電池聯(lián)盟(冉芬 北京報(bào)道) 在3月29日舉辦的“2017第五屆汽車動(dòng)力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術(shù)研討會(huì)”上,清華大學(xué)徐盛明教授做了題為《基于功能材料導(dǎo)向的鎳鈷廢料循環(huán)利用研究》主題演講。
徐盛明說(shuō):
我現(xiàn)在給大家講三個(gè)方面的工作:
第一,典型的鎳鈷廢料的處理。
鎳鈷是我們國(guó)家很重要的戰(zhàn)略技術(shù)資源,其實(shí)鎳鈷,特別是鈷,我們國(guó)家90%的鈷都是來(lái)自于非洲等其他的國(guó)家,現(xiàn)在我們的鋰離子電池,剛才上午在北京市科委討論鋰離子電池回收的問(wèn)題,光北京市去年就有11萬(wàn)輛電動(dòng)汽車,我們相當(dāng)部分的鎳鈷催化劑,總之鎳鈷的回收具有重要的意義。
其實(shí)國(guó)內(nèi)外對(duì)鎳鈷的回收做了大量的工作,有很多,包括我們各種各樣的工藝,直接溶煉等等,主要側(cè)重點(diǎn)是貴金屬的回收,主要包括鎳、鈷等回收,實(shí)際上采用了很多廢催化劑,主要就是含有硫化物等,沒(méi)有這么利用,我后面會(huì)簡(jiǎn)單的帶一句,這是兩個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。
現(xiàn)在我們想要做的工作是什么呢,我向大家介紹的,就是以廢鋰離子電池和廢催化劑,首先通過(guò)預(yù)處理,剛剛不是有很多老師都講了,怎么能把它預(yù)處理好,把它工業(yè)化拓開,我們系統(tǒng)開發(fā)包括廢催化劑等等,我們以資源整體回收利用作為考慮,我們專家也提到了鋰的回收,我這個(gè)項(xiàng)目相當(dāng)來(lái)說(shuō)沒(méi)有講很大的范圍,每一個(gè)小的,大家整個(gè)回收的過(guò)程貫穿一下,因?yàn)樵鲜?008年我們轉(zhuǎn)讓給邦普以后,2009年投產(chǎn)。
我們從科學(xué)性上來(lái)講,構(gòu)建一個(gè)鎳鈷廢料深度的預(yù)處理,獲得活性物質(zhì),從標(biāo)準(zhǔn)組份的分配、提取,這是功能材料的導(dǎo)向。其次解決這個(gè)過(guò)程的問(wèn)題,首先從科學(xué)問(wèn)題的去化,用這些手段解決這些科學(xué)問(wèn)題,重點(diǎn)解決幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工作,從而構(gòu)建一個(gè)鎳鈷廢料中的有價(jià)金屬高效提取的體系。因?yàn)檫@兩個(gè)是國(guó)家的重點(diǎn)項(xiàng)目。
第二,簡(jiǎn)單介紹一下我們廢舊鋰離子電池的預(yù)處理它的一些材料制備的情況。目前雖然有很多很多的方法,但是提取的時(shí)候有一些問(wèn)題,用PVDF把正極材料黏附在一起了,負(fù)極也是用碳什么黏附在一起,以前一般來(lái)說(shuō)用堿來(lái)處理,我們有很多專利,因?yàn)镻VDF還有DMF等等這些溶劑是非常好的,但是溶了以后就黏呼呼的沒(méi)法再用,成本也高,并且PVDF這些玩意是極性很高,除了鐵不溶以外,所有的全都溶。這樣我們成本就不用高,一定要用,剛剛我們王總說(shuō)有一些方法,我也不辦工廠,也不深究這些東西,我就講我們好多年前做的工作說(shuō)一下,后來(lái)發(fā)表了。
