赣锋循环谢绍忠：车用磷酸铁锂电池的回收与再生利用技术

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赣锋循环谢绍忠：车用磷酸铁锂电池的回收与再生利用技术

作者：《汽车专家述评》来源：汽车专家咨询委时间：2022-01-14

[摘要]谢绍忠，江西赣锋循环科技有限公司副总经理、江西省新能源汽车动力电池回收利用协会副会长。从事锂产品的研究与产业化十余年，主持参与制定碳酸锂、电池级碳酸锂、单水氢氧化锂等10余项国家/行业标准，先后荣获江西省优秀新产品一等奖、中国有色金属工业科学技术奖一等奖等。

谢绍忠，江西赣锋循环科技有限公司副总经理、江西省新能源汽车动力电池回收利用协会副会长。从事锂产品的研究与产业化十余年，主持参与制定碳酸锂、电池级碳酸锂、单水氢氧化锂等10余项国家/行业标准，先后荣获江西省优秀新产品一等奖、中国有色金属工业科学技术奖一等奖等。

《汽车专家述评》2021年12月刊以“新能源汽车动力电池回收助力‘碳中和’”为主题，邀请中汽咨询委委员和行业著名专家以及有实战经验的优秀企业专家进行撰稿，分为“顶层设计与政策导向”、“先进技术工艺”、“创新商业模式”三大板块，对动力电池回收利用产业发展进行全方位、多层次的研究和探讨。非常荣幸邀请到谢绍忠副总经理为“先进技术工艺”板块撰稿，分享赣锋循环的车用磷酸铁锂电池的回收与再生利用技术，以期对行业的发展提供借鉴和思考。以下为全文内容：

谢绍忠：车用磷酸铁锂电池的回收与再生利用技术

中国汽车工业协会数据显示，2021年1-10月份，我国新能源汽车产销量分别达到256.6万辆和254.2万辆，创历史新高。近几个月，以高安全性和稳定性著称的磷酸铁锂电池广受市场青睐，出货量反超三元材料电池。据中国汽车动力电池产业创新联盟统计，2021年1-10 月，我国动力电池产量累159.8GWh，其中磷酸铁锂电池产量累计 87.5Wh，占比达54.8%。随着汽车产业电动化热潮迭起，未来车用磷酸铁锂电池的回收市场也将成为百亿乃至千亿的市场。

1.国内外车用磷酸铁锂电池回收技术

回收车用磷酸铁锂电池主要分为两阶段，第一阶段为磷酸铁锂电池包到磷酸铁锂粉末的过程，主要采用机械破碎分离的方法；第二阶段为磷酸铁锂粉末到碳酸锂等锂盐产品的过程。目前国内外企业回收磷酸铁锂粉末到碳酸锂等锂盐产品的技术路线主要有两种：一是物理修复再生；二是冶金法回收，主要有湿法冶金、火法—湿法联合工艺。

废旧磷酸铁锂正极材料的物理修复再生方法是指LiFePO4直接添加锂源通过高温烧结法进行原位逆向补锂修复再生；容量衰减、表面晶体结构发生改变的正极材料加入还原剂的低温含Li溶液中补锂，之后经过退火直接再生新的LiFePO4，该方法对原料要求高，且修复产品没有相应的产品标准，市场认可度有待提升。

废旧磷酸铁锂正极材料的湿法冶金主要有硫酸体系浸出和盐酸体系氧化浸出，采用液碱或氨水进行铁铝钙镁杂质的去除，得到纯净的硫酸锂溶液或氯化锂溶液，采用饱和Na2CO3作为锂沉淀剂，将含锂溶液从一次沉淀后的残液中分离，得到Li2CO3。无机酸浸效率高，但浸出过程中会产生有毒气体和含酸废水，存在二次污染问题。

火法—湿法联合工艺主要是将废旧磷酸铁锂正极材料经加热窑高温热解去除电解液和粘结剂，后采用湿法冶金进行锂的提取，该方法能够有效解决含锂溶液COD含量偏高，但整个过程能耗高、回收效率低。

2.回收车用磷酸铁锂电池产业重大问题及技术瓶颈

退役动力电池一般带电，易燃易爆，且电池中含有电解液，一旦泄露易发生大气、水、土壤环境的污染。磷酸铁锂电池含有锂、铁、磷等金属，回收有利于金属资源循环利用，环境友好。现阶段回收车用磷酸铁锂电池产业发展急需解决的重大问题及技术瓶颈主要体现在总体装备水平低和磷酸铁锂废料全组份回收难，具体如下：

