廢舊鋰電池綜合回收利用

廢舊鋰電池的綜合回收利用2012年中國鉛蓄電池與鋰離子電池暨二次電池的回收再生技術(shù)研討會報告人：唐新村教授報告提綱市場背景工藝技術(shù)

環(huán)保問題

經(jīng)濟可行性發(fā)展展望51電池網(wǎng)一、廢舊鋰電池回收的市場背景中國是世界鋰離子電池的生產(chǎn)與消費大國。

1、鋰離子電池產(chǎn)量：2011年全國鋰離子電池的總產(chǎn)量29.66億只，同比增長18.22%，與日本和韓國形成三國鼎立之勢。

2011年全國鋰離子電池的月產(chǎn)量

2、鋰離子電池消費量：我國鋰離子電池年消費量缺乏權(quán)威統(tǒng)計數(shù)據(jù)。我們估算：

1）移動電話消費：根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2011年手機用戶98625萬戶，按每戶2塊電池計算，大致消費20億顆鋰離子電池；按平均每塊30克計算，全年產(chǎn)生6萬噸廢舊電池。2）筆記本電腦：2011年筆記本電腦消費量約2500萬臺（電腦商情網(wǎng)），按每臺2個電池組配置，全年約產(chǎn)生1萬噸廢舊電池。3）數(shù)碼相機/攝像機：2011年上半年數(shù)碼相機/攝像機消費量分別約500萬臺/32萬臺（中國電子商會），全年按1000萬臺/64萬臺計算，每臺2個電池組配置，全年約產(chǎn)生600噸廢舊電池。4）生產(chǎn)的廢品：鋰離子電芯生產(chǎn)企業(yè)廢品率通常在1～3%之間，按總產(chǎn)量29.66億只的2％估算，約6000萬顆，按每塊20克計算，全年產(chǎn)生1200噸廢舊電池。5)其它：電動車、電動工具等，沒有估算數(shù)據(jù)。估算結(jié)果：近幾年我國每年大約將產(chǎn)生8萬噸左右廢舊鋰電池。

移動電話：75%12%筆記本電腦目前主要來源：移動電話：～75%筆記本電腦：～12%未來主要來源：移動電話：總量保持6萬噸左右電動車：急劇提升，～90%廢舊鋰電池來源分布

結(jié)論：1、移動通訊的普及導(dǎo)致最近廢舊鋰電池數(shù)量快速上升；2、電動車的推廣將導(dǎo)致未來廢舊鋰電池數(shù)量急劇上升！3、鋰電池的使用效率現(xiàn)狀調(diào)查

1）圓柱形18650型，額定容量～2200mAh殘余容量數(shù)量百分比(%)≥2000mAh1850.571700～2000mAh11573.591500～1700mAh15684.871300～1500mAh426013.23800～1300mAh816025.33≤800mAh1688052.40Total32210100廢舊鋰電池由湘潭興泉科技有限公司提供18650廢舊鋰電池殘余容量分布18650主要用于裝配手提電腦等電池組，廢舊鋰電池中殘余容量：高于80%額定容量約占4%！高于70%額定容量約占9%！2）圓柱形17670型，額定容量～1400mAh殘余容量數(shù)量百分比(%)≥1200mAh1580.641000～1200mAh12965.19700～1000mAh247410.00500～700mAh585223.64≤500mAh1495060.41Totalnumber2475010017670廢舊鋰電池殘余容量分布17670主要裝配用于手提電腦等電池組，廢舊鋰電池中殘余容量：高于70%額定容量約占7%，使用效率優(yōu)于18650電池。選出可二次使用的電池3）方形手機電池，額定容量～900mAh殘余容量數(shù)量百分比(%)≥700mAh650.35600～700mAh1760.96500～600mAh4602.51300～500mAh9825.36≤300mAh1662490.81Totalnumber18307100手機用方形廢舊鋰電池殘余容量分布手機用方形廢舊鋰電池中殘余容量：高于70%額定容量不到1.5%，使用效率很高。選出可二次使用的電池1、電池組單體電池的使用效率普遍偏低，報廢電池中約7～9%具有二次利用價值。

問題：1）電池組的裝配技術(shù)是否有待提高？2）有一定經(jīng)濟價值，是否有必要形成規(guī)范的產(chǎn)業(yè)？2、手機電池的使用效率較高，報廢電池經(jīng)濟效益上基本不具有二次利用價值。

