锂电池的回收与再生

  在经济和环保的追求下,近年来锂电池的生产和需求都有所增长。退役的锂电池被称为高品位矿山,加上原材料的价格和开采,所以回收价值是显而易见的。本文还提到了一些专门从事该行业的公司的一些回收流程和案例。

  全球需求和占比双双上升

  受益于全球节能减排趋势和欧盟碳排放协议,2018年后全球锂电市场进入需求快速发展期。根据德勤数据,2017年至2020年,全球锂电需求离子电池持续上升,年复合增长率达到22.17%,其中动力电池装机量占比提升近18个百分点。2020年全球锂离子电池需求量达到279GWh,动力电池占比达到54.5%。

  预计随着全球电动汽车普及率不断提高,2021-2025年34.4%的年复合增长率为34.4%,2025年全球锂电池整体需求量将达到1223GWh,电力电池占75.2%。

  也就是说,全球锂电池需求量和动力电池占比都将稳步上升。

2017-2025年 全球锂离子 需求(安装量)及预测(单位∶GWh,%)

   锂电池原材料价格居高不下

  锂电池的原材料主要有正负极材料、电解液、隔膜和流体等。其中,正极材料是锂电池最关键的原材料,包括碳酸锂和氢氧化锂。2020年以来,电池级碳酸锂出厂价从最低每吨6502美元上涨至27093美元以上;氢氧化锂市场成交价从最低的6657美元/吨上涨至26319-27867美元/吨之间。(根据中国网站2021年11月)

  高品位金属矿山

锂电池组件

   锂离子电池(LIB)中含有大量的Co、Li、Mn等有价金属,可以说废LIB是一种高品位的金属矿。六氟磷酸锂易分解,分解代谢物与水蒸气结合生成氢氟酸。同时,有机电解质容易分解成甲醛和酮类等有害气体,严重威胁人们的身体健康。从资源回收和环境保护的角度来看,废旧锂离子电池的回收利用意义重大。

  随着电动汽车的普及开始爆炸式增长,曾经为这些汽车提供动力的废旧锂离子电池也开始爆炸式增长。合理处置退役锂电池可以促进可再生和可持续能源的发展。这里重点介绍从铝箔和铜箔中分离电极材料的方法。

  方法介绍

  1 ) 分离收集液和电极材料的方法

使用 DMF 回收正极材料的过程

  2)通过加热将铝/铜箔与电极材料分离

焚烧和冲击释放电极材料的实验装置

 

低温熔盐分离正极材料与完整铝箔的方法流程图

  3 ) 用机械方法从电极材料中分离铝/铜箔

  锂离子电池回收再生市场动态

  红木材料

  Redwood Materials 是由特斯拉联合创始人 JB Strawbel 创立的合资企业。自 2017 年以来,该公司建立了两家工厂,目前处理附近松下和特斯拉工厂的所有废弃和有缺陷的电池。Redwood Materials 可以回收电池中 95% 至 98% 的镍、钴、铝、石墨和超过 80% 的锂。这些材料大部分被卖回松下以制造新的特斯拉电池。最近,Strawbel 与亚马逊合作处理这家零售巨头的电池。

  普里莫比斯有限公司

  2020年8月,澳大利亚新金属与德国冶金设备供应商西马克集团有限公司签署协议,成立合资企业回收锂离子电池。这家名为Primobius GmbH的合资企业将使用新金属回收技术从废弃电动汽车和消费电子产品中回收锂、镍、钴和其他材料。

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