钜大LARGE | 点击量：1041次 | 2022年08月02日
锂电池回收有技术可行性和成本经济性吗？
这些因为发展新能源汽车产业而产生的电池报废量如果不得到妥善的处置，将会对环境造成较大的污染；此外，废弃的锂离子电池具有显著的资源性，下文我们将分析锂离子电池回收的技术可行性和成本经济性。
废弃动力锂电池具有显著的资源性，其中钴和锂潜在价值最高组成锂离子电池的正极、负极、隔膜、电解质等材料中含有大量的有价金属。不同动力锂电池正极材料中所含的有价金属成分不同，其中潜在价值最高的金属包括钴、锂、镍等。例如，三元电池中锂的平均含量为1.9%、镍12.1%、钴2.3%；此外，铜部分、铝部分等占比也达到了13.3%和12.7%，如果能得到合理回收利用，将成为创造收入和降低成本的一个主要来源。
钴是一种银灰色有光泽的金属，有延展性和铁磁性。因具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能，钴被广泛用于特种航天、机械制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域，是制造高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、电池的重要原料之一。
钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中，独立钴矿物极少，陆地资源储量较少，海底锰结核是钴重要的远景资源。再生钴的回收也是钴资源的重要来源之一。据USGS数据，2015年全球产出钴矿12.38万金属吨，刚果（金）产出钴矿6.3万吨，占比超过50%，中国仅产出钴金属7700吨，占比6.2%。
钴矿扩产项目包括：2016年刚果（金）的EtoileLeachSX-EWplant、澳大利亚的NovaNickel、美国的ldahoCobalt和NorthMet,phase1等，合计新增产能7235吨；2017年新增项目较少，仅加拿大NICO和赞比亚Cobaltconverterslag等，合计新增产能2215吨；2018年澳大利亚GladstoneNickel和刚果（金）ProjectMinier的新矿山投产，合计新增产能9600吨。钴矿减产项目包括：嘉能可的Katanga和Mopani项目、巴西的VotorantimMetais矿山，预计减产金属量5200吨。未来随着铜镍价的继续低迷，不排除其它大型矿企也会加入减产的阵营。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
由于2016年上半年动力锂电池市场的快速发展所带动的对于钴的需求提振以及各大矿山减产的预期，钴价在2016年年中出现了拐点，预计未来两年内仍将维持供给紧平衡的态势。从全球市场来看，钴的需求42%集中在锂电池领域，其次是高温合金（16%）和硬质合金（10%）；从中国市场来看，电池材料占比高达69%。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动力电池厂商2016年-2017年纷纷扩大产能，对于钴的需求将进一步提升。因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性。
锂元素作为广泛用于动力锂电池中的元素，其用途非常广泛，且目前市场上碳酸锂的价格不断走高，需求端尤其是新能源汽车驱动的需求扩大以及供给端产能释放的难度共同作用于碳酸锂的价格，促使越来越多的企业开始关注锂电池回收的经济效益。锂资源在自然界中广泛分布，然而锂资源的提取工艺行业壁垒较高，因此供需格局较为稳定，近年来的供应端变动主要有：银河资源复产（MtCattlin矿山）；SQM成立合营公司开发4万吨的阿根廷盐湖Cauchari-Olaroz项目；ALB与智利本土企业加强合作，2020年有望在智利形成3座锂盐厂、合计7万吨LCE生产规模。
2015年，锂电池占全部锂需求的50%以上；根据SQM的预测，2016年到2025年锂需求的复合增速将达到8%-12%，其中动力锂电的锂需求复合增速将达到18%-24%，根据该预测，2025年全球锂需求将达到49万吨（折LCE）。TeslaModel3的揭幕同时带来了对于高端氢氧化锂需求的增加。Tesla设置的目标是在2020年达成整车制造50万辆/年、超级电池厂35Gwh/年的既定产能建设目标，假设能够达成目标的80%、碳酸锂单耗为0.6吨/kwh，则对应锂需求1.68万吨（折LCE）。该现象级事件同时也会对整个产业的发展起到推动作用。
从三元材料销量来看，全球市场三元材料销量呈现快速增长态势，由2009年的1.2万吨快速增长至2015年的超过9万吨，年均复合增速达到40%。根据对未来三元材料企业发展趋势的分析，未来国内三元材料龙头企业产能占比仍维持在较高水平，预计未来前十大企业的产能占比将维持在80%以上。
从三元材料的产能来看，预计2016年动力三元材料产能将超过7.1万吨/年，2016~2018年的年复合增长率将达到56%。碳酸锂作为盐湖和锂矿提取的直接产品，是其他锂产品的基础原料，氢氧化锂目前则主要用于NCA三元材料和高镍NCM三元材料的生产，需求都随着三元材料需求的增长而增长。由于氢氧化锂稳定性高，反应过程中不产生一氧化碳干扰物，有助于增大材料的振实密度，相比于碳酸锂更适合作为三元正极材料合成的基础锂盐。氢氧化锂为富锂锰基正极材料的合成必须基础原料。富锂锰基正极材料xLi2MnO3?(1-x)LiMO2具有高比容量(200~300mAh/g)，能很好地满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求，是最具潜力的下一代动力锂离子电池正极材料。我国碳酸锂主要从锂辉石中提取，采用硫酸法、石灰石焙烧法等，成本较高约为2.2-3.2万元每吨。少数碳酸锂来自盐湖卤水提取，针对我国盐湖镁锂比较高，卤水品位差的现状，采用煅烧法和溶剂萃取法，成本较从矿石中提取低，但依然高于国外盐湖提锂成本，且受制于恶劣生产条件产量十分有限。国外比如Albermarle公司和SQM在美国银峰盐湖和智利阿塔卡玛盐湖，主要采用蒸发沉淀法提取碳酸锂。这种方法成本最低，在1.2-1.9万元每吨，是目前碳酸锂生产的主流方法。
金属进行回收再利用的节能率在70%~90%之间，如果使用电池回收原材料生产电池，在节能减排方面具有绝对优势。考虑锂离子电池回收的经济性问题，需要站在电池的全生命周期考虑。电池原材料以有色金属为主，我国有色金属工业的能源消耗水平与国际先进水平存在明显的差距，能源消耗主要集中在矿山、冶炼和加工三大领域。但有色金属回收过程的能源消耗远小于原生金属。
废弃动力电池威胁环境和人类健康，影响社会可持续发展废旧动力电池对环境和人类健康的潜在威胁。现有的废旧电池处理方式主要有固化深埋、存放于废矿井和资源化回收，但目前我国电池资源化回收的能力有限，大部分废旧电池没有得到有效的处置，将会给自然环境和人类健康带来潜在的威胁。虽然动力电池中不包含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但也会带来环境污染。例如其电极材料一旦进入到环境中，电池正极的金属离子、负极的碳粉尘、电解质中的强碱和重金属离子，可能造成重环境污染等，包括提升土壤的PH值，处理不当则可能产生有毒气体。此外，动力电池中含有的金属和电解液会危害人体健康，例如钴元素可能会引起人们肠道紊乱、耳聋、心肌缺血等症状。
动力电池回收问题影响到了社会经济的可持续发展。电动汽车有应对环境污染和能源短缺的优势，如果动力电池在其报废之后不能得到有效回收，会造成环境污染和资源浪费，有违发展电动汽车的初衷。对企业来说，动力电池的回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本。此外，动力电池回收还关系到政府建设低碳经济和环境友好型社会。