鋰電池的使用效率現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)論4、世界各國對廢舊電池處理狀況大量廢舊電池，帶來日益嚴(yán)重的“電池污染”問題。德國、美國已經(jīng)立法，開始做到全部收集，分類處理。日本實行“3R計劃”，變“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄”為“循環(huán)、降低、再利用”。我國2003年發(fā)布《廢電池污染防治技術(shù)政策》，要求電池生產(chǎn)者對廢舊電池的處理負(fù)重要責(zé)任。

鋰離子電池由外殼和內(nèi)部電芯組成；外殼為不銹鋼、鍍鎳鋼殼或塑料外殼；電池的內(nèi)部電芯為卷式結(jié)構(gòu)，主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)組成。

5、廢舊鋰電池=優(yōu)質(zhì)資源平均含鈷12～18%,含鋰1.2～1.8%,含銅8～10%，含鋁4～8%，殼體合金～30%。鈷在地殼中的豐度僅為0.0018%。我國鈷礦儲量1000萬噸，伴生于硫化鎳銅礦中，品位一般不到0.38%。

鋰離子電池化學(xué)組成廢舊鋰離子電池是一種優(yōu)質(zhì)鈷資源CSU，Changsha,China廢舊鋰電池回收資源化

物理分離

化學(xué)分離

兩大技術(shù)模塊二、廢舊鋰電池資源化的工藝技術(shù)

廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；商業(yè)模式；分類技術(shù)；外殼、電池線路板、電極材料、集流體、隔膜等部件的剝離浸出、萃取、沉淀等分離提純過程圍繞“分類、物理分離、化學(xué)分離”衍生了多種工藝技術(shù)。

1）分類：電池種類繁多（如堿錳、鎳氫、鋰離子電池等等），不同類的電池組成和結(jié)構(gòu)差異很大。將回收的廢舊電池按類別進行分選，并按類別分別進行資源化處理。

2）物理分離：將電池各部件（如外殼、電池線路板、電極材料、集流體、隔膜等）進行拆解，以物理分離的方法回收各部件的有價物質(zhì)。

3）化學(xué)分離：將有價元素通過酸、堿溶解轉(zhuǎn)入溶液狀態(tài)，然后再通過萃取、沉淀等分離等純化處理進行回收。廢舊電池分類廢舊鋰電池其它電池拆解外殼線路板銅、鋁集流體隔膜正負(fù)極粉體材料浸出除雜沉淀鈷產(chǎn)品廢舊鋰電池資源化的常規(guī)工藝流程衍生工藝：

1、不考慮分類工序。要求回收廢舊電池的種類單一，不需要分類。目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的工藝基本沒有考慮分類工序。

特點：精細(xì)回收。2、不考慮拆解工序。將廢舊電池直接整體破碎，所有價元素都通過酸、堿溶解轉(zhuǎn)入溶液狀態(tài)，然后再通過萃取、沉淀等分離等純化處理進行分別回收。

特點：簡化物理分離過程，其代價則是化學(xué)分離過程復(fù)雜化。湘潭興泉科技有限公司廢舊鋰電池回收工藝流程圖充分利用二次電池的特殊金屬賦存狀態(tài)，滿足工藝各環(huán)節(jié)之間的和諧性要求，在資源利用最大化的同時降低二次污染。Cu、Al集流體和金屬外殼以金屬狀態(tài)賦存，確保其以金屬狀態(tài)回收。各工序水系統(tǒng)之間pH值等保持和諧性，確保工藝用水的循環(huán)利用。Aa1a2a3a4不同條件下活性物質(zhì)與集流體的分離效果關(guān)鍵技術(shù)一：活性物質(zhì)與集流體的分離

卷繞夾帶問題表面吸附夾帶問題簡單的破碎篩分處理，集流體對活性物質(zhì)存在（鈷酸鋰）嚴(yán)重的夾帶問題浸出效率上要求浸出液濃度在2-3mol/L，鈷的萃取要求浸出液pH值在4左右。加氫氧化鈉中和多余的硫酸，溶液硫酸鈉鹽度提高，不能循環(huán)利用。關(guān)鍵技術(shù)二：水系統(tǒng)的和諧性硫酸濃度對浸出效果的影響pH值對P507萃取的影響三、廢舊鋰電池回收與資源化過程的環(huán)保問題

