中天新兴材料张刚：废旧磷酸铁锂动力电池无害化与高值化回收利用

由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术研究组主办的“第二届储能电池技术发展方向研讨会”于9月9日在北京召开。本次大会主题为“聚焦低成本、长寿命、高安全、易回收”。能见App全程直播此次会议。

中天新兴材料有限公司副总经理张刚出席大会并发表了题为“废旧磷酸铁锂动力电池无害化与高值化回收利用”的主旨演讲。

以下为演讲实录：

张刚：

各位领导、各位专家大家好！我是来自于中天新兴材料的张刚，很荣幸有这个机会跟大家分享。

国内的锂离子电池，我们主要还是从动力车上面来进行的，在储能上面大部分应用在近几年。 现在世界上大概有7个国家明确通过了时间表，最新日本是在2050年，各个车企陆续出台燃油车停产计划。比较早的话，沃尔沃和玛莎拉蒂明年开始生产电动车。

我国新能源汽车发展比较迅猛。根据新能源汽车发展规划2012-2020年规划，我们目标到2020年纯电动汽车和混动汽车生产到200万辆，销售量500万辆，2017年底我们国家新能源车保有量是180万辆，截止到2018年6月份，我们国家大概生产48万辆新能源车，目标今年产量有可能突破100万辆。另外还有一个消息，我们现在国内从筹建和新建的电动汽车产能来看的话，已经是远远超过了这个目标，现在的产能大概在2000万辆。

从现在看的话，我们来推算这个动力电池寿命来看，一般我们认为是在4-6年，从动力电池大规模应用应该是2013年，从规模化应用在电动汽车上面应用，从时间点来看的话，2018年应该是动力电池的一个集中报废期。通过动力电池报废量的预算来看的话，2025年有50万吨，现在来看报废量非常大的。从电池使用顺序来看的话，前期推的话国内一般都是推磷酸铁锂电池，第一批第二批退役的电池主要以磷酸铁锂电池为主。

锂离子电池报废以后其实会带来很大的环境污染问题。另外大家众所周知，锂离子电池资源有一个紧缺性的。从2013年开始国家其实已经针对于铅酸电池和锂离子电池动力型的蓄电池出台各项管理政策，2018年2月工信部已经公布了新能源汽车动力电池回收暂行办法，2018年3月也是工信部牵头，推行了11个地区，加上一个国有企业，这样一个形式就是说新能源汽车动力蓄电池回收利用试点。在7月份的话，工信部也正式启动了这个新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用管理平台。在这个会上也首次公布了首批符合新能源废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件，我们第一批有五家企业。国家的这个新能源动力蓄电池回收利用管理暂行办法来看的话，我们认为它的核心就是明确了一个生产者责任延伸制度，明确电动汽车生产企业作为主体，但是也鼓励多种形式来提高我们这个回收的网络运行效率。废旧电池回收工艺大家应该都很熟悉了，一般是火法和湿法，火法的优点工艺比较简单，缺点资源利用率点。湿法大部分回收企业采用的方法，这个方法优点可以直接一达到。

北京赛德美开发的工艺，主要针对磷酸铁锂，在“十三五”规划和重点专项里面也有提及。我在不进行大规模化学溶解实验以后，不破坏磷酸铁锂结构，能降低使用。这边给大家重点分享一下水热法，这个方法其实挺有意思的，他这个原理的话就是将退役以后的电池过滤出来，通过简单的水热反应，高温烧结，通过处理以后能够保持原有的形貌，颗粒尺寸，得到补充。

这个是它的一个大概工艺流程图，他们这种方法非常有效的，简单环保，能耗低，相比传统湿法来看的话，还是优势很明显。同样这个就是我们也可以借鉴在我们磷酸铁锂的以后回收。

国内新能源汽车生产及回收产业链，报废回收和再利用企业非常多的。我们传统电池回收模式的话就是一个旧电池回收拆解，分解重组，分解以后的话直接放在金属提炼企业。现在的话就是市场上还出现了一些新的模式，一个是探索题词利用动力蓄电池金融租赁模式，探索以旧换新，补贴回购等回收模式，探索肥料换原料定向回收模式，探索建立动力电池预付融资回收模式。

