢電池污染防治技術(shù)政策，但由于電池產(chǎn)品種類多、規(guī)格不一，且用戶極為分散，同時人們對廢舊電池的潛在污染問題還缺乏足夠的認(rèn)識，因而我國至今尚未建立完整的廢舊電池回收體系。然而，隨著循環(huán)經(jīng)濟法等法規(guī)于2008年1月實施，廢舊充電電池等廢舊物質(zhì)的回收體系將會逐步建立與完善。國內(nèi)外廢舊電池回收處理技術(shù)比較(a) 浮選法金泳勛、松田光明等以廢鋰離子電池為對象，制定了用浮選法回收電池的金屬材料鋁箔、銅箔和鋰鈷

26、氧化物顆粒等一系列再生利用工藝流程。廢鋰離子電池在立式高速旋轉(zhuǎn)粉碎機粉碎30s后，用10目篩子篩分粉碎產(chǎn)品，得到篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品。篩上產(chǎn)品經(jīng)風(fēng)力搖床分選，獲得輕產(chǎn)品和重產(chǎn)品。篩下產(chǎn)品用65目振動篩篩分，獲得篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品。按廢鋰離子電池給料產(chǎn)率為100%，計算各工藝流程產(chǎn)品的產(chǎn)率，粉碎后的產(chǎn)品產(chǎn)率90.2%，由10目篩子、風(fēng)力搖床和振動篩處理得到以下三個產(chǎn)品：用作隔板的樹脂材料產(chǎn)品產(chǎn)率為4.3%，鋁箔、銅箔或鋁制金屬殼碎片產(chǎn)品的產(chǎn)率為39.8%；含鋰鈷氧混合物在溫度773k下熱處理2h后，用煤油為石墨浮選作捕收劑mibc（甲基異丁基甲醇）作為起泡劑。煤油用量12kg/t，起泡劑mibc用

27、量114kg/t，礦漿固體濃度10%，浮選時間10min，能有效分離鋰鈷氧化物-石墨混合粉末，獲得的鋰鈷氧化物產(chǎn)品中的鋰鈷氧化物，品位為93%以上，回收率為92%以上。浮選法的工藝流程相對比較簡單，投資成本比較低，可以實現(xiàn)活性材料中l(wèi)icoo2、鋁箔、銅箔和石墨粉末的有效分離；所獲得的licoo2經(jīng)濕法浸出提純、資源化。(b) 鹽酸浸出法 contestabile m.等提出了鹽酸法回收廢舊鋰離子電池有價金屬的新工藝。主要包括：1）廢的鋰離子電池經(jīng)過粉碎和篩分工序后，被去掉金屬外殼，得到電極活性材料；2）在100下用氮甲基吡咯烷酮（n-methylpyrrolidone-nmp）將活性材料浸泡

28、1h后過濾可分離出al和cu的金屬箔片，以及鋰鈷氧化物和石墨粉末混合物，對鋰鈷氧化物和石墨粉末進行多次水洗，回收nmp循環(huán)使用；3）在80的溫度下用4mhcl溶液將所得的licoo2粉末浸出1h后，過濾、除去石墨粉末，得到含有co2+離子的溶液；4）naoh調(diào)節(jié)溶液ph值，產(chǎn)生沉淀，過濾，得到co(oh)2。但該工藝得到的主產(chǎn)品（co(oh)2）純度較高，但僅停留在實驗室階段，只實現(xiàn)了金屬鈷的回收，而未考慮到鋰的回收問題。(c) 溶劑萃取法zhang pingwei等提出了萃取法回收鋰離子電池中co、li的新工藝。該流程如圖1-2所示，主要包括：（1）破碎：鋰離子電池經(jīng)機械破碎后，除去外層的塑