這個(gè)流程,像鋰離子電池鎳氫的,現(xiàn)在燃料油很多成本,另外剛開始在邦普建立的時(shí)候轉(zhuǎn)讓給邦普的時(shí)候,也是用了10%左右的氫氧化鈉溶掉,但實(shí)際上溶掉過(guò)程中間,溶了我們講相當(dāng)于我們和面條一樣,面多了加水,水多了加面,不過(guò)揉面的時(shí)候就是這樣反而不行,這樣我們消耗大量的酸堿,堿加多了我們要用酸堿中和,這樣不合適。氫氧化鋁出來(lái)以后我們堆了一房子,看起來(lái)非常白,很白的氫氧化鋁,但很遺憾,當(dāng)時(shí)我那個(gè)同學(xué)在科力清(音)做老總,我們不要錢,拉走,最后拉走以后,說(shuō)做了阻燃劑氫氧化鋁,他說(shuō)不行,這個(gè)玩意好像重金屬出來(lái)的,好像一檢測(cè)重金屬不太合格,滿足不了建筑的要求,所以沒(méi)有辦法了,最后想的不能溶掉了。
另外我們看一下,以前特別是我們的三元材料,以前我們做的時(shí)候是沒(méi)有回收鋰的,現(xiàn)在鋰去年最瘋狂的時(shí)候到了17萬(wàn)/噸,14萬(wàn),現(xiàn)在13萬(wàn)/噸,所以現(xiàn)在用那些東西萃取之類的都搞了,所以成本大概3萬(wàn)多,他們也能賺錢,所以在幾個(gè)鹽湖上弄,假如我們要按照工信部發(fā)展500萬(wàn)新能源汽車的話,我們國(guó)家是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,F(xiàn)在我們拿特斯拉亂一下,我們?nèi)N主要金屬的含量,一輛車大概45公斤的碳酸鋰,另外還有11公斤的鈷,我們中國(guó)的鈷儲(chǔ)量才4萬(wàn)噸可開采的,所以是沒(méi)有辦法用的,另外中國(guó)的石墨是比較多的。
相似元素的分離成本還是比較高的。我們現(xiàn)在的工藝,為什么以前大家都采用的比較高,因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在產(chǎn)生的工藝都是分離的工藝,這樣我們分離一次至少要6千以上的成本,就是一個(gè)一個(gè)的,所以現(xiàn)在,當(dāng)然我們?cè)趺茨鼙荛_這個(gè)工藝。
現(xiàn)在看看我們預(yù)處理的結(jié)果怎么樣,我們做的很多工作都發(fā)表了。
正極集流體,因?yàn)橐郧拔覀儾恢涝趺磥?lái)燒,最后我們想了想,深層次的,一般工廠就把它弄出來(lái)燒一下、試一下,再燒一下、試一下,因?yàn)檫@個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)不太精確,我們想從理論上把它弄一下,大概需要多少溫度,它的產(chǎn)物是什么。按照TG—MS的測(cè)試分析,測(cè)具體成份是什么,我們照一下照片大概是什么,包括我們的溫度怎么樣,實(shí)際上溫度肯定不能到600度,時(shí)間也不能小于太長(zhǎng),假如我們弄完以后,把它搞完以后振動(dòng)振動(dòng),得出就是非常漂亮的,現(xiàn)在邦普公司鋁箔、銅箔90%都賣掉了,這就是我們核心的,正極的、負(fù)極的。得出的結(jié)果,鋁箔分離的完全徹底,基本上沒(méi)有什么,振蕩出來(lái)以后,銅箔也是分別振蕩。這是我們?cè)氐膾呙,看怎么分布的?br />
結(jié)果給大家展示一下就可以了。這是我們的銅箔,出來(lái)的時(shí)候干干凈凈的,現(xiàn)在工廠都已經(jīng)工業(yè)化了。這個(gè)就是預(yù)處理過(guò)程對(duì)后續(xù)金屬提取的影響,為什么呢?因?yàn)槲覀兊拟捠侨齼r(jià)的,這樣我們要還原,我們燒一燒以后,還原回?zé)旧碛幸稽c(diǎn)碳等預(yù)處理,這樣就可以減少我們的還原劑的酸的容量,對(duì)金屬的提取。結(jié)果,經(jīng)過(guò)預(yù)處理以后可以打幅度的減少過(guò)氧化氫的用量,一般我們做實(shí)驗(yàn)過(guò)氧化氫比較好,好處就是不帶入其他的雜質(zhì)和離子,對(duì)后面的處理比較好。
