天津理工大學張聯齊：磷酸鐵鋰電池回收產業化還需做細分研究
天津理工大學材料科學與工程學院副院長張聯齊作主題演講
11月17日，“2017’第二屆動力電池應用國際峰會暨第三屆中國電池行業智能制造研討會”繼續在北京精彩召開。本屆峰會由中國化學與物理電源行業協會和電池中國網共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯合主辦；中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會承辦，無錫先導智能裝備股份有限公司聯合承辦。參加此次峰會人數超600人。
在回收及后市場分論壇上，天津理工大學材料科學與工程學院副院長張聯齊作主題演講，主要介紹了團隊在磷酸鐵鋰電池拆解回收方面的一些進展與挑戰。
以下為張聯齊演講內容：
大家下午好！首先感謝組委會邀請我來做這個報告。我是來自天津理工大學的張聯齊，介紹一下我們發展史，我們是06年、07年就開始做這個東西，我們首先做手機類的電池，粉碎，用物理化學的方法做，鈷酸鋰電池，已經很成熟了。到2012年、2013年，咱們國內鋰電池出現新情況，動力電池市場起來了。這時候我參與這種項目了，我本人并不擅長這個東西，我覺得電池做回收處理應該跟以前不一樣了。我們以前就是小電池，可能路線跟大家以前的不一樣，萃取、分離比較容易。后來電動汽車起來了，18650、軟包電池之爭，特斯拉采用了18650，18650成熟，是因為它太長歷史了，太成熟了。未來我們認為大電池，像上百安時的可能就要應用了。這時候回收路線可能就不同了，你看邦普、格林美研究電池拆解的工藝。磷酸鐵鋰的回收價值就少了，除了鋰以外，看不到別的有用的東西。萬向他們找到我們做這個東西，我們把萬向的電池軟包的選了一些，我們聯合力神把它的電池機械拆解，我們做的跟別的高校不一樣，我們要做一些設備，這可能是很多企業對我們比較感興趣的地方，但也不適合我們學校做。因為我們學校是做基礎比較好的，我老是聲稱我們做的不太好，是另外一個老師給做的，我們提路線，他來給我們設計這個東西。我們在這方面還獲過獎，做了大概有十年的歷史，也發了一些文章，也有專利，跟萬向、力神做了兩年，聲稱是一天能處理一百公斤電池的示范線。
今天主要介紹磷酸鐵鋰電池，像鈷酸鋰很早的，技術路線很成熟了，不用再講了。講磷酸鐵鋰怎么處理，分六個部分，第一研究背景，大家都很清楚。從國家戰略講，能源危機，環境污染問題，涉及到我們的發展策略問題，能源環境污染問題，我們國家各種各樣的規劃，核心是動力電池的規劃路線，像2015年到50萬輛，咱們中國雖然沒做到，2015年底做到三分之一。網上的統計數據，已經到三四十萬輛了。還有一個更大的，對我們車來講，電池占它的十分之一，兩百多公斤。網上不知道誰寫的，有這么多電池要處理的，我們怎么辦？現在是不是電池回收企業的春天要來了？我問問豪鵬，他說這兩年剛開始賺錢，因為鋰貴了，鈷貴了，以前不太賺錢。現在很多企業布局要干這個，我覺得跟電池多，還有國家補貼，還有材料費漲價都有關系。
還有對天津來講，天津市政府給我們支持，磷酸鐵鋰退役以后一個是污染，一個是不安全，都是需要處理的。磷酸鐵鋰電池，有很多跟我們做類似路線的，就是純拆解。以前是對鎳鈷沒問題，到了磷酸鐵鋰，就沒有一個好的完整的技術。我們選的電池，我們為什么要跟力神、萬向合作呢？它的電池將來標準化，十有八九由他們大電池廠家來做，我們拆了一個包，拆了一個方形鋁殼。大家還是很多人感興趣，豪鵬對我們方案很感興趣，讓我們出方案。硬殼電池拆是很難拆的。