29、料皮和金屬外殼，拆解分離出正極材料（主要由licoo2、少量有機聚合物和石墨構(gòu)成）；（2）浸?。悍謩e研究了h2so3、nh2ohcl、hcl等3種浸出劑條件下的浸取動力學(xué)。結(jié)果表明：隨著浸取劑濃度的增加，co、li的浸取率逐漸提高。當(dāng)nh2ohcl、hcl的濃度分別達到2mol/l和6mol/l時，co、li的浸取率可分別達到95%和97%；而h2so3的浸取效果相對要差一些，最高只能達到65%左右。但hcl的試劑成本更低，最佳工藝條件為：4mhcl，80，浸取時間1h，固液比1：10.在這一操作條件下，co、li的浸取率可達到將近100%。（3）鈷的萃取分離：分別用d2ehpa和pc-88a

30、進行了鈷的萃取分離研究。pc-88a的萃取性能更好。負(fù)載有機相經(jīng)水洗、硫酸反萃，有機相返回萃取，水相為較高濃度的硫酸鈷溶液，既可用電解法回收co，又可通過調(diào)節(jié)溶液ph值，將溶液中的co以co(oh)2沉淀的形式沉積出來。（4）鋰回收：由于li2co3在0時的飽和溶解度為1.52g，100時的溶解度為0.71g。故在萃取之后的水相中加入飽和碳酸鈉溶液，加熱濃縮至飽和，冷卻至常溫，可使大部分li2co3以晶體形式沉積出來。 萃取回收法不僅可以有效地回收金屬鈷和鋰，而且產(chǎn)品純度較好、回收率較高，是目前研究比較多的的工藝之一。目前國內(nèi)針對鋰離子電池回收的研究已陸續(xù)有所報道，如王曉峰等嘗試將傳統(tǒng)的絡(luò)合法

31、與離子交換法相結(jié)合，實現(xiàn)了對材料中的多種金屬元素的分離和回收，其中鈷鎳兩種金屬的回收率分別達到了84.9%和89.1%。此外，近年來湖南海納新材料有限公司與中南大學(xué)也正在聯(lián)合開展相關(guān)領(lǐng)域的研究及其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)。項目承擔(dān)單位在廢舊電池資源化方面的研究及產(chǎn)業(yè)化進展主要采用濕法萃取回收工藝處理廢舊鋰離子電池，不僅可以有效地回收金屬鈷鎳錳等有色金屬和鋰，而且產(chǎn)品純度較好、回收率較高、能耗小、對環(huán)境污染友好且產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點。主要包括：（1）前處理：采用專業(yè)拆解技術(shù)，除去外層的塑料和金屬外殼，通過機械粉碎與篩分，除去隔膜紙和鋁箔，該方法的除鋁率可達90以上，無污染物產(chǎn)生，雖然鋁箔上會損失少量鈷，但機

32、械篩分法無廢堿液產(chǎn)生，環(huán)保效果更好。前處理過程中產(chǎn)生的負(fù)極片,通過電解將石墨與銅箔分離,可得到電池級石墨和高純銅（99.9%）,回收率超過98%（2）浸出：采用硫酸與過氧化氫的浸出體系，對脫鋁廢鋰離子正極活性材料進行還原浸出。實驗表明：還原劑雙氧水的加入，可增大正極材料的浸出速率和最大浸出率。并發(fā)現(xiàn)溫度控制在80；硫酸濃度為2mol/l；過氧化氫初始濃度為1（vol%），固液比30g/l的條件下，硫酸雙氧水體系中，鈷與鋰的最大浸出率可達99.6以上。采用p204萃取除雜和p507萃取回收鈷、鋰：在保持有機相為20p204+80%磺化煤油，相比為1.0，萃取平衡ph值為2.8的反應(yīng)條件下，浸出液

