T-CI 375-2024 廢舊鋰離子電池再生利用電池單體拆解技術(shù)規(guī)范

CCSZ05TRecyclingofusedlithiumionbattery-technicalspecificationfordismantlingofsecondarycell2024-06-03發(fā)布2024-06-0中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布IT/CI375-2024本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由華中科技大學(xué)提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件起草單位：華中科技大學(xué)、武漢瑞科美新能源有限責(zé)任公司、安徽魯控智造有限公司、國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司、北京智慧能源研究院、清華大學(xué)、北海鋰能新材料科技有限公司、深圳道童新能源有限公司、湖北景鋰環(huán)?？萍加邢薰?。本文件主要起草人：曹元成、湯舜、邢鑫、杜寶帥、樓平、徐麗、馮旭寧、陳宏棉、劉富德、肖錦華、張應(yīng)喜、米春旭、管敏淵、吉帥靜、樊志彬、李首頂、趙玉振、王軍偉、李圣驛、金昌勇。本文件為首次發(fā)布。1T/CI375-2024廢舊鋰離子電池再生利用電池單體拆解技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了廢舊鋰離子電池在回收利用中針對(duì)電池單體進(jìn)行拆解的相關(guān)術(shù)語和定義、總體要求，以及相關(guān)的人員、場(chǎng)地、貯存、拆解、安全與環(huán)保等要求。本文件適用于再生利用環(huán)節(jié)中的動(dòng)力型、儲(chǔ)能型和消費(fèi)型電池的單體拆解過程，其他類型鋰離子電池的拆解過程可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB2894安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則GB5085.7危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則GB8978污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T11651個(gè)體防護(hù)裝備選用規(guī)范GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)GB15630消防安全標(biāo)志設(shè)置要求GB16297大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB18597危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18599一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB/T33598車用動(dòng)力電池回收利用拆解規(guī)范GB/T33598.3車用動(dòng)力電池回收利用再生利用第3部分放電規(guī)范GB/T39224廢舊電池回收技術(shù)規(guī)范GB40165固定式電子設(shè)備用鋰離子電池和電池組安全技術(shù)規(guī)范GB50016建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50140建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50395視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范HJ2025危險(xiǎn)廢物收集貯存運(yùn)輸技術(shù)規(guī)范2T/CI375-20243術(shù)語和定義GB40165、GB/T2900.41、GB/T19596和GB/T33598和GB/T39224界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1鋰離子電池單體lithium-ionbatterysecondarycell依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，并被設(shè)計(jì)成可充電。注1：該裝置通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、容器和端子等。