動(dòng)力電池回收硬核技術(shù)流，干濕法拆解梯級(jí)利用利潤(rùn)空間計(jì)算

前文中我們已經(jīng)提到了動(dòng)力電池回收的巨大空間，這篇主要講電池回收目的和技術(shù)路線。

之所以要對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行回收，主要由兩部分驅(qū)動(dòng)：一是環(huán)保性，二是經(jīng)濟(jì)性。

電池中含多種有害物質(zhì)，隨意廢棄將對(duì)生態(tài)產(chǎn)生巨大影響。

大量的退役電池將對(duì)環(huán)境帶來潛在的威脅，尤其是動(dòng)力電池中的重金屬、電解質(zhì)、溶劑及各類有機(jī)物輔料，如果不經(jīng)合理處置而廢棄，將對(duì)土壤、水等造成巨大危害且修復(fù)過程時(shí)間長(zhǎng)、成本高昂，因此回收需求迫切。

鋰電池里面通常含有的物質(zhì)如下表格，根據(jù)2011版美國(guó)有害物質(zhì)列表數(shù)據(jù)，Ni、Co、磷化物得分超過1000，被認(rèn)為是高危物質(zhì)。如果廢舊鋰離子電池采取普通的垃圾處理方法（包括填埋、焚燒、堆肥等），其中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬以及無機(jī)、有機(jī)化合物必將對(duì)大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染，具有極大的危害性。

廢舊鋰離子電池中的物質(zhì)如果進(jìn)入生態(tài)，可造成重金屬鎳、鈷污染（包括砷），氟污染，有機(jī)物污染，粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶劑及其分解和水解產(chǎn)物，如DME、甲醇、甲 酸等，都是有毒有害物質(zhì)，可造成人身傷害，甚至死亡。

電池材料回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，主要?jiǎng)t在于材料再生價(jià)值和能量?jī)r(jià)值再挖掘。

這包括了三個(gè)方面： 1、鋰電池在高端用電器上退役以后，依然可以滿足部分低端用電器的需求，通常是電動(dòng)玩具、儲(chǔ)能設(shè)施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰電池更多的價(jià)值，特別是退役動(dòng)力鋰電池； 2、即使電學(xué)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(duì)稀有的金屬依然具有再生價(jià)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(dǎo)致金屬回收具有能耗上的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

不同類型鋰電池含有不同種類金屬及其比例，1噸傳統(tǒng)消費(fèi)類的鈷酸鋰電池中對(duì)應(yīng)約170公斤鈷金屬，而在銅、鋁、鋰方面，含量大都相似。因此，總體來看鈷酸鋰電池的回收價(jià)值將大于其余類別，如磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

電芯在動(dòng)力電池成本中占比達(dá)到36％，若扣除毛利則電芯占比高達(dá)49％；在消費(fèi)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(yù)處理和后續(xù)處理兩個(gè)階段。

預(yù)處理是將廢舊鋰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(fù)極、正極、隔膜和電解液組成。負(fù)極附著在銅箔表面，正極附著在鋁箔表面，隔膜為有機(jī)聚合物；電解液附著在正、負(fù)極的表面，為L(zhǎng)iPF6的有機(jī)碳酸酯溶液。

后續(xù)處理環(huán)節(jié)是對(duì)拆解后的各類廢料中的高價(jià)值組分進(jìn)行回收，開展電池材料再造或修復(fù)，技術(shù)方法可分為三大類：干法回收技術(shù)、濕法回收技術(shù)和生物回收技術(shù)。

干法回收技術(shù)是指不通過溶液等媒介，直接實(shí)現(xiàn)各類電池材料或有價(jià)金屬的回收技術(shù)方法，主要包括機(jī)械分選法和高溫分熱解法。

干法熱修復(fù)技術(shù)可對(duì)干法回收得到的粗產(chǎn)品進(jìn)行高溫?zé)嵝迯?fù)，但產(chǎn)出的正、負(fù)極材料含有一定雜質(zhì)，性能無法滿足新能源汽車動(dòng)力電池的要求，多用于儲(chǔ)能或小動(dòng)力電池等場(chǎng)景，適合磷酸鐵鋰電池。

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(jī)粘結(jié)劑，同時(shí)使其中的金屬及其化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以冷凝的形式回收低沸點(diǎn)的金屬及其化合物，對(duì)爐渣中的金屬采用篩分、熱解、磁選或化學(xué)方法等進(jìn)行回收?；鸱ㄒ苯饘?duì)原料的組分要求不高，適合大規(guī)模處理較復(fù)雜的電池，但燃燒必定會(huì)產(chǎn)生部分廢氣污染環(huán)境，且高溫處理對(duì)設(shè)備的要求也較高，同時(shí)還需要增加凈化回收設(shè)備等，處理成本較高。