33、中的al、fe、mn、zn和ca大都可以除去；鈷與鋰的萃取分離一般保持有機相為25p204+75%磺化煤油，相比為1.0，萃取平衡ph值為6.57，此時，鈷與鋰的萃取分離系數(shù)可達3.0104，分離效果顯著。萃取后的萃取液經(jīng)過酸洗、濃縮結(jié)晶可獲得六水硫酸鈷產(chǎn)品；萃余液濃縮后加入一定比例的碳酸鈉，采用重結(jié)晶的方法可制備出碳酸鋰晶體。目前,公司已建立廢舊鋰離子電池分拆實驗裝置、浸出實驗裝置、萃取實驗線、電解生產(chǎn)裝置,可滿足50公斤電池/天的實驗要求.b. 項目主要研究開發(fā)內(nèi)容（1） 鋰離子電池處理回收直接生產(chǎn)正極材料 從廢棄鋰離子電池或廢料中提出并直接制備鈷酸鋰的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)； 從廢棄鋰離子電池或廢料

34、中提出并直接制備鎳鈷錳酸鋰的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。（2） 鋰離子電池處理回收生產(chǎn)電池級高純co3o4 從廢棄鋰離子電池或廢料中提取含鈷高純?nèi)芤杭夹g(shù)； 鋰離子電池正極材料用高純co3o4合成的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。（3） 鋰離子電池處理回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物 從廢棄鋰離子電池或廢料中提取含鎳鈷錳高純?nèi)芤杭夹g(shù)； 鋰離子電池正極材料用鎳鈷錳三元氧化物合成的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。c. 項目技術(shù)路線描述針對廢舊鋰離子電池的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰等廢棄正極材料，本項目的核心技術(shù)是不需對鎳、鈷、錳、鋰等元素進行分離，而是在不破壞廢棄材料原有基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只需通過特殊方法除去廢料中的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑與集流體，然后采用一種

35、先進的成分均勻化技術(shù)，對鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰的微觀結(jié)構(gòu)進行精細(xì)調(diào)控，從而直接得到合格的正極材料.針對電池級四氧化三鈷，本項目利用化學(xué)選擇性除雜和萃取深度除雜技術(shù),對廢舊鋰離子電池酸浸出液萃取純化后的鈷溶液,采用濕法成球得到前驅(qū)體,結(jié)合特殊的高溫?zé)Y(jié)過程，采用獨特設(shè)備用機械活活化法對四氧化三鈷粉體材料進行整形及表面修飾，使其顆粒球型化，保證其有很好的流動性，比重高，粒徑分布呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)化。回收處理過程中,鎳以鎳鹽的形式或鎳溶液的形式作為三元或其他鋰電池材料原料,銅等有價金屬電解回收,而鋰則以碳化沉淀成碳酸鋰的形式回收成為鋰電池原材料.針對鋰鎳鈷錳氧三元材料，除直接回收正極材料外,本

36、項目采用利用廢舊鋰離子電池浸出萃取純化后的鎳鈷錳溶液,此過程中,鎳鈷錳無須分離,直接以溶液形式成為三元原材料,通過對溶液濃度及組分調(diào)整,用配合物液相共沉淀法制備linixco(1-x-y)mnyo2用鎳鈷錳復(fù)合氧化物。系統(tǒng)研究不同反應(yīng)器的流體力學(xué)性質(zhì)、復(fù)合配合劑體系的熱力學(xué)及動力學(xué)性質(zhì)對鎳鈷錳共沉淀的作用規(guī)律與對前驅(qū)體成球的影響機制，研究鎳鈷錳共沉淀產(chǎn)物中雜質(zhì)的存在形態(tài)與形成機制，用非均勻沉淀法進行包敷,優(yōu)化反應(yīng)器與成球工藝，研究獲得雜質(zhì)含量低、化學(xué)反應(yīng)活性高、團聚緊密的球形前驅(qū)體原料.此外,鋰則以碳酸鋰的形式回收成為鋰電池原材料.d. 項目技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)設(shè)計思想依據(jù)（文獻，或?qū)＠?，或發(fā)明等）開

