废旧锂电循环利用可研-3.doc

蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿蚆袈膂蒁葿螄膁膁蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄荿蒃蚃袃蒂莆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇蒃薇螆羆膂葿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肇蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚂薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅薃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆膆节蕿螂膅莄莂蚈膅肄薇薄膄芆莀羂膃荿 废旧锂电池资源化综合回收利用可行性分析报告1 概述1.1项目提出的背景、技术开发状况和现有产业规模u 项目提出的背景 电池行业的废品及生产废料处理已成为其清洁生产急需解决的难题目前我国大型电池企业的废品率一般约13，而中小型企业的废品率更高。仅按3的平均废品率和每只电池平均质量30克估算，2005年我国电池行业产生的废二次电池约1亿只左右、约3000吨，仅其中所含的钴镍金属价值就约2.5亿元；此外仅广东地区电池厂及电池材料厂的生产废料约3600吨。目前一些个体户、小手工作坊已开始涉及这些易于收集与分类堆存的废品电池回收、拆解等，但废旧电池的处理难以套用传统的选冶工艺，必须应用先进、适用的系统集成技术，并建立专门的废旧电池资源化处理处置基地。巨大的废旧电池产出量催生其资源化循环利用产业的诞生失效锂离子电池等废旧电池的回收十分困难，但废旧二次电池等废旧物质的回收体系将会逐步建立与完善，再经过510年时间达到欧盟委员会颁布的2002/525/ec电池指令中含镉电池回收率6070和再利用率5060的指标，则有助于推进我国电池行业的工业生态循环和国际市场的开拓。同时，由于电池行业是劳动密集型行业，生产企业的利润率低，如果国际市场征收的环境处理费用提高，则将对我国包括锂离子电池在内的电池行业带来严重的不利影响。因此，尽快地建立失效电池的回收处理体系和大型的废旧电池资源化处理工厂迫在眉睫。废旧电池资源化利用产业可缓解我国战略金属资源紧缺局面资源化利用不仅是环境保护和开拓国际电池市场的需要，而且是缓解我国战略金属资源紧缺局面、促进我国电池行业可持续发展的必然选择。而且从勘探、开采、选矿到冶炼出金属的全过程对能源的消耗和环境的影响综合考虑，废旧二次电池的资源化利用综合成本更低，其意义更加明显，可以显著地节约资源、减少能耗和改善环境，解决我国镍、钴等战略金属的资源紧缺难题，同时，创造可观的经济效益。废旧电池资源化利用产业将改变我国有色金属工业传统发展模式资源循环不仅可以节约大量的镍钴矿产资源，而且可以大幅度降低能源消耗，保护生态环境。没有任何一种新工艺、新设备能像资源循环利用这样，在节约资源、减少能耗和改善环境方面取得如此明显的效果总之，废旧电池资源循环利用产业，不仅可以缓解我国紧缺战略金属的紧张局面，而且能解决废旧电池引发的环境问题，节约资源，降低能耗，创造经济效益，也符合国家倡导节能减排，建设节约型社会与发展循环经济的政策，同时，对促进我国电池行业的可持续发展、实现电池行业的工业生态循环具有巨大的推动作用。u 项目技术开发状况u 产学研团队情况公司与中南大学冶金学院成立了合作材料研究所作为专门的研发机构，研究所有博士、硕士20多名，其中高级技术职称人员13名、有着丰富的实践经验，研发实力雄厚，技术层次高，在按时按量完成新产品研发工作的基础上，为企业培养出一流的科技人才。