鉅大LARGE | 點擊量：1937次 | 2022年03月23日
動力鋰離子電池回收硬核技術流!干濕法拆解梯級利用利潤空間計算大盤點
前文中我們已經提到了動力鋰電池回收的巨大空間，這篇重要講電池回收目的和技術路線。
之所以要對動力鋰電池進行回收，重要由兩部分驅動：一是環保性，二是經濟性。
電池中含多種有害物質，隨意廢棄將對生態萌生巨大影響。
大量的退役電池將對環境帶來潛在的威脅，尤其是動力鋰電池中的重金屬、電解質、溶劑及各類有機物輔料，假如不經合理處置而廢棄，將對土壤、水等造成巨大危害且修復過程時間長、成本高昂，因此回收需求急切。
鋰離子電池里面通常含有的物質如下表格，依據2011版美國有害物質列表數據，Ni、Co、磷化物得分超過1000，被認為是高危物質。假如廢舊鋰離子電池采取一般的垃圾解決辦法（包括填埋、焚燒、堆肥等），其中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬以及無機、有機化合物必將對大氣、水、土壤造成嚴重的污染，具有極大的危害性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
廢舊鋰離子電池中的物質假如進入生態，可造成重金屬鎳、鈷污染（包括砷），氟污染，有機物污染，粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質及其轉化產物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶劑及其分析和水解產物，如DME、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物質，可造成人身傷害，甚至死亡。
電池材料回收的經濟價值，重要則在于材料再生價值和能量價值再挖掘。
這包括了三個方面：1、鋰離子電池在高端用電器上退役以后，仍舊可以滿足部分低端用電器的需求，通常是電動玩具、儲能設施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰離子電池更多的價值，特別是退役動力鋰離子電池；2、即使電學性能無法滿足更深層次的使用，但其中所含有的Li、Co、Cu等相對稀有的金屬仍舊具有再生價值；3、由于部分金屬還原耗能與金屬再生能量存在巨大差異，如Al、Ni、Fe，導致金屬回收具有能耗上的經濟價值。
不同類型鋰離子電池含有不同種類金屬及其比例，1噸傳統消費類的鈷酸鋰離子電池中對應約170公斤鈷金屬，而在銅、鋁、鋰方面，含量大都相近。因此，總體來看鈷酸鋰離子電池的回收價值將大于其余類別，如磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。
電芯在動力鋰電池成本中占比達到36％，若扣除毛利則電芯占比高達49％；在消費類電池中電芯成本占比更高。而在電芯中，富含鎳鈷錳等金屬元素的正極材料的成本占到了45％。
目前，資源化回收過程包括預解決和后續解決兩個階段。
預解決是將廢舊鋰離子電池放入食鹽水中放電，除去電池的外包裝，去除金屬鋼殼得到里面的電芯。
電芯由負極、正極、隔膜和電解液組成。負極附著在銅箔表面，正極附著在鋁箔表面，隔膜為有機聚合物；電解液附著在正、負極的表面，為LiPF6的有機碳酸酯溶液。
后續解決環節是對拆解后的各類廢料中的高價值組分進行回收，開展電池材料再造或修復，技術辦法可分為三大類：干法回收技術、濕法回收技術和生物回收技術。
干法回收技術是指不通過溶液等媒介，筆直實現各類電池材料或有價金屬的回收技術辦法，重要包括機械分選法和高溫分熱解法。
干法熱修復技術可對干法回收得到的粗產品進行高溫熱修復，但產出的正、負極材料含有一定雜質，性能無法滿足新能源汽車動力鋰電池的要求，多用于儲能或小動力鋰電池等場景，適合磷酸鐵鋰離子電池。
火法冶金，又稱焚燒法或干法冶金，是通過高溫焚燒去除電極材料中的有機粘結劑，同時使其中的金屬及其化合物發生氧化還原反應，以冷凝的形式回收低沸點的金屬及其化合物，對爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學辦法等進行回收?；鸱ㄒ苯饘υ系慕M分要求不高，適合大規模解決較復雜的電池，但燃燒必定會萌生部分廢氣污染環境，且高溫解決對設備的要求也較高，同時還要新增凈化回收設備等，解決成本較高。