1、電解液的無害化處理

拆解過程中電解液有機溶劑揮發(fā)氣氛的捕集與無害化處理。

電解質(zhì)水洗液的無害化處理：P和F通過石灰水形成磷酸鈣和氟化鈣沉淀。真空捕集揮發(fā)溶劑緩沖罐阻火器三段熱處理CO2+H2O排放廢氣最大程度降低二次污染。2、水系統(tǒng)的和諧性

浸出和萃取、反萃水系統(tǒng)的循環(huán)利用；

洗水（過濾用洗滌水和電解液洗水）的循環(huán)利用；在循環(huán)過程中實現(xiàn)鋰離子的富集，使鋰的回收在經(jīng)濟上可行。浸出液中鈷、鎳、錳不分離，直接用于制備三元正極材料，大幅度縮短化學(xué)分離的工藝流程。廢水廢渣3、廢渣處理

塑料外殼、線路板、隔膜：直接外銷。殼體合金、銅、鋁：熔錠后外銷，也可直接外銷。

浸出渣（負(fù)極碳粉和部分含鈷的正極粉）的處理：熱處理脫碳后返回浸出。磷酸鈣和氟化鈣渣：脫水后送附近水泥廠消化處理。

湘潭興泉科技有限公司在九華國家工業(yè)園奠基通過工藝優(yōu)化可以大幅度降低鋰電池資源化過程的“三廢”排放，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。四、經(jīng)濟可行性分析以年處理廢舊鋰離子電池2000噸，項目總投資6000萬元進行可行性分析。

產(chǎn)品方案：

（1）主產(chǎn)品：水合草酸鈷(≥99%)1100噸/年

（2）副產(chǎn)品：鋁160噸/年銅160噸/年Li2CO3（工業(yè)級）210噸/年殼體合金600噸/年

1、總投資概算

1）設(shè)備及安裝費約為2200萬元（其中環(huán)保設(shè)施約為400萬元），約占總投資的37%。2）土建（含廠房、廠大門、圍墻、道路、綠化等）土建費為800萬元，約占總投資的13%。3）其它費用（含研發(fā)、設(shè)計、環(huán)評、流動資金等）為3000萬元，占總投資的50%。其中流動資金約為2500萬元，約占總投資的42%，研發(fā)、設(shè)計、環(huán)評約500萬元，約占總投資的8%。每噸廢舊鋰離子電池處理成本估算表

2、效益分析

1）年銷售收入：14814萬元，銷售稅金及附加按5％計算為740.7萬元。2）年利潤=年銷售收入－年總成本=6105.8萬元3）年稅后利潤＝年利潤－年稅金－年所得稅=4023.8萬元4）年利稅總額＝年利潤＋年稅金＋年所得稅=8187.8萬元

1）成本利潤率=年利潤÷總成本=70.11%2）投資利潤率=年利潤÷總投資=101.76%3）投資利稅率=年利稅÷總投資=136.46%4）靜態(tài)投資收益率=（年稅后利潤+折舊）÷總投資=73.40%5）投資返本期=固定資產(chǎn)投資÷年凈收入=0.69年6）5）盈虧平衡點（BEP）=18.89%滿負(fù)荷生產(chǎn)的固定資產(chǎn)返本期為8.2個月，達(dá)到設(shè)計能力的18.89%，即年處理400噸廢舊鋰電池企業(yè)可實現(xiàn)盈虧平衡。3、財務(wù)盈利能力分析結(jié)論：廢舊鋰電池回收不僅具有很好的社會效益，而且具有很好的經(jīng)濟效益。五、行業(yè)發(fā)展展望

行業(yè)發(fā)展技術(shù)不是瓶頸問題，關(guān)鍵在于建立良好廢舊電池回收平臺；回收平臺建設(shè)的關(guān)鍵理順回收責(zé)任：“誰應(yīng)該并且能夠承擔(dān)廢舊電池回收責(zé)任？”“誰生產(chǎn)，誰負(fù)責(zé)”？“誰受益，誰負(fù)責(zé)”？“誰受害，誰負(fù)責(zé)”？電池材料

組裝電池單體電池

分選

商業(yè)銷售環(huán)節(jié)二次電池