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天津理工大學(xué)張聯(lián)齊:磷酸鐵鋰電池回收產(chǎn)業(yè)化還需做細(xì)分研究

   2017-11-22 電池中國網(wǎng) 19460
核心提示:  在剛剛落幕的2017第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)上,在回收及后市場分論壇上,天津理工大學(xué)
   在剛剛落幕的“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”上,在回收及后市場分論壇上,天津理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長張聯(lián)齊作主題演講,主要介紹了團(tuán)隊(duì)在磷酸鐵鋰電池拆解回收方面的一些進(jìn)展與挑戰(zhàn)。

  
  以下為張聯(lián)齊演講內(nèi)容:
  
  大家下午好!首先感謝組委會(huì)邀請我來做這個(gè)報(bào)告。我是來自天津理工大學(xué)的張聯(lián)齊,介紹一下我們發(fā)展史,我們是06年、07年就開始做這個(gè)東西,我們首先做手機(jī)類的電池,粉碎,用物理化學(xué)的方法做,鈷酸鋰電池,已經(jīng)很成熟了。到2012年、2013年,咱們國內(nèi)鋰電池出現(xiàn)新情況,動(dòng)力電池市場起來了。這時(shí)候我參與這種項(xiàng)目了,我本人并不擅長這個(gè)東西,我覺得電池做回收處理應(yīng)該跟以前不一樣了。我們以前就是小電池,可能路線跟大家以前的不一樣,萃取、分離比較容易。后來電動(dòng)汽車起來了,18650、軟包電池之爭,特斯拉采用了18650,18650成熟,是因?yàn)樗L歷史了,太成熟了。未來我們認(rèn)為大電池,像上百安時(shí)的可能就要應(yīng)用了。這時(shí)候回收路線可能就不同了,你看邦普、格林美研究電池拆解的工藝。磷酸鐵鋰的回收價(jià)值就少了,除了鋰以外,看不到別的有用的東西。萬向他們找到我們做這個(gè)東西,我們把萬向的電池軟包的選了一些,我們聯(lián)合力神把它的電池機(jī)械拆解,我們做的跟別的高校不一樣,我們要做一些設(shè)備,這可能是很多企業(yè)對我們比較感興趣的地方,但也不適合我們學(xué)校做。因?yàn)槲覀儗W(xué)校是做基礎(chǔ)比較好的,我老是聲稱我們做的不太好,是另外一個(gè)老師給做的,我們提路線,他來給我們設(shè)計(jì)這個(gè)東西。我們在這方面還獲過獎(jiǎng),做了大概有十年的歷史,也發(fā)了一些文章,也有專利,跟萬向、力神做了兩年,聲稱是一天能處理一百公斤電池的示范線。
  
  今天主要介紹磷酸鐵鋰電池,像鈷酸鋰很早的,技術(shù)路線很成熟了,不用再講了。講磷酸鐵鋰怎么處理,分六個(gè)部分,第一研究背景,大家都很清楚。從國家戰(zhàn)略講,能源危機(jī),環(huán)境污染問題,涉及到我們的發(fā)展策略問題,能源環(huán)境污染問題,我們國家各種各樣的規(guī)劃,核心是動(dòng)力電池的規(guī)劃路線,像2015年到50萬輛,咱們中國雖然沒做到,2015年底做到三分之一。網(wǎng)上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),已經(jīng)到三四十萬輛了。還有一個(gè)更大的,對我們車來講,電池占它的十分之一,兩百多公斤。網(wǎng)上不知道誰寫的,有這么多電池要處理的,我們怎么辦?現(xiàn)在是不是電池回收企業(yè)的春天要來了?我問問豪鵬,他說這兩年剛開始賺錢,因?yàn)殇囐F了,鈷貴了,以前不太賺錢?,F(xiàn)在很多企業(yè)布局要干這個(gè),我覺得跟電池多,還有國家補(bǔ)貼,還有材料費(fèi)漲價(jià)都有關(guān)系。
  
  還有對天津來講,天津市政府給我們支持,磷酸鐵鋰退役以后一個(gè)是污染,一個(gè)是不安全,都是需要處理的。磷酸鐵鋰電池,有很多跟我們做類似路線的,就是純拆解。以前是對鎳鈷沒問題,到了磷酸鐵鋰,就沒有一個(gè)好的完整的技術(shù)。我們選的電池,我們?yōu)槭裁匆ι瘛⑷f向合作呢?它的電池將來標(biāo)準(zhǔn)化,十有八九由他們大電池廠家來做,我們拆了一個(gè)包,拆了一個(gè)方形鋁殼。大家還是很多人感興趣,豪鵬對我們方案很感興趣,讓我們出方案。硬殼電池拆是很難拆的。
  
