钜大LARGE | 点击量：473次 | 2023年09月14日
巴特瑞明跃彬：一种全自动动力锂电池综合回收利用技术
哈尔滨巴特瑞资源再生科技有限公司总经理明跃彬
四月十七日，由电池联盟、我国电子节能技术协会电池专业委员会、我国高科技产业化研究会、清华大学、北京理工大学主办的第七届汽车动力蓄电池回收再生暨二次电池回收和再生技术研讨会在北京隆重召开，哈尔滨巴特瑞资源再生科技有限公司总经理明跃彬在会上做了题为《一种高效的动力锂电池综合回收利用技术》的演讲。以下为演讲全文。
(以下内容根据现场文字实录,未经发言人本人审阅,仅供参考)
我今天介绍一种全自动动力锂电池综合回收利用技术，是属于动力锂电池回收的预处理或者是前处理的技术。
有关动力锂电池回收再利用这块，通过多次业内讨论和交流，包括国内很多大学、科研机构以及公司，其实在后处理这块，包括火法冶炼或者湿法冶炼，相对来说都是有相对成熟的解决方法。其实我觉得瓶颈就是可能看着技术含量不高的前处理这块，现在我们了解前端的电池没有一个统一的标准，它的规格，包括它组成模组的形式多种多样，电池有圆柱的，方形的，软包，千奇百怪，而且车上的PACK有铜牌，有激光电焊，还有一些电池直接用胶水进行粘连，这给后面的预处理工作带来比较大的难题，怎么样把这些经过各种结构连接的电池进行拆解，假如操作不当的话，它可能会着火。同时业内大家也了解，有一些在台面下的手工小作坊是屡禁不止，对正规公司是有很大的冲击，还有环保方面的要求，废水废气的处理也是比较大的压力。
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%
我们正规公司操作的时候有什么样的挑战，很多公司在预处理过程中为了保证它的安全，因为安全和环保是公司的两条红线，是不能触碰的，所以很多公司会采取给电池进行放电，我们接触有一些用设备放电，比如充放电机，或者负载放电，比如一些电负载或者是石墨类，还有浸泡盐水放电。但是我们觉得，通过一些研究刚才这些放电多多少少有一些问题，假如我们在实验室阶段或者电池生产的时候可以采用这种充放电机，相对新电池的制造成本可以负担的，但是在废旧电池的处理里，假如用充放电设备显然是不理智的，对成本压力也非常大。负载放电这块，相对就是通过变相短路的方式，这样的话有很大热能的出现，热能处理不当，对厂区生产安全是比较大的威胁。盐水放电，乍一看是很环保的，但是问题是最大的。这是我们之前做的实验，我们是把12只200安时电池放在盐水槽里浸泡，浸泡了9天，每天会取出2只电池进行各种参数的比对，最后取出这对电池，大家可以看到，初始电压是3.24和3.28，最后降到的电压才是3.288，证明还是有电荷的，后面做了破碎的实验，放到破碎设备里电池着火了，证明盐水放电首先效率比较低，而且大家可以看到，这是我们泡了五六天以后，不停取出电池，这里盐水的情况。浸泡的过程当中，它的负极，铝已经被电解了，变成氢氧化铝和氢气，电解液也可以跑出来了，可以看到它的污染。这是完全起泡的状态，这是浸泡完了以后把电池做了整体的比对，可以看到每个电池极柱都有缺失，最后，这几只电池，极柱完全没有了。下面看到下面的电池不断往外释放气体，在周边可以闻到味道。12只电池，一个小的盐水池就造成这样的影响，假如公司界建一个大规模处理的盐水池，在废水的安全和环保方面是比较大的挑战。
有关很多公司进行动力锂电池放电，一方面是安全的考虑，还有一方面，我们都了解是为了让锂离子从负极回到正极，因为锂电池的活性是通过锂离子在正负极之间实现的，而锂电池活性下降重要是材料的衰减，在材料寿命当中有一些正极的锂在负极就会被嵌入，这是同一模组里两个电池包，我们采用不同的电压，一个是3.29，一个是2.89，对锂离子的采样。可以看到，即使电压差的很大，2.89已经接近放电电压，它实际上在它正极带的锂离子的数量还是相当少的，这样的话假如走材料修复体系的话，你要重新变成磷酸铁锂，比例要变成1：1：1，最重要的是锂的流失，相应你要补充大量的碳酸锂，重新达到摩尔比例的平衡，相对造价也会更高一些。
另外一个挑战就是环保，废气重要来源于电解液，这些都是有毒的，还有一些公司在处理过程中采用高温加热或者是燃烧的方式，防止不了二恶英的问题。还有，在炉内燃烧假如氛围控制不好可能有爆炸的隐患。其次就是废水，这块重要指前处理工艺，不包括后处理工艺。前处理也是电解液带来的，有机溶剂液有强腐蚀性，还有高COD。还有就是生产环境，无组织排放假如控制不好，有毒有害的气体量非常大，对工人健康有很大危害。我们收回来的不只是电芯，我们从新能源汽车退下来可能是一个PACK，这样对人员的操作安全有很大的挑战。