3.2廢舊鋰離子電池單體usedlithium-ionbatterysecondarycell不存在使用價(jià)值而被廢棄的電池成品或半成品，包括在電池生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存、使用過程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品、報(bào)廢產(chǎn)品、過期產(chǎn)品。3.3拆解dismantling將廢舊鋰離子電池單體進(jìn)行解體，分解為各種材料的過程。3.4極芯jellyelectrode除去廢舊鋰離子電池單體外殼等封裝后的內(nèi)部組件，主要由正負(fù)極片、隔膜和端子等組成。3.5電極材料粉powderofbatterymaterial將廢舊鋰離子電池單體拆解后，得到以鋰、鎳、鈷、錳、鐵、石墨等一種或多種有價(jià)成分構(gòu)成的粉料。3.6極芯脫出率separationrateofjellyelectrode極芯完全脫出廢舊鋰離子電池單體的個(gè)數(shù)占投入分離系統(tǒng)的單體電池個(gè)數(shù)的百分比。3T/CI375-20244總體要求4.1一般要求4.1.1廢舊鋰離子電池單體拆解企業(yè)應(yīng)建立勞動(dòng)保護(hù)、消防安全責(zé)任管理和環(huán)境保護(hù)制度，并制定處理安全及環(huán)境污染事故的應(yīng)急預(yù)案。4.1.2廢舊鋰離子電池單體拆解企業(yè)應(yīng)具有國(guó)家法律法規(guī)規(guī)定的相關(guān)資質(zhì)。4.1.3廢舊鋰離子電池單體拆解企業(yè)應(yīng)參照鋰離子電池生產(chǎn)、組裝、集成、使用的相關(guān)企業(yè)提供的技術(shù)支持和拆解指導(dǎo)文件，制定拆解作業(yè)程序或拆解作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行安全拆解。4.1.4廢舊鋰離子電池單體拆解過程中產(chǎn)生或夾雜的危險(xiǎn)廢物，或根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)及鑒別方法被認(rèn)定的危險(xiǎn)廢物，應(yīng)符合HJ2025的有關(guān)要求，并交由有相關(guān)處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。4.1.5廢舊鋰離子電池單體拆解企業(yè)宜采用機(jī)械或自動(dòng)化拆解方式，以提高拆解效率及安全性。4.2人員要求4.2.1拆解作業(yè)人員需持有相應(yīng)的職業(yè)資格證書。4.2.2拆解過程嚴(yán)禁單獨(dú)作業(yè)，按照制定的拆解作業(yè)程序或作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行。4.2.3拆解作業(yè)人員應(yīng)通過拆解單位的專業(yè)培訓(xùn)，包括但不限于觸電防范、現(xiàn)場(chǎng)急救培訓(xùn)以及安全、環(huán)保事故應(yīng)急預(yù)案培訓(xùn)，能夠?qū)﹄娊庖盒孤?、廢舊鋰離子電池起火、爆炸等事故進(jìn)行必要的應(yīng)急處理。4.2.4專業(yè)技能應(yīng)滿足規(guī)范拆解、環(huán)保作業(yè)、安全操作等相應(yīng)要求，操作人員考核后方可上崗。4.3場(chǎng)地要求4.3.1工作場(chǎng)地應(yīng)劃分出明確的物料貯存區(qū)域、拆解操作區(qū)域、安全區(qū)域等功能性場(chǎng)地，各區(qū)域應(yīng)具備安全防范設(shè)施，并按照GB50016、GB50140要求設(shè)置消防設(shè)施、報(bào)警設(shè)施、應(yīng)急設(shè)施、緊急事故人員疏散通道等。4.3.2貯存、拆解操作區(qū)域的地面應(yīng)進(jìn)行絕緣、硬化及防滲漏處理，應(yīng)具有排氣、吸塵、集液、防火、防爆、防腐蝕等安全及環(huán)保防范設(shè)施，如廢氣收集凈化系統(tǒng)、預(yù)警消防系統(tǒng)、廢液回收處理系統(tǒng)等，并按照GB2894、GB15630要求設(shè)置消防、高壓、危險(xiǎn)化學(xué)品安全警示標(biāo)識(shí)以及區(qū)域隔離、緊急疏散標(biāo)識(shí)。4T/CI375-20244.3.3拆解操作區(qū)域應(yīng)保持潔凈干燥、光線良好，并遠(yuǎn)離居民區(qū)，安全距離應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)管理規(guī)定。4.4貯存要求4.4.1貯存區(qū)域應(yīng)具有獨(dú)立的集中場(chǎng)地和足夠的貯存空間，應(yīng)利用通道、防火隔板或者隔離墻將堆積的廢舊鋰離子電池單體隔開貯存。