濕法回收技術(shù)是以各種酸堿性溶液為轉(zhuǎn)移媒介，將金屬離子從電極材料中轉(zhuǎn)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，主要包括濕法冶金、化學(xué)萃取以及離子交換等三種方法。

濕法回收技術(shù)工藝相對(duì)比較復(fù)雜，但該技術(shù)對(duì)鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬的回收率較高；得到的金屬鹽、氧化物等產(chǎn)品，高純度能夠達(dá)到生產(chǎn)動(dòng)力電池材料的品質(zhì)要求，適合三元電池，也是國(guó)內(nèi)外技術(shù)領(lǐng)先回收企業(yè)所采用的主要回收方法。

生物回收技術(shù)主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬。目前生物回收技術(shù)尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過長(zhǎng)、浸出條件的控制等關(guān)鍵問題仍有待解決。

當(dāng)前回收效率更高也相對(duì)成熟的濕法回收工藝正日漸成為專業(yè)化處理階段的主流技術(shù)路線；格林美、邦普集團(tuán)等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)，以及AEA、IME等國(guó)際龍頭企業(yè)，大多采用了濕法技術(shù)路線作為鋰、鈷、鎳等有價(jià)金屬資源回收的主要技術(shù)。

濕法技術(shù)進(jìn)行有價(jià)金屬回收后再造得到的正極材料，其比容量這一關(guān)鍵性能指標(biāo)均優(yōu)于干法技術(shù)修復(fù)后得到的正極材料。

對(duì)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(huán)壽命僅為800－2000次，且安全性存在一定風(fēng)險(xiǎn)，不適宜用于儲(chǔ)能電站、通信基站后備電源等應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的梯次利用領(lǐng)域。

但三元?jiǎng)恿﹄姵赜捎诤墟団掑i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(shí)現(xiàn)每噸大約4．29萬元的經(jīng)濟(jì)收益，具備經(jīng)濟(jì)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(chǎng)上鎳、鈷、錳的平均回收率可以達(dá)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(chǎng)價(jià)格分別為90萬元／噸、48萬元／噸、10萬元／噸和1．7萬元／噸。

動(dòng)力電池回收生產(chǎn)出來的硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳等金屬鹽，可繼續(xù)加工處理生產(chǎn)出三元前驅(qū)體，具有明顯的增值空間。

以硫酸鎳的生產(chǎn)為例，通過廢舊動(dòng)力電池回收處理每噸鎳的成本在4萬元以下，而直接通過鎳礦生產(chǎn)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直接從礦產(chǎn)開發(fā)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企業(yè)在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態(tài)再銷售給下游企業(yè)，銷售價(jià)格應(yīng)該低于純金屬形態(tài)的市場(chǎng)價(jià)格，因此假設(shè)按市價(jià)70％的比率折價(jià)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(chǎng)規(guī)模預(yù)期可達(dá)54．1億元。

成本費(fèi)用方面，三元電池回收成本主要由生產(chǎn)成本、各類費(fèi)用和稅費(fèi)構(gòu)成。

其中，生產(chǎn)（成本粗略估算）的構(gòu)成主要有：

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(dòng)力成本（電能、天然氣、汽油消耗等）650元／噸；

環(huán)境治理成本（廢氣、廢水凈化以及廢渣、灰燼處理）550元／噸；

設(shè)備成本（設(shè)備維護(hù)費(fèi)、折舊費(fèi)）500元／噸；

人工成本（操作、技術(shù)、運(yùn)輸人員等工資）400元／噸。

分?jǐn)偟墓芾砣藛T工資等管理費(fèi)用和銷售人員、包裝等銷售費(fèi)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(jì)為26500元／噸，按上述收益34000元／噸計(jì)算，拆解利潤(rùn)為7500元／噸，從上表也可以看出2023年對(duì)應(yīng)凈利潤(rùn)空間料將超10億元。

通過原料回收，鎳鈷錳等金屬元素可實(shí)現(xiàn)95％以上的回收率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。經(jīng)由資源化回收，可以生產(chǎn)出鎳、鈷、錳及鋰鹽，甚至進(jìn)一步產(chǎn)出三元正極材料及前驅(qū)體，直接用于鋰電池電芯制造，具有構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)的重大意義。