研究所担负着公司新产品开发、试制、生产技术指导、生产工艺确定技术人才培训、对外技术交流等工作。研究所具备雄厚的科研条件，其科研成果在本行业一直处在先进行列，具有一定的影响力，是公司发展的坚强支柱，能保证公司的持续创新能力和技术的先进性。u 废旧锂电池资源化方面的研究及产业化进展主要采用湿法萃取回收工艺处理废旧锂离子电池，不仅可以有效地回收金属钴镍锰等有色金属和锂，而且产品纯度较好、回收率较高、能耗小、对环境污染友好且产品附加值高等优点。主要包括：（1）前处理：采用专业拆解技术，除去外层的塑料和金属外壳，通过机械粉碎与筛分，除去隔膜纸和铝箔，该方法的除铝率可达90以上，无污染物产生，前处理过程中产生的负极片,通过电解将石墨与铜箔分离,可得到电池级石墨和高纯铜（99.9%）,回收率超过98%（2）浸出：采用硫酸与过氧化氢的浸出体系，对脱铝废锂离子正极活性材料进行还原浸出。 采用p204萃取除杂和p507萃取回收钴、锂。萃取后的萃取液经过酸洗、浓缩结晶可获得六水硫酸钴产品；萃余液浓缩后加入一定比例的碳酸钠，采用重结晶的方法可制备出碳酸锂晶体。 u 现有产业规模现已建立200公斤/天的实验线。1.2 产品的主要用途和性能电池级四氧化三钴用于锂离子电池正极材料钴酸锂的制备。镍钴锰氧化物用于锂离子电池正极材料锂锰钴锰氧三元材料的制备，钴酸锂及锂镍钴锰三元材料用于锂离子电池的制造。u 项目产品主要性能指标锂离子电池处理回收直接生产的正极材料钴酸锂与镍钴锰酸锂技术指标为：钴酸锂容量140mah/g, 振实密度2.4g/cm3，循环寿命500次；镍钴锰酸锂容量145mah/g，振实密度2.35g/cm3，循环寿命500次。 电池级高纯co3o4原料的技术指标为：振实密度3.0g/cm3，铜、铁、锰、镍、钠、钙、镁等杂质含量50ppm，以此为原料制成的钴酸锂产品满足与（1）相同的指标。镍钴锰三元氧化物原料的技术指标为：振实密度2.4g/cm3，以此为原料制成的镍钴锰酸锂产品满足与（1）相同的指标。2 技术可行性分析2.1项目的关键技术的先进性和效果性论述u 关键技术的先进性和效果性锂离子电池处理回收直接生产正极材料针对废旧锂离子电池的钴酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂等废弃正极材料，本项目的核心技术是不需对镍、钴、锰、锂等元素进行分离，而且在不破坏废弃材料原有基本结构的基础上，通过特殊方法除去废料中的导电剂、粘结剂与集流体，然后采用一种特殊的成分均匀化技术，对钴酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂的微观结构进行精细调控，从而直接得到合格的正极材料。锂离子电池处理回收生产电池级高纯co3o4电池级高纯四氧化三钴作为钴酸锂的重要前驱体，要求具有良好的物理及化学性能，还要有优良的反应活性，然而有些性能之间是相互矛盾的，要使各种相互矛盾的性能达到最佳的组合，需要在技术上寻求最佳的合成条件。目前国内绝大部分厂家生产的四氧化三钴均不能解决此问题，活性好的材料则加工性能不足，加工性能好的材料则活性差，主要原因是大部分厂家未能找到最优化的前躯体湿法合成工艺与后段烧结工艺。本项目采用湿法成球与特殊的高温烧结过程，采用独特设备用机械活化法对四氧化三钴粉体材料进行整形及表面修饰，使其颗粒球型化，保证其有很好的流动性，比重高，粒径分布呈标准正态化。锂离子电池处理回收生产镍钴锰三元氧化物本项目采用配合物液相共沉淀法制备linixco(1-x-y)mnyo2用镍钴锰复合氧化物。系统研究不同反应器的流体力学性质、复合配合剂体系的热力学及动力学性质对镍钴锰共沉淀的作用规律与对前驱体成球的影响机制，研究镍钴锰共沉淀产物中杂质的存在形态与形成机制，优化反应器与成球工艺，获得杂质含量低、化学反应活性高、团聚紧密的球形前驱体原料。