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朱国才:看好磷酸铁锂正极材料回收市场需要技术创新

      电池联盟(冉芬 北京报道) 在3月29日至30日举办的“2017第五届汽车动力蓄电池回收再生暨二次电池回收与再生技术研讨会”上,清华大学朱国才教授做了题为《磷酸铁锂正极材料回收再利用》的主题演讲。
 
朱国才介绍说:
电池正极材料回收包括邦普、格林美等骨干企业都在做工作,并且已经产业化。但磷酸铁锂回收、产业化比较晚,现在这些大型企业还没有介入,我了解的情况是至少有三四家小型企业在去年4月份以后开始产业化,并且是有经济效益,他们是如何产生经济效益的?
首先我们对磷酸铁锂电池的发展及回收价值进行分析:我国电动汽车近几年的爆发式增长速度,电池作为电动汽车关键部件,用量越来越大,早期的一些电池,从去年开始已经到了报废期了。比如说有的已经超过三年或者是五年以上,所以必须在回收,才能保证电动汽车行业的可持续发展。在早期的动力电池,包括公交车的电池,基本上都是磷酸铁锂。所以磷酸铁锂在电池中是早期主要的动力电池,三元动力电池报废还没有完全到期,但是磷酸铁锂已经有很多企业到期了,我们必须做这个工作。
去年的磷酸铁锂生产量,就是正极材料的生产量有7.08万吨,有人说5.7万吨,这可能统计的途径不一样造成的。出于安全的考虑,现在车用的电池正极材料磷酸铁锂,尤其在电动客车方面目前的情况来说65%以上都是用磷酸铁锂的电池的。
磷酸铁锂的电池里面除电解液外,主要还是磷酸铁锂的正极粉,所以关于其他的铝箔或者人造石墨等都有不同的回收途径,现在都有一些不同的解决方案。
这里我主要是谈一下正极材料回收的问题:磷酸铁锂正极,剥离下来的正极片,刚才大家都在讲二次利用,包括梯次利用,但是梯次利用完了以后它还是要进回收的,必须把这个问题解决好。
实际上现在从去年开始,电池拆解已经形成了行业的,尤其是很多做回收私人企业,包括正极片和负极片可以单独分开,磷酸铁锂的正极片去年4月份之前,锂正极片在二千元以下,直接可以到市场上买得到。但是,到去年年底的时候就涨到八九千元了。碳酸锂现在价格涨到每吨13万元以上,一吨磷酸铁锂正极片可以回收差不多100多公斤碳酸锂,一般为140公斤至160公斤之间,有1万多块钱,目前的情况是只回收锂,变成碳酸锂就卖掉,企业还是可以挣钱的。去年上半年有企业一天处理10多吨原料,每天赚10万多块钱。现在正极片的价格在上涨,而磷酸铁锂正极片里面锂含量为3.5-4%的量,同时正极片中铝含量为15%,直接拆下来也是可以卖的。但随着原材料价格上涨,企业利润逐渐下降。
另外,有机物和隔膜在处理过程里面烧掉就不回收了,但是磷酸铁锂粉非常有价值,按分子式算的锂含量4.4%,磷酸铁95%点多,如果把磷酸铁回收回来又作为电池的前躯体,可以进一步增值。因为做磷酸铁锂现在的工艺为两步法,也就是磷酸铁前躯体跟碳酸锂一烧,就可以得到磷酸铁锂产品。
根据企业的一些实际情况简单算了一下价格。铝的回收大概值1600元,实际上目前企业大概能够回收140公斤的碳酸锂,如果按12万算有1.3万元。
现在盐酸法处理的成本,包括前处理的成本、工资,是在4千块左右,按照现在的价格,企业的利润大概是每处理1吨可以赚3千块。所以如果技术进步了,把磷酸铁能够也回收,企业利润还有很大提升的空间。
现在湖南的一家小型企业,收回来的都是打包的正极片,磷酸铁锂跟铝片是在一起的,直接打包,就可以运回来,这是没有问题的。他们现在的工艺只有简单的通过一个破碎,然后分选,实际上铝片没有分得很干净,这样在后面浸出过程还得处理,同时酸耗也会高一些,浸出、过滤,然后碳酸盐沉淀就变成碳酸锂了,工业非常简单,即使这么简单的一个工艺还是挣钱的。因为锂价现在非常高,如果要进一步提高利润,必须依靠科技创新。
根据现有的情况,我们就做自己的一些创新性的工作,在此做个介绍:第一方面,我刚才一再强调的,磷酸铁没有得到回收,因为现在回收正极片的价格老在涨,磷酸铁锂回收企业利润就越来越低了,所以企业必须做科技创新才能提高企业利润。通过热预处理将正极片中铝与磷酸铁锂粉分开,不需要碱处理,可以降低成本。
第二个工作为磷酸铁锂溶解过程采用硫酸,不需要加任何氧化剂的一个处理工艺,我们能够得到的锂的溶出率和磷酸铁的溶出率都非常高。沉淀得到粗制磷酸铁,但粗制磷酸铁电性能不好,需要进一步处理;沉淀磷酸铁后进一步回收锂。第三个创新是:粗磷酸铁经过精制后可得到磷酸铁前驱体产品,制出的电池容量可以达到160毫安时/克,完全可以回用作为电池原材料使用。目前磷酸铁前驱体的价格约2.8万元,而粗品处理成本在1000元/吨以下,因此具有很好的经济价值。目前我们正在与企业何尽快将其产业化,为整个行业做出自己的贡献。
 
最后总结是:电动汽车的爆发式增长,磷酸铁锂电池是具有回收价值的,如果是能够把电池回收这块做起来,实际上也间接降低了整个行业的成本,也就是说包括锂也好、磷酸铁也好,我的成本都不可能往下降,一降下来的话,我整个电池本身的成本就会往下降,这样的话也利于整个行业的可持续发展。
磷酸铁锂正极材料回收从工业上来说还处于初期阶段,希望通过我们创新性的工作,也通过和企业的合作,能够把综合回收做起来,不但可以做成电池的碳酸锂和磷酸铁锂,也直接可以做成电池材料。因此通过科技创新,磷酸铁锂回收市场具有很好的前景。

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