三元锂电材料资源循环与高值转化技术总结.docx

退役三元锂电材料资源循环与高值转化技术总结 一、开发背景 退役的三元锂离子电池材料中含有 Li、Ni、Co 等有价 金属，回收经济性良好。完整的湿法回收三元有价金属流程， 每一个工序都包含多种处理方法，各有优缺点，目前回收技 术回收有价金属具有较高的回收率和纯度。从工业化的角度 考虑，在湿法回收的预处理阶段，碱溶法更容易进行大规模 正极活性材料收集；在浸取有价金属的阶段，硫酸酸浸法操 作简单，浸取时间短及成本低，适用于工业化生产；最后有 价金属的分离提取及再合成阶段，以成熟的沉淀法获取三元 前体并进一步固相法合成三元材料，减少各元素萃取分离步 骤，实现有价金属的高效回收。湿法回收的整个过程核心是 有价金属的浸取和化学纯化过程，如何将固体形式的有价金 属转移到溶液中，得到较高的浸取效率，从而保持有价金属 后续的高回收率，同时减少其他杂质的引入，得到纯度高的 产品。 二、技术措施 按照符合绿色、循环、可持续发展的理念，针对不同类 型的退役动力锂离子电池，重点突破筛选分类、拆解和梯次 利用等行业瓶颈难题，实现退役锂电池的回收再利用；针对 彻底失效的退役动力电池，将失效后的电芯进行高效破碎、 梯级分离，制备出电池级镍、钴、锂等高值产品，从而实现 退役动力电池的梯次利用可以实现资源利用的最大化。主要 技术指标：1、梯次利用电池：满足储能、5G 基站、低速车 使用电池要求；2、可回收电池：（1）2I2（A）放电：电池 组放电容量不低于初始容量的 95%；（2）低温放电：电池组 放电容量不低于初始容量的 70%；（3）高温放电：电池组放 电容量不低于初始容量的 90%。3、退役锂电中镍钴锰锂的 回收率：有价金属 Ni、Co、Mn、Li 综合回收率分别大于 98%、98%、98%、90%；4、回收镍镍锰锂产品：（1）电 池级硫酸钴： Co≥21%；（2）电池级氯化钴： Co≥24.2%； （3）电池级碳酸锂：碳酸锂≥99.5%；（4）电池级硫酸镍： Ni≥22%；（5）电池级四氧化三锰：Mn≥71%，所有高值产 品满足电池级产品的要求。 三、技术创新性 （1）创新性提出了一套于协同机器人的人-机动力电池 的智能化拆解系统，通过模块化设计实现空间灵活布局；实 现模组焊点自动拆解，降低人工拆解风险，自动化和智能化 水平高。 （2）创新性提出了退役电池一致性管理解决方案，通 过对单体电芯在线进行电池内阻、电池容量、开路端口、工 作电压等检测，实现在线自动编码分组；优化了BMS 系统， 有效减少单体电池不一致性的影响，实现系统温度、充放电 流、电压的在线检测和远端通讯传输。 （3）创新性提出了靶向有价元素精准分离及回收工艺， 实现逐级定向精准分离，简化工艺流程，从而提高了资源化 利用率和清洁制造水平。 （4）全过程精准控污—开发了除氟剂、除磷剂及废水 深度除磷、除氟核心工艺及成套装备。 知识产权：技术获得发明专利 5 件，实用新型 5 件，在 申请发明专利 3 件。 四、推广应用前景 我国是全球最大的新能源汽车产销国，随着动力电池退 役潮的逐渐来临，其能否进行经济可行、安全环保的科学处 置，将成为制约新能源汽车健康有序、可持续发展的关键因 素。退役三元动力锂电池拆解回收市场规模预测，到 2023 年，仅三元电池的拆解市场规模就可达 54.1 亿元。通过拆 解回收，镍、钴、锰等金属元素可实现 95%以上的回收率， 经进一步的资源化，可以生产出镍、钴、锰及锂盐，以及三 元正极材料及其前驱体，将产品直接用于锂电池电芯制造， 有利于闭环产业链的构建。随着未来三元正极材料及其前驱 体的发展趋势，将产品直接用于锂电动力锂电池的大规模报 废以及回收渠道正规化、合理化，动力电池回收处理企业将 能在动力电池回收板块中获取日益增长的利润。退役动力电 池的梯次利用可以实现资源利用的最大化，符合绿色、循环、 可持续发展的理念。其使用场景丰富，市场空间巨大，在利 用得当的前提下，可以创造很大的经济价值。 五、技术成果鉴定情况 2022 年 9 月 9 日，召开了“退役三元锂电材料资源循 环与高值转化技术”科技成果鉴定会。鉴定委员会听取了技 术研制总结、产品检测、科技查新和用户使用等报告，审查 了相关资料，经讨论，形成以下鉴定意见： 1、提供鉴定的文件资料齐全、规范，符合鉴定要求。 2、项目开发了人-机协同退役动力电池的智能化拆解系 统，提高了自动化、智能化水平；自主设计了退役电池一致 性管理解决方案，实现系统温度、充放电流、电压的在线检 测；开发了镍、钴、锂、锰元素精准分离及回收工艺，提高 了资源化利用率和清洁制造水平。项目在工艺和装备上有创 新，相关技术获得发明专利 5 件，申请发明专利 3 件，技术 处国内领先水平。 3、技术转化产品经深圳市优瑞特检测技术有限公司检 验