通过上述基础研究与工艺开发，采用制备的镍钴锰三元复合氧化物为前躯体材料，实现对linixco(1-x-y)mnyo2的结构与性能的有效调控，从而获得具有优良物理特性与电化学性能的linixco(1-x-y)mnyo2产品。22 产品技术性能水平与国内外同类产品技术的比较u 产品技术性能比较产品性能比较如表2-1、表2-2、表2-3、表2-4。表2-1四氧化三钴产品的主要性能指标及与国内外同类产品的比较项目我司产品国外产品国内产品1国内产品2钴含量/wt.%平均粒径d50/m73.465.473.502.873.217.673.126.0振实密度/（gcm-3）3.42.71.82.6比表面积/（m2g-1）0.531.024.511.57比较而言,我司产品钴含量高,振实密度高,比表面积小,粒径适中.表2-2 镍钴锰氧化物产品的主要性能指标样品我司产品国外产品国内产品1国内产品2平均粒径，d50/m10.629.5810.2511.24bet比表面积/m2g-11.983.562.024.67振实密度/gcm-32.362.301.952.06掺杂包敷量/wt.%0.5-放电比容量/mahg-1（扣式电池）163161149155电池循环500次容量保持率/%87.186.578.684.73ah电池过充电（3c/10v，5只）全部通过2只通过不合格不合格比较而言,我司产品,振实密度高,比表面积小,粒径适中,进行了掺杂包敷改性.表2-3 钴酸锂产品的主要性能比较样品我司产品国外产品国内产品1国内产品2平均粒径，d50/m9.627.588.557.24bet比表面积/m2g-10.320.420.530.48振实密度/gcm-32.672.522.352.52最大压实密度/gcm-34.104.103.953.85放电比容量/mahg-1（扣式电池）158157152156电池循环500次容量保持率/%88.188.581.678.5比较而言,本项目产品振实密度高,比表面积小,电性能好.表2-4 锂镍钴锰氧三元材料的性能比较样品我司产品国外产品国内产品1国内产品2平均粒径，d50/m10.629.5810.5511.24bet比表面积/m2g-10.420.561.020.67振实密度/gcm-32.352.322.052.26最大压实密度/gcm-33.653.553.303.45放电比容量/mahg-1（扣式电池）163161149155电池循环500次容量保持率/%87.186.578.684.73ah电池过充电（3c/10v，5只）全部通过2只通过不合格不合格比较而言,本项目产品振实密度高,比表面积小,电性能好,安全性能好.u 项目工艺流程比较传统的锂离子电池回收流程见图1所示,传统工艺中,通常锂和铜未有效回收,而且为了得到单一盐,将镍钴分离结晶,资源利用率低,未将回收与锂离子电池关键材料制造结合起来.本项目的创新性是将电池材料的关键制造技术与有色金属冶金分离、提取技术有机结合，实现废旧电池或废弃材料的重新利用，实现资源的再生。拆解、粉碎与筛分外壳、隔膜纸等废正极活性材料酸浸h2so4+h2o2p204萃取净化除杂浸取液萃余液p507萃取分离浓缩、结晶萃余液萃取液硫酸镍碳酸锂反萃、结晶硫酸钴废旧锂离子电池图1 锂离子电池传统回收生产钴盐/镍盐处理流程图锂离子电池处理回收直接生产正极材料该项目突出的创新优势体现在三个方面：一是最大限度地综合利用了废旧锂离子电池的锂、镍、钴、锰等有价金属，二是大大缩短了传统方法的工艺流程；三是最大限度的降低了正极材料成本：直接利用了废极片中的镍钴锰锂等原料，节省了提纯成本；直接综合利用了废旧锂离子电池的锂、镍、钴、锰等有价金属，元素利用率高，节约了原料成本。