4.4.2安全狀態(tài)較差的廢舊鋰離子電池單體應(yīng)配備專用應(yīng)急處置區(qū)域或應(yīng)急處置裝置進(jìn)行貯存。貯存區(qū)域或各貯存單元應(yīng)配套煙霧、溫度、紅外等實(shí)時(shí)安全監(jiān)控報(bào)警裝置及消防、排煙、集液、廢氣及廢水處置裝置。4.4.3貯存區(qū)域宜配備自動(dòng)滾筒線、機(jī)械吊具等裝備對(duì)物料進(jìn)行安全轉(zhuǎn)移。4.4.4廢舊鋰離子電池單體貯存前應(yīng)進(jìn)行安全性檢測(cè)，貯存場(chǎng)所應(yīng)進(jìn)行避光處理，并嚴(yán)格控制環(huán)境溫度，避免因電池高溫自燃等引起的安全與環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。5安全與環(huán)保要求5.1廢舊鋰離子電池單體拆解過程中固體廢物、廢氣、廢水的產(chǎn)生、貯存、處置等應(yīng)符合GB5085.7、GB8978、GB16297、GB18599、HJ2025相應(yīng)部分的規(guī)定。5.2固體廢物應(yīng)按GB5085.7的規(guī)定進(jìn)行鑒別，屬于危險(xiǎn)廢物的應(yīng)按GB18597和HJ2025的要求進(jìn)行收集、貯存、運(yùn)輸，并交由有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理；經(jīng)鑒別屬于一般固體廢物的應(yīng)按GB18599的要求執(zhí)行。5.3拆解過程、貯存過程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后應(yīng)按GB8978的要求執(zhí)行。5.4拆解過程、貯存過程中產(chǎn)生的廢氣和含塵氣體經(jīng)處理后應(yīng)按GB16297的要求執(zhí)行。5.5拆解回收企業(yè)廠界噪音的排放應(yīng)符合GB12348的要求。5.6廢舊鋰離子電池單體應(yīng)統(tǒng)一存儲(chǔ)，禁止對(duì)單體進(jìn)行丟棄、填埋或焚燒。5.7拆解后的廢舊鋰離子電池單體、零部件、材料，應(yīng)采用相應(yīng)的容器分類存儲(chǔ)、標(biāo)識(shí)，并對(duì)其進(jìn)行日常性檢查。5.8廠房應(yīng)安裝通風(fēng)設(shè)施，配備消防沙箱、滅火器、消防栓、消防噴淋系統(tǒng)等安全消防設(shè)備，消防設(shè)備數(shù)量及滅火器類型應(yīng)符合GB50140的要求。5.9電池搬運(yùn)、貯存、拆解、測(cè)試等區(qū)域應(yīng)配備溫感、煙感或紅外成像監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電池過程安全狀態(tài)。5.10拆解技術(shù)與裝備應(yīng)避免引起電池短路，并對(duì)潛在的電池起火、電解液泄漏等風(fēng)險(xiǎn)具備充分的應(yīng)急安全處置功能。5T/CI375-20245.11應(yīng)按照GB50395的要求配備視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線對(duì)生產(chǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)控和記錄。5.12應(yīng)按照GB/T11651相應(yīng)部分的規(guī)定配備個(gè)體防護(hù)裝備。6拆解要求6.1一般要求6.1.1拆解宜具備人工、半自動(dòng)、全自動(dòng)及多種模式綜合的作業(yè)形式。6.1.2拆解過程需要在安裝有負(fù)壓處理裝置、氣體凈化設(shè)備的環(huán)境中進(jìn)行，確保排出氣體符合國(guó)家相關(guān)安全與環(huán)保要求。6.1.3批量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等適合自動(dòng)化拆解的廢舊鋰離子電池單體，鼓勵(lì)企業(yè)通過建立電池特征數(shù)據(jù)庫、拆解工藝知識(shí)庫等，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化、自動(dòng)化拆解。批量小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不適合自動(dòng)化拆解的電池可采用人工拆解。注1：對(duì)于具有多螺釘、激光焊接、強(qiáng)力結(jié)構(gòu)膠等拆解費(fèi)時(shí)費(fèi)力的組裝部位宜優(yōu)先考慮自動(dòng)化及智能化拆解。6.1.4人工拆解作業(yè)過程中，工人應(yīng)具備絕緣手套、防機(jī)械傷害手套、安全帽、絕緣鞋(靴)、防護(hù)面罩、防觸電絕緣救援鉤等安全防護(hù)裝備。