團隊已完成退役鋰電池帶電破解分選回收生產(chǎn)線、移動式拆解車等技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)了“1+N”鋰電分布式帶電拆解新模式,解決退役動力鋰電池分布散亂、難以集中無害化處理的難題。
一、項目進展
已注冊公司運營
二、企業(yè)信息
企業(yè)名稱 | 銳鋒智鋰(陜西)科技有限公司 | ||
企業(yè)法人 | 張志杰 | 注冊時間 | 2022.5.16 |
注冊所在省市 | 陜西省西安市 | 組織機構(gòu)代碼 | 91610113MABLKTJR6C |
經(jīng)營范圍 | 技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、轉(zhuǎn)讓及推廣 | ||
企業(yè)地址 | 陜西省西安市雁塔區(qū)雁翔路99號博源科技廣場C座1401 | ||
獲投資情況 | 海沃能量盒子1000萬投資意向 |
三、負責(zé)人及成員
姓名 | 學(xué)院 | 入學(xué)時間 |
張志杰 | 能源與動力工程學(xué)院 | 2021 |
陳博 | 能源與動力工程學(xué)院 | 2019 |
董梓竣 | 管理學(xué)院 | 2019 |
宋自遠 | 電氣學(xué)院 | 2019 |
陳昊煊 | 能源與動力工程學(xué)院 | 2019 |
黃嘉慧 | 人文社會科學(xué)學(xué)院 | 2019 |
羅寒非 | 化學(xué)學(xué)院 | 2019 |
陳楷林 | 能源與動力工程學(xué)院 | 2019 |
師鳴遙 | 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 | 2019 |
四、指導(dǎo)教師
姓名 | 學(xué)院 | 職務(wù)/職稱 | 研究方向 |
丁書江 | 化學(xué)學(xué)院 | 教授/院長 | 電化學(xué)儲能 |
楊國銳 | 化學(xué)學(xué)院 | 副教授 | 鋰電回收 |
延衛(wèi) | 能源與動力工程學(xué)院 | 教授 | 污染控制 |
五、項目簡介
隨著新能源汽車產(chǎn)銷量逐年爆發(fā)時增長,大量退役動力鋰電池涌入報廢市場。一方面,鎳鈷鋰元素作為電池極粉生產(chǎn)的關(guān)鍵性材料,而我國長期以來嚴(yán)重依賴進口,面臨巨大的材料供給缺口;另一方面,退役電池因含有余能,在堆積、運輸及拆解過程易發(fā)生起火爆炸(相當(dāng)于1/8同質(zhì)量TNT的爆炸威力),危害操作人員安全,同時造成不可逆的鎳鈷鋰產(chǎn)物損失。
因此,預(yù)放電步驟是傳統(tǒng)工藝中的必經(jīng)之路,而在預(yù)放電過程中又存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,致使傳統(tǒng)拆解企業(yè)難以進駐工業(yè)園區(qū),大大壓縮了行業(yè)的發(fā)展空間。針對上述痛點,本團隊研發(fā)的項目:
(1)首創(chuàng)性實現(xiàn)了對退役動力鋰電池的帶電拆解,避免了傳統(tǒng)拆解高濃鹽水預(yù)放電工藝,降低拆解成本,單條產(chǎn)線可年減少20萬噸高濃鹽水的排放;
(2)通過自研高效吸附劑與先進的廢水處理工藝,實現(xiàn)生產(chǎn)線三廢零排放,年減少超百萬元的治污成本,獲得準(zhǔn)入工業(yè)園區(qū)的資格;
(3)內(nèi)置余熱回收系統(tǒng)回收電池殘余電能,年減少超1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒,減少超4萬噸的CO2排放。
經(jīng)過學(xué)生團隊技術(shù)攻關(guān)和基礎(chǔ)實驗研究,我司已獲得了成套的動力鋰電池破解分選技術(shù),已申技術(shù)專利20余項。其中負責(zé)人已獲5項核心授權(quán)專利,實審專利11項,對技術(shù)、產(chǎn)品形成全方位保護。經(jīng)過多次技術(shù)升級,已成功調(diào)試安裝了退役動力鋰電池破解分選成套設(shè)備生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線完全達到工業(yè)生產(chǎn)要求,鋰電池年處理量提升到5000噸,處理能力里超同行10%,產(chǎn)品回收率超同行20%,產(chǎn)品價值率領(lǐng)跑同行30%,并可入駐工業(yè)園區(qū)。
