鋰電池介紹： 鋰離子電池(以下簡稱鋰電池)因具有電壓高、比容量大、壽命長和無記憶效應(yīng)等顯著優(yōu)點，自其商業(yè)化以來便快速占領(lǐng)了便攜式電子電器設(shè)備的動力源市場，且產(chǎn)量逐年增大。鋰電池是電子消耗品，使用壽命約3a。報廢后的鋰電池，如處理處置不當(dāng)，其所含的六氟磷酸鋰、碳酸酯類有機物以及鈷、銅等重金屬必然會對環(huán)境構(gòu)成潛在的污染威脅。而另一方面，廢鋰電池中的鈷、鋰、銅及塑料等均是寶貴資源，具有較高的回收價值。因此，對廢鋰電池進行科學(xué)有效的處理處置，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且具有良好的經(jīng)濟效益。鋰電池主要由外殼、正、負、電解液與隔膜組成。正是通過起粘結(jié)作用的PVDF將鈷酸鋰粉末涂布于鋁箔集流體兩側(cè)構(gòu)成；負結(jié)構(gòu)與正類似，由碳粉粘結(jié)于銅箔集流體兩側(cè)構(gòu)成。目前，廢鋰電池資源化研究主要集中于價值高的正貴重金屬鈷和鋰的回收，對負材料的分離回收鮮見報道。為緩解經(jīng)濟快速發(fā)展而引發(fā)的日趨嚴重的資源短缺與環(huán)境污染問題，對廢舊物資實現(xiàn)全組分回收利用已成為全球共識。 手機鋰電池回收設(shè)備負中的銅(含量達35%左右)是一種廣泛使用的重要生產(chǎn)原料，粘附于其上的碳粉，可作為塑料、橡膠等添加劑使用。因此，對廢鋰電池負組成材料進行有效分離，對于大限度地實現(xiàn)廢鋰電池資源化，其相應(yīng)的環(huán)境影響具有推動作用。常用的廢鋰電池資源化方法包括濕法冶金、火法冶金及機械物理法。相比于濕法及火法，機械物理法無需使用化學(xué)試劑，且能耗更低，是一種環(huán)境友好且效率較高的方法。本文作者基于鋰電池負結(jié)構(gòu)特點，采用破碎篩分與氣流分選組合工藝，對其進行分離富集研究，以實現(xiàn)廢鋰電池負銅、鋁與碳粉的分離回收。 手機鋰電池回收設(shè)備工作原理： 基于鋰電池正負結(jié)構(gòu)及其組成材料銅與碳粉的物料特性，采用撕裂機、風(fēng)力分離機、錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝對廢鋰電池負組成材料進行分離與回收。 手機鋰電池回收設(shè)備特點： 1、通過錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝可實現(xiàn)對廢鋰電池負材料中金屬銅與碳粉的資源化利用。 2、正負材料經(jīng)過錘振破碎可有效實現(xiàn)碳粉與銅鋁箔間的相互剝離，后經(jīng)基于顆粒間尺寸差和形狀差的振動過篩可使銅箔與碳粉得以初步分離。錘振剝離與篩分分離結(jié)果顯示。 3、該設(shè)備主要用于鋰離子電池生產(chǎn)廠家，對報廢鋰電池中的正負材料進行分離處理，以便循環(huán)利用之目的。成套設(shè)備在負壓狀態(tài)中運作，無粉塵外瀉，分離效率可達98%以上。 工作原理：先將整塊鋰電池進行機械拆解、外殼分離、隔膜分離、再將正負級原料用粗碎機破碎至10mm以下，再進入微粒粉碎機進行剝離粉碎，后進入微粉分級機分離處理，尾灰由后道旋風(fēng)分離器及脈沖除塵器收集。 常見鋰電池分類： 鋰電池可分為幾大類（軟包鋰電池、塑料外殼鋰電池、鋁制外殼鋰電池、18650鍍鋅外殼鋰電池）根據(jù)鋰電池材質(zhì)不同，我們根據(jù)其特性做出處理生產(chǎn)流程。 手機鋰電池回收設(shè)備工藝流程圖： （1）各種鋰電池預(yù)處理環(huán)節(jié) （此工藝根據(jù)原料進行調(diào)整） （2）鋰電池正負級分選環(huán)節(jié)