由于废极片中正极材料只是在使用过程中结构发生了劣化（电池生产过程中的废极片甚至没有发生结构变化），只要进行有效分离后进行结构调整就可以重新使用，因此，与目前传统的电池级四氧化三钴生产钴酸锂正极材料相比，本废旧锂离子电池铝锭、不锈钢锭 外壳 拆解分类负极片电解电解铜板 废正极片 石墨粉电解技术成分均匀化与材料改性技术脱铝、胶、导电剂分析高效分离极片料与集流体、粘结剂、导电剂技术配料烧结粉碎包装 正极材料产品图2 锂离子电池直接回收生产正极材料处理流程图项目生产过程能耗低，锂得以充分回收利用,经济效益可观。且废负极片中铜作为资源得以回收，然而，石墨一般都被废弃。本项目将在充分发挥铜的价值的基础上，回收石墨作为石墨粉产品使用。此外,此过程无须复杂湿法分离过程,经济环保,收率高.废弃锂离子电池直接回收工艺流程图2所示。锂离子电池处理回收生产电池级高纯co3o4对于复杂的废旧锂离子电池(正极材料钴酸锂中混用其他正极材料等),通过浸出选择性化学除杂和萃取分离得到高纯钴溶液,合成专用球形草酸钴和碳酸钴,通过对专用球形草酸钴、碳酸钴的回转动态焙烧，使草酸钴、碳酸钴经高温固相氧化分解，得到氧化完全、一次颗粒微细的钴氧化物。通过机械活化后,在较高温度、弱氧化气氛下对高温固相氧化分解后的产物进行静态焙烧，可以对废旧锂离子电池铝锭、不锈钢锭 外壳 拆解分类负极片电解电解铜板 废正极片 石墨粉脱铝、胶、导电剂浸出萃取高纯钴溶液络合剂+沉淀剂 络合沉淀回转烧结球形草酸钴/碳酸钴二次烧结整形 四氧化三钴产品图3 锂离子电池回收生产四氧化三钴处理流程图氧化产物颗粒的微观结构、表面形貌进行调整，实现钴氧化物的二次造粒，得到的四氧化三钴颗粒结构致密、均一，表面光滑,无杂相。与传统一次烧结比,纯度高,活性高,密度可提高20%,由于废料回收得到的纯钴溶液成本低,而且省却钴盐结晶和钴盐溶解等过程,相比用商品钴盐制备四氧化三钴比,流程更短,能耗更低,省却了结晶装置和脱水装置,成本更低.此外,萃取分离回收产生的副产品如镍以及电解得到的铜等,附加值高,综合成本低.此外,通过对萃余液镍盐结晶回收后的母液沉淀处理,锂以碳酸锂的形式回收.锂离子电池处理回收生产镍钴锰三元氧化物传统萃取回收过程中,锰未回收,镍钴分离结晶,工艺复杂,成本高,此外,普通沉淀及未包覆的三元材料,安全性能差、加工性能差.本技术中,对于复杂的废旧锂离子电池(正极材料钴酸锂中混用其他正极材料等),通过浸出选择性化学除杂及深度萃取除杂无须分离得到高纯钴镍锰溶液,减少了分离和结晶过程,成本大大降低.通过补加相应盐调整溶液中镍钴锰比例,直接沉淀得镍钴锰前驱体,采用多元络合共沉淀、非均匀成核表面包覆等技术，开发高振实密度废旧锂离子电池铝锭、不锈钢锭 外壳 拆解分类负极片电解电解铜板 废正极片 石墨粉脱铝、胶、导电剂浸出萃取溶液浓度调整 高纯钴镍锰溶液多元络合剂+沉淀剂 络合沉淀包敷处理镍钴锰前驱体热处理 镍钴锰三元氧化物图4 锂离子电池回收生产镍钴锰三元氧化物处理流程图球形低钴锂镍钴锰氧材料，与传统单一络合剂及未包敷处理相比,显著提高了材料的安全性能，解决锂镍钴锰氧正极材料加工性能差的难题.其工艺流程见图4. 电解得到的铜等,附加值高,综合成本低.此外,通过对三元沉淀后的母液的沉淀处理,锂以碳酸锂的形式得以充分回收,有价金属得以充分回。u 国内外废旧电池回收处理技术比较(a) 浮选法能有效分离锂钴氧化物-石墨混合粉末，获得的锂钴氧化物产品中的锂钴氧化物，品位为93%以上，回收率为92%以上。浮选法的工艺流程相对比较简单，投资成本比较低，可以实现活性材料中licoo2、铝箔、铜箔和石墨粉末的有效分离；所获得的licoo2经湿法浸出提纯、资源化。(b) 盐酸浸出法 该工艺得到的主产品（co(oh)2）纯度较高，但仅停留在实验室阶段，只实现了金属钴的回收，而未考虑到锂的回收问题。(c) 溶剂萃取法 萃取回收法不仅可以有效地回收金属钴和锂，而且产品纯度较好、回收率较高，是目前研究比较多的的工艺之一。