濕法回收技術是以各種酸堿性溶液為轉移媒介，將金屬離子從電極材料中轉移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來，重要包括濕法冶金、化學萃取以及離子交換等三種辦法。
濕法回收技術工藝相比較較復雜，但該技術對鋰、鈷、鎳等有價金屬的回收率較高；得到的金屬鹽、氧化物等產品，高純度能夠達到加工動力鋰電池材料的品質要求，適合三元電池，也是國內外技術領先回收公司所采用的重要回收辦法。
生物回收技術重要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現目標組分與雜質組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。目前生物回收技術尚未成熟，如高效菌種的培養、培養周期過長、浸出條件的控制等關鍵問題仍有待處理。
當前回收效率更高也相對成熟的濕法回收工藝正日漸成為專業化解決階段的主流技術路線；格林美、邦普集團等國內領先公司，以及AEA、IME等國際龍頭公司，大多采用了濕法技術路線作為鋰、鈷、鎳等有價金屬資源回收的重要技術。
濕法技術進行有價金屬回收后再造得到的正極材料，其比容量這一關鍵性能指標均優于干法技術修復后得到的正極材料。
關于三元電池來說，相較于磷酸鐵鋰，它的電池壽命較短，三元材料電池80％循環壽命僅為800－2000次，且安全性存在一定風險，不合適用于儲能電站、通信基站后備電源等使用環境復雜的梯次利用范疇。
但三元動力鋰電池由于含有鎳鈷錳等稀有金屬，通過拆解提取其中的鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁、石墨、隔膜等材料，理論上能實現每噸約莫4．29萬元的經濟收益，具備經濟可行性。
以三元523電池為例，每噸三元電池鎳、鈷、錳、鋰含量約為96、48、32、19千克，目前市場上鎳、鈷、錳的均勻回收率可以達到95％以上，鋰的回收率在70％左右，金屬鋰、鈷、電解鎳和電解錳的市場價格分別為90萬元／噸、48萬元／噸、10萬元／噸和1．7萬元／噸。
動力鋰電池回收加工出來的硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳等金屬鹽，可持續出產解決加工出三元前驅體，具有分明的增值空間。
以硫酸鎳的加工為例，通過廢舊動力鋰電池回收解決每噸鎳的成本在4萬元以下，而筆直通過鎳礦加工的成本在6萬元以上。通過資源化回收獲得金屬原料的成本低于筆直從礦產開發的成本，三元電池的資源化回收具有降低成本的意義。
考慮到三元電池回收公司在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態再銷售給下游公司，銷售價格應當低于純金屬形態的市場價格，因此假設按市價70％的比率折價銷售，則三元電池的拆解收益為34000元／噸，因此到2023年僅三元電池的拆解市場規模預期可達54．1億元。
成本費用方面，三元電池回收成本重要由加工成本、各類費用和稅費構成。
其中，加工（成本粗略估算）的構成重要有：
材料成本（廢舊電池、液氮、水、酸堿試劑、萃取劑、沉淀劑等）20000元／噸；
燃料及動力成本（電能、天然氣、汽油消耗等）650元／噸；
環境治理成本（廢氣、廢水凈化以及廢渣、灰燼解決）550元／噸；
設備成本（設備維護費、折舊費）500元／噸；
人工成本（操作、技術、運輸人員等工資）400元／噸。
分攤的管理人員工資等管理費用和銷售人員、包裝等銷售費用約400元／噸；增值稅、所得稅4000元／噸。則三元電池的拆解成本合計為26500元／噸，按上述收益34000元／噸計算，拆解利潤為7500元／噸，從上表也可以看出2023年對應凈利潤空間料將超10億元。
通過原料回收，鎳鈷錳等金屬元素可實現95％以上的回收率，經濟效益顯著。經由資源化回收，可以加工出鎳、鈷、錳及鋰鹽，甚至進一步產出三元正極材料及前驅體，筆直用于鋰離子電池電芯制造，具有構建產業鏈閉環的重大意義。