國內(nèi)動力電池回收利用擺上議事日程，看豐田怎么做。 經(jīng)過近10年的推廣應(yīng)用，國內(nèi)新能源汽車保有量達到了一定的規(guī)模，批車上的動力電池即將步入壽命末期，對這一批電池以及后續(xù)動力電池的回收利用已經(jīng)擺上了議事日程，而且可謂刻不容緩。 中國從2009年開始推廣新能源汽車，截至2017年底累計推廣近180萬輛。推廣分三步走，目前已完成前兩個階段：2009-2012年為階段，推廣量為2.7萬輛；2013-2015年為第二階段，推廣量為42.3萬輛。2016-2020年為第三階段，按照規(guī)劃，2020年底要實現(xiàn)累計推廣新能源汽車500萬輛。新能源汽車在中國的可持續(xù)長期發(fā)展，有賴于對動力電池這個關(guān)鍵單元全生命周期的妥善處理。 工信部聯(lián)合科技部、環(huán)保部等七部委發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。日前，又印發(fā)了《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》，在京津冀、長三角、珠三角、中部區(qū)域等選擇部分地區(qū)開展試點工作，試點內(nèi)容包括： 構(gòu)建回收利用體系：怎么收回來合適 探索多樣化商業(yè)模式：怎么補償消費者和各個環(huán)節(jié) 推動先進技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用：怎么處理更，實現(xiàn)資源循環(huán)利用 建立完善政策激勵機制等：怎么在各個層面實現(xiàn)經(jīng)濟效益 相關(guān)的目標(biāo)是到2020年，建立完善動力蓄電池回收利用體系，探索形成動力蓄電池回收利用創(chuàng)新商業(yè)合作模式。建設(shè)若干再生利用示范生產(chǎn)線，建設(shè)一批退役動力蓄電池回收、高值利用的先進示范項目，培育一批動力蓄電池回收利用標(biāo)桿企業(yè)，研發(fā)推廣一批動力蓄電池回收利用關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)布一批動力蓄電池回收利用相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研究提出促進動力蓄電池回收利用的政策措施。 圖1電池回收核心難點——怎么收電池細思其中，有這樣幾個核心問題： 汽車企業(yè)的回收量基數(shù)如果不大，就存在回收網(wǎng)絡(luò)效率和回收量處理能力問題 電池的產(chǎn)權(quán)為私人或者購買者所有，如何推動回收率是個大問題。 按照目前這個分散的體系，每個車企的電動汽車保有量并不大，回收量因此也不大，要這些車企都對動力電池的全生命周期進行管理，投入產(chǎn)出比不劃算。 動力電池的回收利用在國內(nèi)還是新事物，在建立完善相關(guān)體系的過程中，國外的經(jīng)驗補發(fā)可借鑒之處。我們以在動力電池回收領(lǐng)域已經(jīng)建立了一套完整完善的模式的豐田為例。 豐田在混合動力汽車領(lǐng)域耕耘已久，雖然與電動汽車的電池相比，HEV的電池比較?。?Kwh），但是豐田HEV在全球的累計銷量和保有量相當(dāng)大，豐田的鎳氫電池回收和處理策略值得作為借鑒基準(zhǔn)。目前豐田混合動力汽車的年銷量大約在150萬輛左右，其中美國的銷售區(qū)間為25~30萬輛、歐洲為30~40萬輛，日本本土穩(wěn)定在65萬輛。累計銷量方面，豐田HEV在2007年突破了100萬輛，2010年超過了1000萬輛。 圖2豐田全球年銷量走勢（單位：千輛）相應(yīng)地，豐田HEV的電池也經(jīng)歷了梯次報廢的階段，相應(yīng)地，豐田在電池的回收利用方面做了很好的應(yīng)對，相關(guān)工作的時間軸如下： 1998年，累計銷量達到1.86萬輛，啟動廢舊鎳氫電池回收計劃 2009年，累計銷量達到225.7萬輛，在全球范圍內(nèi)銷售混合動力車輛的建立回收指導(dǎo) 2010年，延長電池回收協(xié)議，在有條件的地區(qū)確?；厥?2012年，進行電機稀土材料的回收 2013年，嘗試鎳氫電池梯次利用 圖3豐田混合動力汽車全球累計銷量（單位：千輛）豐田在不同地區(qū)執(zhí)行的政策并不相同，回收都是從銷量較大、實施較易的地區(qū)開始，先回收，實現(xiàn)有效儲存，然后達到一定量之后再進行處理利用。 總結(jié)一下，豐田的整個電池回收利用從以下流程展開： 1、建立回收網(wǎng)絡(luò) 日本本土是豐田的廢舊電池處理中心，對回收電池進行集中處理。