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废旧锂离子电池使用现状及资源化利用

发布时间:2021-01-15发布人:浏览:
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锂离子电池(LIB)具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点,自1991年商业化以来,越来越受到消费电子产品的欢迎。目前我国是全球最大的LIB生产、消费和出口国,2014年我国生产的消费类锂离子电池已达到了23.8GWh。同时自2015年起,在国家一系列的政策支持和经济补贴下,新能源汽车异军突起,对LIB的需求量迅猛增加,同时也促成了动力LIB领域的蓬勃发展。2016年我国新能源汽车销量达50.7万辆、保有量超过100万辆,占全球市场保有量的50%,2020年1-11月新能源车销量235万台,较2019年同期增27%。中华人民共和国工业和信息化部2019年12月出台的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(征求意见稿)中指出,2021年起,国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域公共领域新增或更新用车全部使用新能源汽车。因此,未来新能源汽车的需求量会持续走高,从而持续提高动力电池的生产需求。

新能源汽车.jpg

锂离子电池的发展处于快速增长期,电池报废后如果不进行妥善处理,不仅会带来严重的环保隐患,同时也存在安全隐患(热失控或隔膜损坏,会引起爆炸),但废旧锂离子电池同时也蕴藏着巨大的资源化商机,因此,规范、科学处置废旧锂离子电池具有重要的环保意义和经济价值。我国作为全球最大的锂离子电池生产、消费和出口国, 在废旧电池资源化方面拥有巨大的市场潜力。

 

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锂离子电池的结构和组成

LIB主要由正极、负极、隔膜和电解液、附件(外壳、极耳、绝缘片)等部件组成,如下图所示。

锂离子电池的结构和组成.jpg

以三元/石墨的LIB为例,电池中含有锂、钴、镍、铁、铜、铝等多种有价金属,氟、磷等对环境有危害的非金属元素,PC和EC等有机液体,以及塑料等难降解物质。这些物质都会对环境产生严重的影响,因此在回收过程中需进行严谨且系统的无害化处理。


废旧锂离子电池的危害

1、废旧锂离子电池电解液中含有毒性极强、易燃易爆、腐蚀性强的电解质和有机溶剂。

2、电解质主要包括能与水或与酸发生反应的LiPF6,LiBF4,LiClO4,LiAsF6等物质,生产HF、PF5等有毒气体或其他有毒物质,出现氟污染和砷污染。

3、废旧锂离子电池拆解会出现废气、废液和废渣等污染,可能造成生态环境隐患,甚至危及健康,不进行回收和处理又将浪费资源。

4、废锂离子电池在破碎分选、高温热解预处理过程中会出现一系列的污染物,如电解液的分解、塑料薄膜热解、破碎粉尘、废渣等,这些污染物不仅对大气、水体造成严重污染而且对设备有严重的腐蚀性。


废旧锂离子电池中的有价金属

1、废旧锂离子电池中含有钴,还含有铁、铝、铜等金属,以及有机电解液(技术上有一定难度),其中电解液回收具有更高的价值。

2、废旧锂离子电池的外壳通常也是由铝材或是塑料制成的,同样具有高的回收价值。

3、废旧的镍氢动力电池中,镍的含量高达30~50%,钴含量约为2~5%,稀土含量为5~10%,具有非常高的回收价值。


不同类型动力电池中金属含量各不相同,根据权威机构对各类电动汽车占比以及单车动力电池容量的预测,预计到2023年,新增报废的动力电池将达到101Gwh,对应可回收利用的金属为:镍11.9万吨、钴2.3万吨、锰7.1万吨、锂2万吨。

随着电池技术的不断发展及其在电动车辆上的大规模应用,未来会有更多锂离子电池投入市场,伴随而来的退役或失效电池的数量也会快速增加,如何在控制成本的基础上,达到国家的环保要求,最大程度上实现废旧锂离子电池的资源化可回收利用,是未来重要的研究方向。

湖南顶立科技有限公司结合多年深耕热工装备领域累积的经验,研制的废旧锂离子电池热解回收成套装备,采用无氧裂解技术将电池中的有机物和无机物进行分离,有机物去除率可达99%以上,为废旧锂电池资源化回收提供更优的解决方案。

退役锂电材料清洁回收处理系统.jpg

废旧锂离子电池热解回收成套装备


技术特征

◆ 设备自动化程度高

◆ 设备操作简单安全

◆ 有机物去除率极高

◆ 高值化产品质量高

◆ 符合欧美排放标准

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关键词:锂离子  资源化利用  废旧锂离子电池热解设备 无氧热解

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