衆所周知,動力電池都有其特定的使用壽命。無論是日曆壽命還是循環壽命都有其極限值,當動力電池走到其生命終點時,我們需要對其進行資源化回收,循環利用其含有的貴金屬資源。這樣做不僅更加環保、高效、節能減排,同時也能夠從國家戰略層面降低部分資源對外的依存度。
圖.電池産業碳減排和資源現狀
我們今天就簡單聊一聊,動力電池退役以後如何進行物理化的拆解,屬于掃盲式的闡述,讓大衆有一個概念性的了解。
01 電池包拆解至電芯
所謂的電池包拆解,其實就是電池包組裝的逆過程。但由于目前電池包組裝技術路線也有多種不同的方法,所以電池包拆解成電芯也有不同的方法。
常規标準模組電池包
這種是目前市面上最常見的電池包,通過螺栓拆解取出模組,然後放入全自動銑削機進行端側闆切割和連接片銑削,整個過程在密閉的設備中運行,設備自動檢測溫度和煙霧,一旦出現意外,立刻丢入設備下方的防爆箱内。
CTP電池系統
這種類型的電池包因為電芯底部或大模組底部含有大量的膠,軟包電芯甚至電芯之間也有很強的結構膠或者導熱膠。根據膠的成分與性質不同,大緻分為兩種處理辦法。
1、低溫(一般零下30℃)儲存48小時以上,使膠的效果減弱或者失去作用,再通過人工拆解取出電芯(連接片也是通過銑床銑)。通過這種辦法拆解的損耗特别大,良率隻有50%~60%。
2、通過化學藥劑浸泡使膠的内部結構發生變化,從而失去粘性,再人工取出電芯。
目前也有不少膠水廠家和電池企業在共同研發一些可實時控制粘性的膠水,比如如果需要拆解維修等場景時,可以對膠體進行加電壓等方式,釋放其膠體粘性。當然目前還處于研發階段,還遠未到批量化應用階段。CTP拆解目前仍是行業内的一大難題。
02 電芯拆解出正極粉料
電芯中價值最高的部分就是正極粉料,并且正極粉料一般占到電芯總重量的35%以上。如何高效的、高純度的拆解出正極材料粉,将是物理拆解的最重要的指标。
常規拆解法
電芯鹽水浸泡放電,雖然開始上料進入破碎機進行一次破碎,然後進行低溫烘焙(大約400℃)把電解液蒸發掉同時把隔膜也燒掉了。一次破碎後收集部分黑粉(正極粉與負極粉的混合物)和殼體,再進行二次破碎再次收集黑粉,然後三次破碎分離出銅粉和鋁粉。部分企業隻進行2次破碎,有個人企業進行了四次破碎。多次破碎可以帶來更好的分離,但越往後端破碎分離出來的産品純度越低。主要原理有磁選殼體(磁性差異)、氣流分選銅鋁粉(比重不同)、粉末顆粒大小不同分選出黑粉以及色選(銅鋁顔色差異)等。
手工拆解法
很多人都有疑問,明明每年都有大量的電池退役,并且也有大量的電池企業生産的殘次品電池,但為什麼這些正規廠家還是很難收到電池原料呢?我認為主要有兩個原因:1、大量資本都盯上這個市場,導緻很多廠家無序擴張産能,造成了産能過剩。2、有相當一部分的報廢電池流入了一些非正規化的企業。這裡就是我們要談到的手工拆解。
手工拆解一般是通過切割機把殼體分離取出卷心,然後通過人工将正極負極隔膜手工分開,最後再分别把正極、負極單獨破碎。這樣做的最大的好處是,正極粉的純度高,鋁粉、銅粉的雜質少,無論是正負極粉還是銅鋁粉都可以有更高的價值。
手工拆解的最大問題是環保,在切割殼體後,殘留的電解液這些企業一般就随意傾倒流入下水道,甚至污染地下水源。另外,隔膜價值不大,主要也是通過偷偷焚燒處理,造成了空氣污染。
無論是常規拆解,還是手工拆解,均無法保證電池既保證環保,又保證正負極完整分離,因此能夠通過機器将正負極完成分離的精細化拆解将成為拆解行業的重要發展發展方向。
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