这些是我们国内现在做电池回收主流企业大概情况，其中格林美最早做的，锂电池回收做的最成功企业。这些就是主要我们国内做梯次利用，做的比较好的。废旧磷酸铁锂电池回收与再生，它的主要原理分为两个部分，第一个做材料前处理，后面做再生和成。前期的话我们主要从下面六个方面阐述这个工艺，这个地方有一个废旧电池安全放电，安全放电之前研究废旧电池智能化拆解，因为现在大家知道做这个电池拆解的话，我们锂离子电池简单去破碎的话很容易会爆炸，如果简单的破碎的话会把核心物质混合在一起，为后面提纯物质增加了难度。我们前期也做了一些智能化拆解研究，我们希望下一次报告介绍这种技术。

我们现在主要安全放电，有一个问题电压回弹，你可能看上去的话电压已经到了零点几伏，放了一两个小时以后，发现有时候可以到两伏，对这个东西我们做了一些研究，放电时间与它的反弹电压关系。

第二个对于废旧卷芯，这个可能会要牺牲集流体。第三个分离出来的产物进行高效浸出，主要就是把里面的前期氧化的铜跟铝浸出来，包括我们在磷酸铁锂。我们发现经过这个工艺以后，铁和磷浸出率到100%。这个浸出完以后，最后除杂主要除铜和铝，铜的话采用一个比较简单的，用铁粉通过这个反应，把铜给释放出来，这个我们发现效果还是非常好的。至于铝的话会比较麻烦一点，前期是考虑用铁粉来处理，但是用铁粉处理的话，铝的浓度大概就是最终还有30毫克每升，达不到我们一个要求，所以我们后来又萃取，但是发现萃取的话也比较困难，我们把两种方法结合起来做，先利用化学层面来除，后面的做微调，结果发现这种方法非常有效果的，最后得到的浓度大概在5.65。

接下来做磷酸铁再造，低锂含量的，通过补磷，加了一些磷酸氢氨，最后得到想要的磷酸亚铁，本来就是磷酸铁锂的一个原料。这个是我们做的磷酸亚铁的指标，这个指标的话都是符合行业指标，并且符合企业指标。

最后我们做了这个磷酸亚铁以后，废液里面锂的附加值还是比较高的，我们对锂也做了一个高效回收。这个锂的话我们做两部分，如果单纯用碳酸钠得到碳酸锂的话只有90%左右，后来我们用磷酸纳，最后得到一个磷酸锂，又返回到母液里面去，继续往下走，回收率可以达到98.9%，这个还是比较高的。

总体来看我们这个项目完成情况就是铜和锂的回收率达到99%，锂的回收率达到98.9%。符合行业标准的，我们现在正在建设100吨级磷酸铁锂废旧电池回收中试线。因为磷酸铁锂大家知道从去年年底开始到现在，磷酸铁锂价格优一个很大的下滑，从去年12月份九万，到现在大概在六万多块钱。磷酸铁锂电池报废量，你的报废回收是势在必行的，最终是要报废的。怎么样来回收磷酸铁锂，可能就是对于我们以后磷酸铁锂电池发展非常重要。如果在磷酸铁锂材料维持这么低价格情况下，寻找更便宜更价廉的方法，美国用水热法回收材料，我们考虑用这样方法回收磷酸铁锂。另外我们认为磷酸铁锂如果真正想健康的发展，前期需要国家相关部门的一些领导和支持，尤其是在回收这一块，现在的回收的话可能大家更多是把这个电池作为一种资源在卖，但是从回收企业角度来看的话，其实电池更多因为做了废物，如果作为资源卖的话，车厂应该从回收企业拿到钱，但是如果作为废物的话，回收企业从车厂拿钱，所以这个关系怎么转变，可能有待于国家有关部门研究相关政策引导。

最后我想感谢工信部绿色制造系统集成项目资助，同时感谢我们团队，中南大学李劼教授的支持，我的报告到这里。

谢谢大家！

（能见App根据速记整理，未经发言嘉宾审核）