另外,我們對(duì)過(guò)渡金屬組分的共萃。我們現(xiàn)在的原料含鎳、含鈷、含錳,這個(gè)原料的處理,但是有一個(gè)特點(diǎn),含錳、含鎂70%以上,所以含鎂也很高,因?yàn)楝F(xiàn)在我們也在做的一個(gè)工作,包括現(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)的公司,做三元材料的也采用這個(gè)東西。這就是我們采用共萃的結(jié)果,包括我們萃取劑的選擇。這個(gè)我們都以后在美國(guó)的雜志上發(fā)表了。
這是我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,有些最佳的條件等等。
這樣我們出來(lái)以后通過(guò)萃取,最后我們得到的,包括萃取每個(gè)元素大概幾級(jí),這樣都能夠全部實(shí)現(xiàn)。
另外我們的鋰資源綜合回收,剛剛有教授問(wèn)鋰是不是回收了?我們鋰確實(shí)也回收了,其實(shí)這個(gè)鋰從哪里去了呢?鋰的70%是留在溶液里面,留在萃取液,有20%左右共萃中間萃取,共萃在三元材料構(gòu)成低的時(shí)候,這部分鋰又進(jìn)了水溶液里面,基本上不會(huì)帶走,所以不會(huì)共存,所以這樣我們的鋰又可以通過(guò)配液過(guò)來(lái),基本上我們能會(huì)收到80%左右吧,這就是我們鋰離子電池的品質(zhì)。
邦普在25日開工了10萬(wàn)噸鋰電池回收項(xiàng)目,年產(chǎn)三元前驅(qū)3.6萬(wàn)噸,回收碳酸鋰7千噸。
我們共沉積,怎么沉積,晶體怎么長(zhǎng)大的,我們發(fā)表在了雜志上。這是共沉積的熱力學(xué)的情況進(jìn)行的基本的研究。
我們制備了各種類型的前軀體,現(xiàn)在我的學(xué)生基本上81333、811、622等等根據(jù)原料不同,根據(jù)我們的需求都能做。
后來(lái)我們把這些ETX等等,因?yàn)槲覀儼l(fā)表了一些雜志,他們要求我們是不是能把,我們?cè)偕膰?yán)肅和一般的概念,回收的這個(gè)產(chǎn)品是不是產(chǎn)品質(zhì)量差一點(diǎn),說(shuō)你給我好好分析一下,因?yàn)閷徃迦藳](méi)辦法,看到我們的性能都是一樣的,說(shuō)怎么可能,你們看一看是不是有什么問(wèn)題,最后要求我們ETX、XPS等等讓我們好好的做一些分析,最后我們做了一些分析。當(dāng)然做分析有好處,對(duì)我們來(lái)說(shuō)有很多的進(jìn)步。
這是三元材料過(guò)渡材料平均價(jià)態(tài)之類的。
對(duì)進(jìn)行一些小結(jié)。我們通過(guò)控制,溫度、時(shí)間等等,我們實(shí)現(xiàn)了廢舊鋰離子電池物質(zhì)的金屬箔片的深度分離,廢舊鋰離子電池正極集流體在600度。預(yù)處理分離得到的銅箔和鋁箔可作為產(chǎn)品直接回收利用。預(yù)處理可顯著減少后續(xù)浸出過(guò)程中還原劑的使用量,降低浸出成本。
我們探討了預(yù)處理的條件,并且制備回收了鋰,成功的實(shí)現(xiàn)了談碳酸鋰的再生制備。
簡(jiǎn)單的過(guò)一下廢催化劑,鎳鈷吹我們?cè)趺醋瞿?凡是鎳鈷催化以后再做成前軀體配置,在座肯定有很多的老板,電池不是不夠嘛,是不是一定做鎳鈷材料,不一定,所有只要含鎳鈷的東西都行,因?yàn)檫@幾各類型我們都做了,包括我們礦的原料,包括廢催化劑,把鎳鈷制備以后都可以做成材料,沒(méi)問(wèn)題。
我們的石油催化劑里面有一些硫化物,這就是為什么變成危險(xiǎn)催化劑,含有20%的油,不能控制溫度,為什么說(shuō)我們廢催化劑不能爛燒,因?yàn)橐粺ㄟ^(guò)熱力學(xué)就可以看。
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