怎么處理電池路線？很多企業也這樣干，把電池弄完以后放電，你要拆解，實現完全自動化拆解的一個設備，我們以前用石灰石，現在用洗堿浸泡。現在做的這些企業都是這樣干的，把各種外殼、底殼還有電芯分出來，分出隔膜、正極、負極片，這個處理涉及機械過程、物理過程。現在大家很多高校也干這個事情，可行不可行，現在有企業對這個也感興趣。跟市場跟各方面都有關系，至少現在還沒起來。電解液我們也沒繼續處理，我們能做的事情，就是把它拆開，完全分離，量多了就會產生價值。這是我們整套的工藝，從放電到拆解的過程，怎么分離，把廢料分出來。
右邊是我們做方形LEP電池，達到一些指標，我們回收率還挺高的。如果產業化，還得繼續做一些研究，要細分。包括除濕都要做。這是我們跟萬向做的一套示范系統，這個視頻是我們自己把方形鋁殼電池拆解，很慢，基本實現了一個自動化拆解過程，主要是對力神電池。
還有正極廢料再生研究，電池經過長期使用后，充放電容量會降低，最終不能滿足使用的要求。650度的時候，我們看處理過程，這個性能基本上能趕上原來我們新的材料。大概的過程，這個小圖顯示的，這個形貌還有區別，比如300一直到600到800的過程，是有區別的。粒度變化也是有的，通過我們處理以后，這個粒度跟原來新的磷酸鐵鋰電池是比較類似的，容量少一點，沒少太多。
循環性能也沒問題，阻抗就不用看了，發文章給大家解釋解釋為什么好。負極廢料，一般情況下，很多文獻說負極不會循環破壞，重新組裝以后沒問題。我們試了試還是有問題的。我們選600度燒一些東西，為什么選600度呢？因為跟做熱分析有關，把一部分粘結劑、增稠劑去掉。這個圖做了一個碳包覆，前面是光加熱，后面做了一個碳包覆，跟咱們生產石墨的過程差不多。處理完以后，形貌的變化，包不包括微型碳的問題，跟我們正常研究過程是一樣的。包括對它的振實密度做了比較。如果處理溫度低，容量低，處理溫度高，可能性能就比較正常了。
電解液很復雜，我們就想能給它分離出來，能造成不污染這就是成功。我可以把含鋰的部分賣給天齊鋰業，不能讓它流失，不能亂跑，不能進到環境里面，包括廢氣不能讓它跑掉。這個我們沒詳細研究，不是那么完全準確。紅的是我們加了一個紅墨水，通過溢流辦法把它分出來，這是我們一個初步的想法，可以實現分離。分完以后，可以進行蒸餾，可以賣給公司，一樣值錢。
我們對這個項目初步的一個總結，我們認為這個路線是可行的。小規模示范，從整個電池拿來以后放電，然后拆解，怎么分開，純度達到什么程度，材料怎么處理，包括電解液，包括廢氣，我們也稍微檢測一下，確實沒異味。第二個，這個東西用了以后，最好跟電池廠結合來做，可能有一定價值。材料廠好材料他不一定能做的好，做這種材料可能有問題。像格林美和邦普合并搞了一個企業，這也是一條路線。問題你得有貨源，上哪找電極，跟回收渠道都有關系。無論如何，這個事情是需要做的，你不可能不管，國家不允許你不管，將來補貼也會有的。現在是不是回收企業的春天來了？我覺得有可能，因為現在鋰貴了，鈷貴了，賺錢了，電池產量越來越大了，電動汽車已經這么多規模出來了，電池往哪放，壞了怎么辦？梯次利用，好電池做儲能都不一定能做好，處理就找到回收企業了，回收企業就高興了，有可能賺錢了。我就講到這兒，謝謝大家。
（根據發言整理，未經本人審閱）
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