国内外动力电池回收利用现状:
从动力电池全生命周期来看,动力电池的回收再利用包含梯次利用、金属和电池材料再生、动力电池制造和配套到电动汽车几个阶段。其中,梯次利用的对象一般是电池模组的重组在使用过程,而对于电池单体的回收再利用,往往要经过电池包的手工拆解/设备拆解,然后对电极材料进行火法/湿法冶金。就锂电池而言,国内外采用物理拆解、火法和湿法工艺组合的方式,可回收得到金属铜、铝及金属钴和镍等产物。
钴酸锂回收——钴酸锂用途:
主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。
锂离子电池作正极材料:涂碳铝箔在锂电池应用中的优势:
1、抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;
2、降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;
3、提高一致性,增加电池的循环寿命;
4、提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;
5、保护集流体不被电解液腐蚀;
6、改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。
2019年上半年国内主要钴酸锂厂家排名的为:厦门钨业、湖南杉杉、天津巴莫、天津盟固利、无锡格林美,其五家市场占比高达86%,而厦门钨业凭借A家的订单量继续居于。
钴酸锂由于具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势,实现商品化。钴酸锂具有放电电压高、充放电电压平稳、比能量高等优点,在小型消费品电池领域中具有重要应用,由于消费类电子产品市场的迅速发展,钴酸锂是锂电池正极材料中销售量占比的材料。
钴酸锂的生产方法:
钴酸锂的化学式为LiCoO2,可简称为LCO,用化学术语来说,其实就是锂和钴的复合氧化物,工业上一般是将钴的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸锂高速分散后,采用两段式高温固相烧结得到:
四氧化三钴的熔点为895℃,碳酸锂熔点为723℃,所以工业上LCO的正式烧成温度一般在900℃以上(实际烧成工艺温度可高达1050℃),原料以熔融态进行反应,生长成5~20微米的单晶材料,涉及的化学反应如下:
原料三氧化四钴中1/3的钴是二价的Co2+,2/3的钴是三价的Co3+,而在终产物LCO中的钴全部是+3价的Co3+,所以整个LCO合成反应是耗氧的(将Co2+氧化为Co3+),通过简单的化学计量关系计算可以得知,每生产一吨的LCO,大约需要27公斤的氧气,同时排出225公斤的二氧化碳,反应前后固体物料的失重约为16.5%。因此在实际生产中,一般使用空气即可
锂电正极材料中,LCO具有真密度和压实密度,这使其在对电池体积有苛刻要求的电池领域的应用优势得天厚。另外,LCO也比现在盛行的三元材料具有更好的循环性能、低温性能、倍率性能等。
LCO材料的优势和劣势:所有锂电正极材料中,LCO具有真密度(5.1g/cm3)和压实密度(~4.3 g/cm3),这使其在对电池体积有苛刻要求的电池领域应用优势得天厚。另外,LCO比现有的三元材料具有更好的循环性能、低温性能、倍率性能等,至今在一些3C电池、低温高倍率电池用正极材料方面仍然是非钴莫属。
锂电一统天下的时代可能还有光明的未来,但动力和储能的兴起使得钴马上就面临着捉襟见肘的窘境。
以一辆特斯拉用的电池来说,如果全部用LCO来制造,大约只能满足8000万辆车用电池的需求,显然无论从年产量还是从未来电动汽车的容量来说,钴是难以支撑新能源产业的未来。根据相关数据统计,全球只有不到60%的钴会用于电池。
其次就是安全性,大容量LCO电池的安全性不容乐观,特别是在满电挤压、过热或过充电条件,LCO电池一般毫不犹豫地会以爆炸的方式体现自己的个性。LCO在爆炸方面的偏好似乎是不容妥协的,即使负极采用了高安全的钛酸锂的“钴钛”电池,其在过充和挤压下同样会发生猛烈爆炸。