此外,團隊已完成退役鋰電池帶電破解分選回收生產(chǎn)線、移動式拆解車等技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)了“1+N”鋰電分布式帶電拆解新模式,解決退役動力鋰電池分布散亂、難以集中無害化處理的難題。公司已獲得海沃能量盒子1000萬投資意向,并與多家智能化設(shè)備供應(yīng)商達成代工生產(chǎn)合作,研發(fā)的生產(chǎn)線已在云南云天化集團、陜西全通集團完成中試驗收,即將投入大規(guī)模生產(chǎn)使用。
成果類別 | 成果名稱 | 相關(guān)團隊成員 | 相關(guān)指導(dǎo)老師 | 備注 |
專利 | 一種超臨界水原位修復(fù)廢舊磷酸鐵鋰鋰電池正極材料的方法 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種超臨界水原位修復(fù)廢舊鋰電池負極材料的方法 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種超臨界水原位修復(fù)廢舊三元鋰電池正極材料的方法 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種防爆消防式廢舊鋰電池存儲箱 | 張志杰 | 楊國銳 | 已授權(quán) |
專利 | 一種防爆消防式帶電廢舊鋰電池撕碎破碎聯(lián)用裝置 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已授權(quán) |
專利 | 一種車載式廢舊鋰電池運輸箱裝置 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種多通道廢舊鋰電池帶電拆解回收設(shè)備 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已授權(quán) |
專利 | 一種內(nèi)置震動篩網(wǎng)式廢舊鋰電池隔膜收集箱 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已授權(quán) |
專利 | 一種自鎖式帶電退役鋰離子電池撕碎破碎聯(lián)用裝置 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種車載式廢舊鋰電池安全破碎回收裝置 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種車載式退役帶電鋰離子電池拆解回收裝置 | 張志杰 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已授權(quán) |
專利 | 一種廢舊磷酸鐵鋰電池浸取與有機廢水處理耦合回收金屬鋰及處理污水的方法 | 張志杰 陳博 羅寒非 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
專利 | 一種退役磷酸鐵鋰電池浸取提鋰與有機廢水處理耦合系統(tǒng)裝置 | 張志杰 陳博 陳楷林 | 楊國銳 丁書江 延衛(wèi) | 已公開 |
鋰離子電池是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型儲能電池,并由國家“十二五”計劃中新能源項目的政策推動,鋰離子電池的應(yīng)用將在近 5 年之內(nèi)迅速擴大,應(yīng)用領(lǐng)域涉及純電動汽車、混合動力車及風(fēng)光儲能等,由于鋰離子動力電池的壽命有限,國內(nèi)鋰電池循環(huán)壽命最高不及 3000 次,因此就意味著 5 年內(nèi)國內(nèi)將面臨大量的廢舊電池處理問題。如此大量的廢舊鋰電池如不能有效地合理化處理,其中的電解液及重金屬會釋放到大氣或土壤中,不僅會造成嚴(yán)重的大氣、土壤及水污染,而且還會造成資源的浪費。我國的《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》及《廢電池污染防治技術(shù)政策》均對廢舊鋰電池的回收處理做了相關(guān)規(guī)定,指導(dǎo)廢舊鋰電池的回收再利用工作,但是目前尚沒有高效、低成本的處置技術(shù)。