  怎么處理電池路線?很多企業(yè)也這樣干,把電池弄完以后放電,你要拆解,實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化拆解的一個(gè)設(shè)備,我們以前用石灰石,現(xiàn)在用洗堿浸泡?,F(xiàn)在做的這些企業(yè)都是這樣干的,把各種外殼、底殼還有電芯分出來,分出隔膜、正極、負(fù)極片,這個(gè)處理涉及機(jī)械過程、物理過程。現(xiàn)在大家很多高校也干這個(gè)事情,可行不可行,現(xiàn)在有企業(yè)對這個(gè)也感興趣。跟市場跟各方面都有關(guān)系,至少現(xiàn)在還沒起來。電解液我們也沒繼續(xù)處理,我們能做的事情,就是把它拆開,完全分離,量多了就會(huì)產(chǎn)生價(jià)值。這是我們整套的工藝,從放電到拆解的過程,怎么分離,把廢料分出來。
  
  右邊是我們做方形LEP電池,達(dá)到一些指標(biāo),我們回收率還挺高的。如果產(chǎn)業(yè)化,還得繼續(xù)做一些研究,要細(xì)分。包括除濕都要做。這是我們跟萬向做的一套示范系統(tǒng),這個(gè)視頻是我們自己把方形鋁殼電池拆解,很慢,基本實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自動(dòng)化拆解過程,主要是對力神電池。
  
  還有正極廢料再生研究,電池經(jīng)過長期使用后,充放電容量會(huì)降低,最終不能滿足使用的要求。650度的時(shí)候,我們看處理過程,這個(gè)性能基本上能趕上原來我們新的材料。大概的過程,這個(gè)小圖顯示的,這個(gè)形貌還有區(qū)別,比如300一直到600到800的過程,是有區(qū)別的。粒度變化也是有的,通過我們處理以后,這個(gè)粒度跟原來新的磷酸鐵鋰電池是比較類似的,容量少一點(diǎn),沒少太多。
  
  循環(huán)性能也沒問題,阻抗就不用看了,發(fā)文章給大家解釋解釋為什么好。負(fù)極廢料,一般情況下,很多文獻(xiàn)說負(fù)極不會(huì)循環(huán)破壞,重新組裝以后沒問題。我們試了試還是有問題的。我們選600度燒一些東西,為什么選600度呢?因?yàn)楦鰺岱治鲇嘘P(guān),把一部分粘結(jié)劑、增稠劑去掉。這個(gè)圖做了一個(gè)碳包覆,前面是光加熱,后面做了一個(gè)碳包覆,跟咱們生產(chǎn)石墨的過程差不多。處理完以后,形貌的變化,包不包括微型碳的問題,跟我們正常研究過程是一樣的。包括對它的振實(shí)密度做了比較。如果處理溫度低,容量低,處理溫度高,可能性能就比較正常了。
  
  電解液很復(fù)雜,我們就想能給它分離出來,能造成不污染這就是成功。我可以把含鋰的部分賣給天齊鋰業(yè),不能讓它流失,不能亂跑,不能進(jìn)到環(huán)境里面,包括廢氣不能讓它跑掉。這個(gè)我們沒詳細(xì)研究,不是那么完全準(zhǔn)確。紅的是我們加了一個(gè)紅墨水,通過溢流辦法把它分出來,這是我們一個(gè)初步的想法,可以實(shí)現(xiàn)分離。分完以后,可以進(jìn)行蒸餾,可以賣給公司,一樣值錢。
  
  我們對這個(gè)項(xiàng)目初步的一個(gè)總結(jié),我們認(rèn)為這個(gè)路線是可行的。小規(guī)模示范,從整個(gè)電池拿來以后放電,然后拆解,怎么分開,純度達(dá)到什么程度,材料怎么處理,包括電解液,包括廢氣,我們也稍微檢測一下,確實(shí)沒異味。第二個(gè),這個(gè)東西用了以后,最好跟電池廠結(jié)合來做,可能有一定價(jià)值。材料廠好材料他不一定能做的好,做這種材料可能有問題。像格林美和邦普合并搞了一個(gè)企業(yè),這也是一條路線。問題你得有貨源,上哪找電極,跟回收渠道都有關(guān)系。無論如何,這個(gè)事情是需要做的,你不可能不管,國家不允許你不管,將來補(bǔ)貼也會(huì)有的?,F(xiàn)在是不是回收企業(yè)的春天來了?我覺得有可能,因?yàn)楝F(xiàn)在鋰貴了,鈷貴了,賺錢了,電池產(chǎn)量越來越大了,電動(dòng)汽車已經(jīng)這么多規(guī)模出來了,電池往哪放,壞了怎么辦?梯次利用,好電池做儲(chǔ)能都不一定能做好,處理就找到回收企業(yè)了,回收企業(yè)就高興了,有可能賺錢了。我就講到這兒,謝謝大家。
  
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