基于此我们公司提出了一个解决方法，就是叫自动化动力锂电池综合回来利用的解决方法，这是我们整个方法的三维模拟效果图。首先，我们采用全套流水线机械设备，电池和模组都可以在设备进行整体破碎，破碎后电解液进行整体回收，采用各种分离技术对物料进行分离，得到最终的产品有壳体，还有金属壳体，还有铜和铝，隔膜是完全回收的，而不会变成有害气体，还有一个产物就是正负极粉料，我们也可以做到分离，像我们前面对锂离子的考虑，我们觉得正负极粉料意义不大。我们采用防腐材料，可以抗氢氟酸的腐蚀，整个设备目前已经实现了全线的自动化，人工大大减少。处理能力是这样，所有的电池或者模组不用经过前处理放电，这样可以大大提升效率，节省成本，提高系统安全性。同时，兼容性强，可以做到目前市面上不管什么样的电池，圆的方的塑料的软的硬的都可以处理，不限体系，外形什么样的都可以，可以按照客户的定制，最低产量不低于2000吨每年，这是按照8小时计算，假如7×24小时来算产量可以达到6000吨以上。环保问题，生产过程中不用水，无废水污染，无组织的废气排放，只要达标处理被收集的废气，只要经过环保配套措施，达标处理就可以排放了。这是目前我们产线实际处理的情况，电池8个品牌11种类型电池，圆柱电池，圆柱电池模组。这是我们得到最终产品的图片，一些连接件还有外壳壳体，物料和一切壳体上的连接件，物料较重，分离纯度较高，可以达到95%以上。铜粒和铝粒，还有隔膜和正负极的粉料。
这是我们两个实验，一个是没有经过保护的，大家可以看到带电的电池在里面破碎会着火，大家看到这个没有发生着火的现象。这是送到第三方检测机构的检测报告，粉料有两种来源，一种锂可以达到20%多，一种锂可以达到30%，这里最重要的干扰是铜箔和铝箔的干扰，铜已经做到了1%以下，铝在2%到4%左右。这是我们其他的检测报告，前面这份是回收电解液当中出现的一些气体的报告，右边是我们去年和一家新能源公司的回收再利用项目做的环评报告，这是一个送审稿。这是我们国内技术和国际技术比较，有以下特点，电池不要放电，整套设备能够拆解所有的动力锂电池，是柔性尺度最大的技术。我们全部采用物理拆解，提取部分是交给用户自行处理。自动化程度完全是实现自动化，从上料到打包。相对能耗来说，无冶炼加热，也无化学添加，能耗较低。环境方面，环境可控，基本无组织排放，有组织排放好处理，而且重要污染物是废气，没有废水。回收效率较高，废物排放全部是达标排放的。
给大家介绍一下我们公司，我们公司是在2016年被北京联美量子科技有限公司收购，上面有一个公司是联美集团，重要有六大板块业务，我们是属于新能源板块下属的哈尔滨巴特瑞公司是一家研发机构，联美量子集团进入这个领域就打造一个新能源再生利用的一个环保的新基地。今年集团重要规划，就是在国内建立回收基地，进行动力锂电池的梯次利用，拆解，以及电池系统的生产等业务。可以看到我们集团的产业规划，动力锂电池的梯次利用也好或者是再生利用，它虽然属于循环利用，但是它离不开新能源电池包括新能源汽车大的产业圈，其实会在这里跟上下游有密不可分的关系，所以我们集团的战略也是这样，我们希望在产业圈里跟我们的上下游公司能够紧密配合，发挥我们的优势，也欢迎其他产业合作伙伴跟我们一起，双方优势互补，共同做好再生利用和梯次利用的项目。
接下来是我们哈尔滨巴特瑞这边，成立的时间是在2015年，成立开始的使命就是研究两个利用，梯次利用+再生利用。我们从2015年开始研究再生利用的技术，和哈尔滨工业大学合作研发，到目前为止我们再生利用前处理技术已经升级了两个版本，目前这套我们之前从来没有对外宣传，现在是我们经过了两年多的准备，觉得我们这套产品非常成熟了，才正式对外宣传和推广。研发过程中我们参和了相关国标的制定，同时围绕这套自动化拆解技术申请专利20多项，有一半已经获得了授权，今年定位希望为我们行业内的合作伙伴和客户供应整个动力锂电池前处理的工艺包的深度服务，2018年希望和各位有深度的交流和合作，谢谢大家。
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