37、發(fā)了廢棄鋰離子電池循環(huán)利用新技術(shù)：針對傳統(tǒng)方法回收鋰離子電池有價金屬資源利用率低、能耗大、二次污染嚴(yán)重等問題，提出了失效電池材料直接轉(zhuǎn)化為商品化電池材料的思想，開發(fā)了廢棄鋰離子電池循環(huán)利用新技術(shù)，實現(xiàn)了失效鈷酸鋰、鋰鎳鈷錳氧等正極材料的再生，鋰離子電池中鎳、鈷、鋰等有價金屬的回收利用率達到98%以上，生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，并顯著降低能耗。本項目通過物鋰方法對廢棄鋰離子電池進行拆解，得到殼體、隔膜、正極片及負(fù)極片。采用物理-化學(xué)聯(lián)合法，在不破壞材料基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)正極料與鋁箔、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的高效分離。分離后正極料在400-600、氧化氣氛下去除導(dǎo)電劑與殘余粘結(jié)劑，對正極料進行補鋰及成分均勻化

38、處理，在600-900對正極料進行精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，從而直接得到合格的鈷酸鋰、鋰鎳鈷錳氧等材料?；厥这捤徜嚒囨団掑i氧材料的放電容量分別可達151mah/g、162mah/g，性能完全達到商品化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在長期的生產(chǎn)與研發(fā)過程中，開發(fā)了高振實密度、單顆粒類球形四氧化三鈷及鈷酸鋰的制備技術(shù)：針對碳酸鈷、草酸鈷一次焙燒產(chǎn)物雜相多、活性差、易團聚等問題，首創(chuàng)了高溫固相二次焙燒造粒-機械活化法制備鋰離子電池用四氧化三鈷的工藝，得到單分散型、高振實密度、高活性類球形四氧化三鈷粉末，振實密度可達3.4g/cm3，高出傳統(tǒng)產(chǎn)品20%以上。采用該四氧化三鈷為原料，首次開發(fā)了高振實密度、大粒徑、單顆粒型微摻雜鈷酸鋰，

39、壓實密度4.0g/cm3，解決了傳統(tǒng)團聚型顆粒鈷酸鋰加工性能欠佳的問題。采用選擇性沉淀及萃取除雜等鈷鹽深度化學(xué)除雜技術(shù)對廢舊電池浸出液進行除雜分離得到高純鈷溶液,采用草酸鈷、碳酸鈷、氫氧化鈷微粒有序生長與形貌控制新技術(shù)，得到專用高純球形草酸鈷、碳酸鈷。傳統(tǒng)方法采用一次焙燒鈷鹽、氫氧化鈷等制備的四氧化三鈷雜相多、活性差、顆粒團聚嚴(yán)重，本項目開發(fā)了二次焙燒造粒工藝。一次焙燒在300-800下采用回轉(zhuǎn)爐動態(tài)焙燒與強氧化氣氛，使物料充分與氧氣接觸，得到顏色均一、流動性好的鈷氧化物。一次焙燒產(chǎn)物主要為co3o4，但還有部分coo、co2o3，而且一次顆粒形貌不規(guī)則，表面粗糙。二次焙燒造粒在500-900下弱氧化性氣氛靜態(tài)焙燒，將coo、co2o3等轉(zhuǎn)化為co3o4，并對顆粒的微觀結(jié)構(gòu)與形貌進行調(diào)整，實現(xiàn)顆粒的有序生長，得到的co3o4一次顆粒粗大，大小均一，表面光滑致密，形貌為球形或類球形。經(jīng)高溫固相二次造粒焙燒后的四氧化三鈷主要為團聚體，本項目對其機械活化處理，得到的產(chǎn)品主要為為單分散顆粒，粒度分布更均勻，顆粒球形度更好。活化過程中，顆粒露出新鮮的解離面，有助于鈷酸鋰的合成過程中鋰離子固相擴散，反應(yīng)活性得以提高。國內(nèi)外典型廠家四氧化三鈷產(chǎn)品性能指標(biāo)列于表1中，我司開發(fā)的產(chǎn)品其振實密度高于同類產(chǎn)品20%以上，這為制備顆粒形