目前国内针对锂离子电池回收的研究已陆续有所报道，如王晓峰等尝试将传统的络合法与离子交换法相结合，实现了对材料中的多种金属元素的分离和回收，其中钴镍两种金属的回收率分别达到了84.9%和89.1%。此外，近年来湖南海纳新材料有限公司与中南大学也正在联合开展相关领域的研究及其产业化技术开发。2.3 项目承担单位在实施本项目中的优势u 产学研一体化优势该项目长期得到中南大学的技术支持,检测和实验设备完备,项目所在地与湖南杉杉、湖南瑞祥、长远锂科等客户近在咫尺,项目的子项目均已取得专利或获得省级技术鉴定,实验试制产品也均经过客户检验.公司以中南大学为背景,是产学研一体化操作运营的公司.u 市场背景优势依托5年的研发积累和产业化实践,各子项产品性能证明均已达到或超过国内先进水平,部分产品如电池级四氧化三钴和钴酸锂直接取代进口,绝大多数国内正极材料生产商均试用检测或正在使用本公司项目产品.杉杉、瑞祥、中信等国内最大的几家生产商成为公司长期用户,产销量连续3年排在全国前3名,目前已拥有十多家客户.u 管理优势公司严格按照iso9000要求和现代企业管理模式进行管理,对定单管理、物料管理、生产管理、财务管理有完善的制度.与金川、华友等竞争对手及其他正极材料供应商比,公司产品适应性强,有强大的技术支持,研发能力和工艺调整能力有较大的优势,产学研一体化优势明显u 技术储备及项目支撑优势开发的四氧化三钴及镍钴锰三元产品已得到客户的认可,钴酸锂技术、四氧化三钴粉末通过湖南省科学技术厅的技术成果鉴定,鉴定项目技术先进,工艺稳定,产品性能指标居国内领先,国际先进水平.相关项目已获国家973项目资助和国家自然基金项目资助。3 项目成熟程度3.1 产品质量的稳定性和用户意见产品质量的稳定性和技术检测情况终端产品钴酸锂、镍钴锰三元材料、四氧化三钴及镍钴锰三元前驱体已成功在湖南海纳和湖南杉杉实现产业化，并在国内正极材料及前驱体市场取得核心地位，早已通过各厂商的试用和批量使用，关键是如何将废旧电池回收与锂离子电池关键材料制造结合起来。用户意见终端产品通过了国内绝大多数正极材料制造商和使用商的使用认证，并成为主要供应商。代表客户为：1）深圳海盈科技有限公司2）湖南瑞翔新材料股份有限公司3）湖南杉杉新材料股份有限公司4）中信盟固利电源技术有限公司 5）北大先行产业技术有限公司 6）广东肇庆风华电池有限公司3.2 核心技术的知识产权情况公司与中南大学合作研究所已在原来的工作基础上申请相关发明专利。一些发明专利进入实质性评审阶段。其中，部分研究人员为我公司技术骨干。1. 发明专利名称:一种锂离子电池正极材料锂镍钴锰氧及其制备方法 申请号:zl200510031354.3发明人:郭华军 李新海 王志兴 彭文杰 张明 胡启阳 张云河 杨志2. 发明专利名称:锂离子电池正极材料锰酸锂及其前体锰氧化物的制备方法 申请号:zl200510031869.3发明人:郭华军 王志兴 李新海 彭文杰 胡启阳 张云河 杨志 郭永兴3. 发明专利名称:高电压锂离子电池正极材料锂镍锰氧的制备方法申请号:zl200510031110.5发明人:方海升 王志兴 李新海 郭华军 彭文杰 胡启阳 张云河 4 市场需求情况和风险分析4.1.市场需求规模及产品发展前景离子二次电池自从1992年由日本sony energy tech公司导入市场以来，随着多媒体计算机及cpu高阶化需求及笔记型电脑、行动电话“轻、薄”的要求下，锂离子电池成为其最佳电源供应来源，性能受到可携式电子产品制造业者的肯定，被广泛应用于各种可携式电子产品。此外，随着能源供应日益紧张及日益严格的环保要求, 电动车和混合电动车成为世界各国竞相发展的绿色交通工具，得到各国政府的政策扶持。a.国内市场2000年后,国内锂离子电池的生产量将以20%的速度逐年增长,锂离子电池正极材料及前驱体的需求量也相应增加.