1.1总体装备水平较低。电池包及模组拆解自动化水平不高。目前主要以人工辅助机械设备拆解为主，单体电池则采用机械切割将外壳与内部正负极极片分离，再在密闭手套箱中采用人工分选出正极片、负极片、隔膜等，拆解效率低下，且拆解设备的兼容性较差，单台设备仅能拆解少数几种型号的电池；

2.2磷酸铁锂废料全组份回收难。目前国内暂无厂家实现回收磷酸铁锂废料制备高品质磷酸铁的产业化，目前回收磷酸铁锂企业主要采用氧化酸浸进行提锂制备锂盐产品，而磷酸铁锂中剩余的铁、磷则进入渣相，且产生的渣量大，1吨正极粉料接近2吨湿渣，未能进行回收利用。磷铁元素若未进行利用首先产生大量的固废渣，其次整个工艺的经济价值降低，市场上每吨磷酸铁的价格在2万元左右，从资源利用的角度看，磷酸铁锂废料全组份回收既是技术上的进步，也有利于资源的循环利用。

3.赣锋锂业回收车用磷酸铁锂电池的技术实践

赣锋锂业于2016年设立江西赣锋循环科技有限公司全资子公司，专业从事废旧锂电池的再生利用。2019年建成投产年处理34000吨废旧锂电池综合回收项目；2020年启动二期年产12000吨三元前驱体扩建项目，该项目已于2021年12月试运行，预计2022年中下旬达产；2021年11月启动三期10万吨退役锂电池综合回收项目，主要解决前端电池拆解至极片粉料的能力不足，预计2023年建成投产。

赣锋锂业研发中心大楼

相较于三元电池回收，国内规模化磷酸铁锂的企业较少。赣锋循环一直致力于废旧锂电池再生利用技术开发、研究和生产，特别是对于废旧磷酸铁锂电池回收的研究，处于行业领先水平，是国内为数不多的实现规模化处理废旧磷酸铁锂电池的再生利用企业。目前赣锋循环已具备2万吨/年磷酸铁锂电池处理能力，2019-2020年磷酸铁锂电池、极片、废料等年平均1万吨/年，2021年处理磷酸铁锂电池、极片、废料等预计在2万吨左右。预计三期项目建成后，公司将具备5-7万吨/年磷酸铁锂电池的处理能力。

目前赣锋锂业回收车用磷酸铁锂电池主要具有如下特点：

（1）火法-湿法联合处理工艺。赣锋将矿石提锂技术（火法焙烧,含氟废弃的处理）嫁接到铁锂电池的回收，形成了具有赣锋特色的火法-湿法联合处理铁锂技术，有效地解决含氟尾气处理及能耗高的问题。

（2）锂回收率提升。在提锂过程中含锂母液循环利用，减少工艺废水排放的同时提升锂的收率，锂回收率达91.8%。

（3）锂高值化产品种类丰富。利用赣锋产业链优势，产品高值转化成电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂、电池级氟化锂、高纯碳酸锂等锂盐产品。这些产品具备较高的进入门槛，每吨产品收益提高10000元以上，并且在2019年在锂钴齐跌的背景下每吨废旧磷酸铁锂电池回收再生利用整个过程能够创造300-500元盈利。

（4）磷、铁、锂全元素回收。公司实验室已掌握磷酸铁锂全元素回收技术，目前正在设计建设3000吨/年高品质无水磷酸铁中试线，预计2022年上半年建成投产。

4.回收车用磷酸铁锂电池的技术趋势

目前退役动力电池存在回收机理研究不深入、前端拆解自动化水平不高、定向转化技术不成熟、综合利用不成体系、工艺装备水平落后、回收产品附加值低、二次污染严重等问题，亟需研发退役锂电材料的高效清洁回收利用技术。主要体现在：

（1）拆解技术及装备创新。革新国内已有拆解装备安全性差、效率低等瓶颈，突破电池包高效智能拆解、卷芯自动拆分、极片无尘破碎分离技术，实现多种规格退役动力电池柔性上下料、智能识别、自动化精细化拆解、兼容多种型号电池，并且兼顾安全、消防、远程监控可视化设计。