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朱國才:看好磷酸鐵鋰正極材料回收市場需要技術(shù)創(chuàng)新

時間:2017-04-05 14:03來源:電池聯(lián)盟 作者:冉芬
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      電池聯(lián)盟(冉芬 北京報道) 在3月29日至30日舉辦的“2017第五屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術(shù)研討會”上,清華大學(xué)朱國才教授做了題為《磷酸鐵鋰正極材料回收再利用》的主題演講。
 
朱國才介紹說:
電池正極材料回收包括邦普、格林美等骨干企業(yè)都在做工作,并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但磷酸鐵鋰回收、產(chǎn)業(yè)化比較晚,現(xiàn)在這些大型企業(yè)還沒有介入,我了解的情況是至少有三四家小型企業(yè)在去年4月份以后開始產(chǎn)業(yè)化,并且是有經(jīng)濟效益,他們是如何產(chǎn)生經(jīng)濟效益的?
首先我們對磷酸鐵鋰電池的發(fā)展及回收價值進行分析:我國電動汽車近幾年的爆發(fā)式增長速度,電池作為電動汽車關(guān)鍵部件,用量越來越大,早期的一些電池,從去年開始已經(jīng)到了報廢期了。比如說有的已經(jīng)超過三年或者是五年以上,所以必須在回收,才能保證電動汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在早期的動力電池,包括公交車的電池,基本上都是磷酸鐵鋰。所以磷酸鐵鋰在電池中是早期主要的動力電池,三元動力電池報廢還沒有完全到期,但是磷酸鐵鋰已經(jīng)有很多企業(yè)到期了,我們必須做這個工作。
去年的磷酸鐵鋰生產(chǎn)量,就是正極材料的生產(chǎn)量有7.08萬噸,有人說5.7萬噸,這可能統(tǒng)計的途徑不一樣造成的。出于安全的考慮,現(xiàn)在車用的電池正極材料磷酸鐵鋰,尤其在電動客車方面目前的情況來說65%以上都是用磷酸鐵鋰的電池的。
磷酸鐵鋰的電池里面除電解液外,主要還是磷酸鐵鋰的正極粉,所以關(guān)于其他的鋁箔或者人造石墨等都有不同的回收途徑,現(xiàn)在都有一些不同的解決方案。
這里我主要是談一下正極材料回收的問題:磷酸鐵鋰正極,剝離下來的正極片,剛才大家都在講二次利用,包括梯次利用,但是梯次利用完了以后它還是要進回收的,必須把這個問題解決好。
實際上現(xiàn)在從去年開始,電池拆解已經(jīng)形成了行業(yè)的,尤其是很多做回收私人企業(yè),包括正極片和負(fù)極片可以單獨分開,磷酸鐵鋰的正極片去年4月份之前,鋰正極片在二千元以下,直接可以到市場上買得到。但是,到去年年底的時候就漲到八九千元了。碳酸鋰現(xiàn)在價格漲到每噸13萬元以上,一噸磷酸鐵鋰正極片可以回收差不多100多公斤碳酸鋰,一般為140公斤至160公斤之間,有1萬多塊錢,目前的情況是只回收鋰,變成碳酸鋰就賣掉,企業(yè)還是可以掙錢的。去年上半年有企業(yè)一天處理10多噸原料,每天賺10萬多塊錢。現(xiàn)在正極片的價格在上漲,而磷酸鐵鋰正極片里面鋰含量為3.5-4%的量,同時正極片中鋁含量為15%,直接拆下來也是可以賣的。但隨著原材料價格上漲,企業(yè)利潤逐漸下降。
另外,有機物和隔膜在處理過程里面燒掉就不回收了,但是磷酸鐵鋰粉非常有價值,按分子式算的鋰含量4.4%,磷酸鐵95%點多,如果把磷酸鐵回收回來又作為電池的前軀體,可以進一步增值。因為做磷酸鐵鋰現(xiàn)在的工藝為兩步法,也就是磷酸鐵前軀體跟碳酸鋰一燒,就可以得到磷酸鐵鋰產(chǎn)品。
根據(jù)企業(yè)的一些實際情況簡單算了一下價格。鋁的回收大概值1600元,實際上目前企業(yè)大概能夠回收140公斤的碳酸鋰,如果按12萬算有1.3萬元。
現(xiàn)在鹽酸法處理的成本,包括前處理的成本、工資,是在4千塊左右,按照現(xiàn)在的價格,企業(yè)的利潤大概是每處理1噸可以賺3千塊。所以如果技術(shù)進步了,把磷酸鐵能夠也回收,企業(yè)利潤還有很大提升的空間。
現(xiàn)在湖南的一家小型企業(yè),收回來的都是打包的正極片,磷酸鐵鋰跟鋁片是在一起的,直接打包,就可以運回來,這是沒有問題的。他們現(xiàn)在的工藝只有簡單的通過一個破碎,然后分選,實際上鋁片沒有分得很干凈,這樣在后面浸出過程還得處理,同時酸耗也會高一些,浸出、過濾,然后碳酸鹽沉淀就變成碳酸鋰了,工業(yè)非常簡單,即使這么簡單的一個工藝還是掙錢的。因為鋰價現(xiàn)在非常高,如果要進一步提高利潤,必須依靠科技創(chuàng)新。
根據(jù)現(xiàn)有的情況,我們就做自己的一些創(chuàng)新性的工作,在此做個介紹:第一方面,我剛才一再強調(diào)的,磷酸鐵沒有得到回收,因為現(xiàn)在回收正極片的價格老在漲,磷酸鐵鋰回收企業(yè)利潤就越來越低了,所以企業(yè)必須做科技創(chuàng)新才能提高企業(yè)利潤。通過熱預(yù)處理將正極片中鋁與磷酸鐵鋰粉分開,不需要堿處理,可以降低成本。
第二個工作為磷酸鐵鋰溶解過程采用硫酸,不需要加任何氧化劑的一個處理工藝,我們能夠得到的鋰的溶出率和磷酸鐵的溶出率都非常高。沉淀得到粗制磷酸鐵,但粗制磷酸鐵電性能不好,需要進一步處理;沉淀磷酸鐵后進一步回收鋰。第三個創(chuàng)新是:粗磷酸鐵經(jīng)過精制后可得到磷酸鐵前驅(qū)體產(chǎn)品,制出的電池容量可以達(dá)到160毫安時/克,完全可以回用作為電池原材料使用。目前磷酸鐵前驅(qū)體的價格約2.8萬元,而粗品處理成本在1000元/噸以下,因此具有很好的經(jīng)濟價值。目前我們正在與企業(yè)何盡快將其產(chǎn)業(yè)化,為整個行業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。
 
最后總結(jié)是:電動汽車的爆發(fā)式增長,磷酸鐵鋰電池是具有回收價值的,如果是能夠把電池回收這塊做起來,實際上也間接降低了整個行業(yè)的成本,也就是說包括鋰也好、磷酸鐵也好,我的成本都不可能往下降,一降下來的話,我整個電池本身的成本就會往下降,這樣的話也利于整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
磷酸鐵鋰正極材料回收從工業(yè)上來說還處于初期階段,希望通過我們創(chuàng)新性的工作,也通過和企業(yè)的合作,能夠把綜合回收做起來,不但可以做成電池的碳酸鋰和磷酸鐵鋰,也直接可以做成電池材料。因此通過科技創(chuàng)新,磷酸鐵鋰回收市場具有很好的前景。
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