国内正极材料生产商如湖南杉杉、湖南瑞翔、当升、中信国安、北大先行、byd等对电池级四氧化三钴、镍钴锰三元氧化物的每年的需求量均在1000吨以上,而国内有数十家锂电生产商,需求量不等,byd、atl、力神等锂电池生产厂家每月对正极材料的需求量均在100-300吨,市场容量巨大.据亚洲金属网2007年年度报告,中国国内2007年电池行业实际用钴量为6000吨左右,按钴酸锂或四氧化三钴折算,正极材料及其前躯体消耗量接近10000吨,而且2008年和2009年用量将继续增加.b.国外市场国外市场的需求量相对国内市场而言,需求量更大,日本sanyo、sony、松下、汤浅等公司,韩国三星公司等国际锂电池巨头对正极材料的每月需求量在300-600吨之间,由于电池级四氧化三钴、钴酸锂及锂电池有8-13%的高出口退税,电池产品及相关材料的出口一直占了钴和镍产品出口的相当比例, 据亚洲金属网2007年年度报告,2007年约有4000吨金属量的钴产品以锂电池及相关材料出口.此外,目前国际市场上锂电池关键材料由umicore、omg、3m等几家提供，在性价比方面并不具备完全竞争优势,还有很大的市场缺口，因此正极材料及其前驱体出口创汇的前景非常乐观,预计出口量将以20%的速度增长.c.主要市场 我国为锂离子电池生产大国,约占全球总生产量的40%,而全球大部分生产量集中在日本和韩国.年需求量在15000吨左右, 此外,随着电动交通工具对锂离子动力电池的需求量日益增加,仅国内电动轿车、电动摩托车、助力自行车对正极材料的每年实际需求量在2000-3000吨之间.d、该项目产品的目标市场 利用海纳公司5年来已有的销售网络和长期客户,该项目产品完全可销售给国内的正极材料供应商如杉杉、瑞翔、中信、北大先行等,同时直接销售给广东及江浙电池生产商,同时,通过取得自营进出口权,出口日本市场.预计每年新增300-500吨产品量.4.2 风险因素分析及对策面对激烈的市场竞争环境，公司虽然有雄厚的研发队伍、有团结协作的优秀团队、有优势产品做支撑，但也存在一定风险。a、价格变动的风险 加强与大供应商建立长期的战略合作关系，提高公司抵御风险的能力。有效利用资源，生产加工成本低，产品附加值很大，价格因素远远抵不上生产产品的附加值空间，使产品的价格风险变得很小。b、 原料供应风险 并随着我国的废旧电池管理及其回收体系的建立，废旧电池的回收率会越来越高，故此风险较低。c.技术风险 公司在废旧电池资源化利用领域、电池材料领域积累了丰富的理论与实践经验，该项目的技术风险很低。d.政策风险 本项目完全符合国家提倡的走资源节约、循环经济的科学发展观的要求，属于国家环保政策重点扶植的技术领域和产业方向，受政策负面影响的可能性很小本项目是在海纳新材料公司已有生产、技术与管理经营基础上建设的，同时拥有中南大学一流研究技术支撑，已具有强大的技术基础和产业化转化能力，在国内同行中绝对属于领先水平；同时，本项目原料丰富，来源广，产品附加值高，抗风险能力强，投资回收期较短、利润率高，且符合国家提倡的走资源节约、循环经济的政策。项目方案实施性强，完全可行5 投资估算及成本核算5.1项目投资估算现有生产条件:电池拆解实验装置一套;萃取实验装置一套;湿法浸出设备一组;压滤固液分离设备一套;烧结设备一套;粉体加工设备若干;储槽若干;纯水制备设备一套(共用);分析检测设备一套(共用);水电已通;专用厂房约4000平米.