隨著廢舊鋰電池產(chǎn)量的激增,我國亟需開發(fā)高效、環(huán)保的廢舊鋰電池處理技術(shù)及工藝。其中拆解分選是鋰離子電池回收必要的預(yù)處理技術(shù),由于電池富含余能,在存儲、運輸、破碎等過程中極易起火爆炸。電池預(yù)放電可以緩解上述問題,但其工藝產(chǎn)生的廢水和電解液泄露會造成一系列環(huán)境問題。在此背景下,開展廢舊鋰電池?zé)o害化處理技術(shù)及資源化綜合利用研究具有重大現(xiàn)實意義。
核心競爭優(yōu)勢:
(1)首創(chuàng)性實現(xiàn)帶電拆解,無需預(yù)放電工藝,減少拆解處理成本,簡化回收處理流程。
(2)自研有機無機復(fù)合VOC吸附劑吸附能力遠優(yōu)于傳統(tǒng)活性炭吸附劑,生產(chǎn)線三廢零排放。
(3)充分利用電池產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的余熱,提高余熱回收裝置中的熱交換效率,防止電池起火爆炸,安全節(jié)能,綠色環(huán)保。
(4)高回收率,正負極粉:98%,銅、鋁:98%以上。
(5)生產(chǎn)線可實現(xiàn)所有市售鋰離子電池型號無選擇性破解回收。
發(fā)展前景:
隨著鋰電池裝機量的飆升,動力電池回收市場兩年內(nèi)將迎百億市場空間。如果單獨考慮拆解回收市場,我們推算出 2021 年退役動力鋰電池達到 33.95GWh,2022 年退役動力鋰電池達到 52.29 GWh,對應(yīng) 184 億市場空間。2025 年退役動力鋰電池將達到 134.49GWh,共計 80.36 萬噸,對應(yīng) 354 億市場空間。與此同時,報廢電池含有余能,如果不及時加以拆解處理,集中堆置易出現(xiàn)失火等安全隱患。如果將含有余能的電池直接進行運輸,將會大大提高運輸風(fēng)險。如果能及時地對退役電池進行拆解,既能夠保證安全化解風(fēng)險,還能降低運輸成本。因此,鋰電池的帶電拆解回收技術(shù)成為行業(yè)內(nèi)必要技術(shù),相應(yīng)便捷靈活的“分布式”帶電拆解裝置逐漸成為全行業(yè)的需求。
根據(jù)以上市場容量分析,近年來退役鋰電池出現(xiàn)爆發(fā)性增長,必然導(dǎo)致回收壓力劇增。同時由于未經(jīng)處理的廢舊鋰離子電池的運輸易發(fā)生失火、爆炸等意外事故,運輸風(fēng)險和成本較高。相比之下,就地處理、安全運輸?shù)耐艘垭姵靥幚砟J皆诎踩院徒?jīng)濟性上有明顯優(yōu)勢。
自 2009 年以來,國家已相繼頒布出臺數(shù)十項規(guī)章政策,政策密集出臺正在加快 2020 年以前電池回收實現(xiàn)商業(yè)化。目前我國動力電池回收仍處在市場初創(chuàng)期。2021 年,動力電池回收市場規(guī)模為 54.32 億元。隨著新能源汽車行業(yè)的不斷擴大,動力電池回收市場空間巨大,預(yù)計到 2025 年動力電池回收市場規(guī)模將達到203.71 億元,其中磷酸鐵鋰梯次利用價值將達到 25.75 億元,三元鋰電池回收拆解價值將達到 177.96 億元。
梯次利用未來將主要以基站通信與儲能應(yīng)用為主,從磷酸鐵鋰與三元電池的屬性看,磷酸鐵鋰更適合梯次利用,假設(shè)梯次利用市場均使用磷酸鐵鋰報廢電池,按照 70%的退役容量及 60%的梯次利用成組率,2018-2025 年預(yù)計合計可用磷酸鐵鋰梯次電池容量 58GWh。梯次利用電池回購價格約為新電池的 30%,2018 年磷酸鐵鋰電池組價格在 1.1-1.2 元/Wh 左右,計算梯次利用電池回購價格在 0.33-0.36 元/Wh 左右,考慮車企補貼退坡及電池行業(yè)產(chǎn)能釋放,動力電池存在降價趨勢,梯次利用電池回購價格亦有望相應(yīng)下降。假設(shè)回購價格每年下降 5%,2018-2020 年梯次利用市場空間共計 47 億元,到 2025 年累計市場空間將達到 17 億元。
三元電池回收有價金屬主要是鎳、鈷、錳、鋰等,質(zhì)量占比分別為 12%、5%、7%和 1.2%。根據(jù)《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》,濕法冶煉條件下,鎳、鈷、錳的綜合回收率應(yīng)不低于 98%;火法冶煉條件下,鎳、稀土的綜合回收率應(yīng)不低于 97%。我們測算濕法回收下,假設(shè)金屬不變價,2019-2025 年鎳、鈷、錳、鋰等金屬回收市場空間約 436 億元。