豐田電池回收網(wǎng)絡(luò)的發(fā)力點是在經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)。 首先發(fā)布每輛混動車輛的應(yīng)急處理策略 通過零售網(wǎng)絡(luò)對廢舊電池進行回收 通過“以舊換新”方式從經(jīng)銷商處回收舊電池 這里需要說明一點，由于混合動力技術(shù)的演進，使得其電池系統(tǒng)的重量和性得到一定的保證，在經(jīng)銷商那里堆廢舊電池問題不大。如果是大的鋰電系統(tǒng)，并且還是廢舊的替換產(chǎn)品，那么勢必大幅增加相關(guān)存儲的難度和成本，不同性質(zhì)的鋰電放置在一起對于消防、存儲和運輸都有很大的差異性。所以這一點，對于純電動汽車的鋰電池而言，不具備可借鑒性。 圖4豐田的電池回收處理流程2.對回收電池進行評估 回收以后需要對電池進行評估： 對達到使用壽命需要退役的電池，通過豐田電池回收中心來進行退役電池的統(tǒng)一收集，建立了完善的電池收集網(wǎng)絡(luò)。對收集到的退役電池，通過對電池特性的診斷，分為三類進行處理： 1）進入維修體系：對電池進行充放電試驗和相關(guān)信息的讀取，如電池整體狀況良好，只是個別單體到達使用壽命，則對這些單體更換后重新組裝電池包，可以作為置換電池重新應(yīng)用于普銳斯汽車上。 2）梯次利用：通過檢測，如果回收電池還剩余規(guī)定容量，則可以進行梯次利用，應(yīng)用于分布式儲能電池系統(tǒng)，用來平抑、穩(wěn)定風(fēng)能、太陽能等間歇式可再生能量發(fā)電的輸出功率；或者應(yīng)用于微電網(wǎng)，實施削峰填谷，減輕用電負荷供需矛盾。 3）拆解：對于完全喪失再利用價值的電池，則對電池進行拆解和化學(xué)處理，完全回收鎳、鈷等金屬，用于生產(chǎn)新的電池，實現(xiàn)循環(huán)利用。 圖5檢測到底做了哪些實驗，還是采用歷史數(shù)據(jù)來分析，需要評估費用3.電池的拆解處理 2011年，豐田在日本與住友金屬合作，實現(xiàn)鎳的多次利用，能夠回收電池組中50%的鎳。豐田化學(xué)工程和住友金屬礦山為此配置了每年可回收相當(dāng)于1萬輛混合動力車電池用量的專用生產(chǎn)線。 2012年，本田與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作配置了類似的生產(chǎn)線，這條生產(chǎn)線可以回收超過80%的稀土金屬，用于制造新鎳氫電池。 在歐洲，豐田同時保持著與SNAM公司（法國）、優(yōu)美科（Umicore）集團（比利時）的合作關(guān)系，由后兩者分別對鎳氫電池和鋰電池進行回收。這個涉及到一定的量能和使用率，在電池系統(tǒng)到模組再到電芯的拆解過程中，很多的工作需要去完善。圖6拆解同一規(guī)格和不同規(guī)格電池的處理方式有差異 下面是細節(jié)的處理方法，后續(xù)研報再來詳細介紹。 圖7豐田的電池再處理循環(huán)體系4、梯次利用 鎳氫電池回收后的梯次利用豐田也做了一些嘗試。 2015年，豐田將凱美瑞混合動力車的廢舊電池用于黃石公園設(shè)施儲能供電，重新設(shè)計了儲能電池管理系統(tǒng)，208個凱美瑞電池可存儲85KWh電能，將電池的使用壽命延長了兩倍。 圖8整包做梯次，在小電池系統(tǒng)上，HEV/PHEV是必然的 反觀國內(nèi)新能源汽車動力電池的回收利用，一方面，國內(nèi)車企和車型太多了，簡單的把回收的責(zé)任全部交給一家家車企來完成，恐怕不太現(xiàn)實，相關(guān)的信息跟蹤會產(chǎn)生非常多的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的有效把控頗有挑戰(zhàn)性；另一方面，大的鋰電池系統(tǒng)，接近壽命結(jié)束周期后有很多的狀態(tài)，如果沒有數(shù)據(jù)支持，出現(xiàn)漏液和鋰晶枝內(nèi)部生成，與鎳氫電池的容量和危險性不同，不容易就地儲存，如果把責(zé)任分擔(dān)給各自的網(wǎng)絡(luò)、各自處理，一是沒效率，二是會產(chǎn)生新的混亂。 圖9信息跟蹤在電池回收中能起到多大的作用？值得思考！