6.1.5人工拆解作業(yè)應(yīng)配備專業(yè)防護(hù)罩、專用起吊工具、起吊設(shè)備、專用拆解工裝臺(tái)、專用抽排系統(tǒng)、絕緣套裝工具等，應(yīng)具備絕緣檢測(cè)設(shè)備，如絕緣電阻測(cè)試儀等。6.1.6宜對(duì)廢舊鋰離子電池單體進(jìn)行殘電釋放處理后，再采用人工或自動(dòng)化拆解模式進(jìn)行安全、環(huán)保拆解。也可在帶電作業(yè)安全防護(hù)條件下對(duì)廢舊鋰離子電池單體進(jìn)行帶電拆解。6.2電池單體拆解作業(yè)廢舊鋰離子單體電池拆解宜分別遵循圖1所示程序作業(yè)流程。6T/CI375-2024圖1廢舊鋰離子電池單體拆解作業(yè)流程6.2.1電壓檢測(cè)在進(jìn)行廢舊鋰離子電池單體拆解作業(yè)前，宜根據(jù)拆解企業(yè)規(guī)定的安全電壓限值對(duì)電池單體進(jìn)行電壓檢測(cè):6.2.1.1不符合安全電壓限值的電池單體應(yīng)進(jìn)行殘電釋放處理后，再次進(jìn)行電壓檢測(cè);6.2.1.2符合安全電壓限值的電池單體按6.2的要求執(zhí)行。6.2.2殘電釋放6.2.2.1不符合安全電壓限值的電池單體應(yīng)按照GB/T33598.3的電池放電要求執(zhí)行。6.2.2.2經(jīng)過外接電路法或浸泡法放電完成的電池單體，應(yīng)按6.2.1的要求進(jìn)行電壓檢測(cè)。6.2.2.3如拆解企業(yè)具備帶電處理技術(shù)，可在保證安全的前提下進(jìn)行帶電處理。6.2.3電解液收集6.2.3.1預(yù)冷處理：在收集前，對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行預(yù)冷處理，將其置于低溫環(huán)境中，如采用液氮冷卻或低溫冷藏，使電解液達(dá)到低溫狀態(tài)。6.2.3.2拆解與分離：在低溫條件下，對(duì)鋰離子電池進(jìn)行拆解，利用低溫下電解液流動(dòng)性降低的特性，將其從電池中分離出來。6.2.3.3低溫收集：使用專用的低溫收集設(shè)備，確保在低溫條件下將電解液迅速、完整地收集到密封容器中，避免在收集過程中電解液揮發(fā)或泄漏。6.2.4芯殼分離7T/CI375-20246.2.4.1滿足拆解條件的單體宜通過固定、切割和分離等操作進(jìn)行芯殼分離，得到完整的極芯和外殼，同步收集電解液和廢氣。6.2.4.2單體芯殼分離時(shí)的極芯脫出率不宜低于97%，極芯脫出率R按公式計(jì)算：式中：n———完全脫出的單體個(gè)數(shù)；N———投入分離系統(tǒng)的單體個(gè)數(shù)。6.2.5典型工藝流程6.2.5.1負(fù)壓收集電解液技術(shù)圖2廢舊鋰離子電池單體拆解工藝中的負(fù)壓收集工藝流程在廢舊鋰離子電池單體的拆解過程中，負(fù)壓收集技術(shù)能夠?qū)⒉鸾膺^程的殘留電解液8T/CI375-2024含有的有機(jī)溶劑從電池單體中快速抽除，并通過廢氣處理系統(tǒng)凈化含有有機(jī)溶劑的氣體，保持拆解過程排放氣體質(zhì)量達(dá)標(biāo)。具體工藝流程為：a)將廢舊鋰離子電池單體進(jìn)行放電處理，包括外型檢查、安全性檢查、型號(hào)分類b)將廢舊鋰離子電池單體放置于全自動(dòng)電池拆解設(shè)備中，進(jìn)行釋放電解液、去殼、切割極耳、取出極芯等電池拆解分離分類過程。整個(gè)過程密閉負(fù)壓，配備專業(yè)粉塵及電解液廢氣處理系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)排放。電解液、鋁殼、極耳蓋板分類回收、儲(chǔ)存。c)將分離出的極芯，分離為正極片、隔膜、負(fù)極片三個(gè)獨(dú)立部分。d)正、負(fù)極片分別經(jīng)過分離脫附工藝,使正、負(fù)材料分別從鋁箔和銅箔上脫附下來,然后進(jìn)行分類包裝儲(chǔ)存。6.2.5.2高溫?zé)峤饧夹g(shù)圖3廢舊鋰離子電池單體拆解中高溫?zé)峤饧夹g(shù)的工藝流程在鋰離子電池單體的拆解過程中，高溫?zé)峤饧夹g(shù)能夠?qū)⒉鸾膺^程中獲得的電極、活性9T/CI375-2024物質(zhì)等粉料在高溫環(huán)境下熱解，在除去雜質(zhì)的同時(shí)，能夠使集流體與活性物質(zhì)分離。具體工藝流程為：a)將廢舊鋰離子電池單體進(jìn)行殘電釋放處理后，可分別通過精準(zhǔn)拆解工藝進(jìn)行極芯拆解或通過破碎工藝進(jìn)行極芯破碎等后續(xù)作業(yè)流程；b)極芯拆解是將廢舊鋰離子電池極芯分解為獨(dú)立部分，得到正、負(fù)極片和隔膜，隨后將極片送入回轉(zhuǎn)窯干燥熱解，溫度為450℃±50℃,高溫使集流體和活性物質(zhì)分離，分別