鉅大LARGE | 點擊量:1533次 | 2022年04月26日
介紹鋰電池梯次利用和回收
鋰離子電池回收及梯次利用就是大功率使用過的鋰離子電池,分檢后小功率使用。直到報廢為止。國內(nèi)在梯次利用環(huán)節(jié)較為知名的鐵塔公司曾預估,截至2020年,可以進行梯次利用的動力鋰電池累計為61.86GWh。
梯次利用
梯次利用的流程可以分為三步:先對回收的電池進行篩選,然后進行電池的串并聯(lián),第三步進行充放電的管理,外加入BMS,設計容量和功率的匹配。一般電池容量與功率的匹配比為8:1,放電倍率在0.125C。
梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)在于兩個:
離散整合技術(shù):不同電池的pack技術(shù)不同,拆解完要對不同的單體電池根據(jù)電池模組的性能、壽命等進行整合;
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%
全生命周期追溯技術(shù):通過BMS供應的SOC、SOH、SOP技術(shù)指標進行估算。
國家要求構(gòu)建新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺,平臺以電池生產(chǎn)時的編碼為信息載體,一直到電池死亡進行全生命周期的追溯和數(shù)據(jù)記錄。
資源化回收
磷酸鐵鋰壽命比較長,而三元電池的循環(huán)壽命在800-2000次左右,比較短;三元電池的安全性也沒有鐵鋰離子電池的好,著火點比較低,不適合用于儲能電站、通訊基站等環(huán)境復雜的領域。
此外三元電池所含的鎳鈷錳價格比較高,即使直接拆解,收益也很可觀。所以相比而言,三元電池更適合拆解回收。三元電池拆解回收的價格在40000-50000元/噸,假如將拆解下來的鎳鈷錳再去做三元材料的前驅(qū)體,價格更高,以寧德時代為例,單價在80000元/噸。
資源化回收分兩個階段:回收的電池先進行預處理,放電,除去外包裝,手工拆解分離得到電芯;然后再回收。
回收技術(shù)可以分為三大類:
干法(物理法):
鋰離子電池梯次利用及資源化回收最全面分析
機械分選法:機械手段破碎篩分,直接分選
高溫熱解法:高溫焚燒,形成蒸汽揮發(fā)冷凝
干法熱修復:干法之后對回收的粗產(chǎn)品進行再次加工成為材料
濕法(化學法):
鋰離子電池梯次利用及資源化回收最全面分析
濕法冶金:用化學試劑溶解分離浸出
化學萃取:用試劑分離
離子交換:用離子實現(xiàn)交換
生物回收技術(shù):
重要是用微生物浸出,目前來說還比較難,技術(shù)問題有待突破。
目前行業(yè)上,三元電池普遍采用的是濕法,磷酸鐵鋰采用的是干法,這也是比較推薦的方法。相比而言,濕法的成本比較高,但是回收的材料純度比較高,各有利弊。
鋰離子電池的梯次利用和回收重要基于環(huán)境保護、資源節(jié)省、有利可圖三個方面。
●環(huán)境保護:鋰離子電池的正極材料里包含鎳、鈷、錳、鋰等重金屬元素,這些重金屬元素會對環(huán)境、水等造成污染;負極材料里面的碳材、石墨等會造成粉塵污染;此外,鋰離子電池的電解液中含有有毒的化學成分,也會造成氟污染。
●資源節(jié)?。轰囯x子電池中含有大量的金屬元素,鎳、石墨等我國比較多,但是像鈷之類的金屬元素是我國稀缺的;我國的鋰元素絕對含量很多,但是開采難度比較大,一般都分布在西藏、青海、四川等條件比較艱苦的礦山;鹽湖鋰里面鎂離子含量比較高,提取鋰的難度也很大。
●有利可圖:做鋰離子電池的梯次利用及資源化回收還是能形成商業(yè)化的,因為最近幾年汽車行業(yè)大量轉(zhuǎn)入電動化,鋰離子電池需量新增,導致上游的貴金屬材料價格非常高,金屬鈷價格為60萬/噸,鎳10萬/噸,碳酸鋰17萬/噸,金屬鋰90萬/噸