还需完备的生产条件:电池拆解生产装置一套;萃取生产设备一套;湿法设备、粉体加工设备若干;项目现有仪器设备：序设备名称已有数量（台）生产厂家备注1推板窑2宜兴万鑫2回转窑1上海实验电炉厂3机械式粉碎机1浙江丰利4反应釜3浙江常熟5板框压滤机2杭州兴源6各类储槽10慈溪新远栋7混料机2淄博启明星8纯水制备系统1湖南禹之神公用纯水设备分摊9分析检测设备1自建公用分析设备分摊10电池拆解实验装置1自制11萃取实验装置1自制项目产业化还需完备的设备、仪器有：序设备名称单价 数量（台）金额（万元）1计量泵1.244.82生产萃取槽20.0240.03生产用电池拆解装置10.0220.04辊式破碎机4.028.05振动筛1.222.46混批机6.016.07额式破碎机2.512.58合计83.71、项目投资已完成投资 300 万元，来源及主要用途为： 企业自筹,主要用于设备购置和人员费用 已完成投资来源及用途表序号项目资金额（万元）来源主要用途1设备购置250自筹购买设备2人员费15自筹人员工资及福利3测试费10自筹样品测试4差旅费10自筹会议及交流5材料费10自筹试验用6管理费5自筹日常管理 新增固定资产投资估算（见项目产品生产方式及条件）2、项目所需设备与原料 项目所需生产设备（见项目产品生产方式及条件）每吨钴酸锂所需原辅材料及来源序号名称单位规格数量厂家1原材料:钴千克一级600回收2电池级碳酸锂千克电池级200四川射洪3其他辅助材料千克一级20 每吨四氧化三钴所需原辅材料及来源序号名称单位规格数量厂家1原材料:钴千克一级735回收2碳酸氢铵千克食品级28003萃取剂千克一级50江西上高4盐酸千克一级20005其他辅助材料千克一级200每吨镍钴锰三元氧化物所需原辅材料及来源序号名称单位规格数量厂家1原材料:钴镍锰千克一级730回收2氢氧化钠千克离子膜级25003萃取剂千克一级50江西上高4盐酸千克一级20005其他辅助材料千克一级2003、产品成本与售价 钴酸锂单位生产成本估算表 23.97 万元/吨项目规格单位消耗定额单价金额一、原材料18.91钴千克60031.5(45*0.7)18.9二、辅助材料1.41电池级碳酸锂千克2000.92其他辅助材料千克200.5三、直接成本合计20.3四、燃料和动力1.50五、工资和福利0.44六、制造费用1.73七、副产品回收 0.00八、单位生产23.97四氧化三钴单位生产成本估算表 26.825 万元/吨项目规格单位消耗定额单价金额一、原材料23.151钴千克73523.15二、辅助材料1.861碳酸氢铵千克28000.212萃取剂千克500.13. 盐酸千克20000.154.其他辅助材料千克2001三、直接成本合计25.01四、燃料和动力1.20五、工资和福利0.60六、制造费用1.50七、副产品回收 0.00八、单位生产26.825镍钴锰三元氧化物单位生产成本估算表 16.37万元/吨项目规格单位消耗定额单价金额一、原材料10.651钴千克2457.722.镍千克2432.433.锰千克2420.50二、辅助材料2.051氢氧化钠千克25000.82萃取剂千克500.13. 盐酸千克20000.154.其他辅助材料千克2001三、直接成本合计12.7四、燃料和动力1.50五、工资和福利0.44六、制造费用1.73七、副产品回收 0.00八、单位生产16.37 产品定价情况产品类型钴酸锂四氧化三钴镍钴锰三元氧化物 产品销售价格32万/吨32万/吨22万/吨同类产品销售价格36万/吨35万/吨25万/吨因此，该项目的成功实施会成为公司新的利润增长点。6 社会效益分析6.1 社会效益分析该项目所从事的废旧电池资源化利用产业，不仅可以缓解我国紧缺战略金属的紧张局面，而且能解决废旧电池引发的环境问题，节约资源，降低能耗，创造经济效益，也符合国家倡导节能减排，建设节约型社会与发展循环经济的政策，同时，对促进我国电池行业的可持续发展、实现电池行业的工业生态循环具有巨大的推动作用。主要体现在以下几个方面：1) 废旧电池及其生产废料资源化利用项目整体流程的实施，实现了污染最小化、资源优化最大化的回收路线，将废旧电池及其生产废料直接生产为二次电池功能材料超细镍粉、钴粉和钴酸锂等，实现了电池废料“从电池中来，到电池中去”的循环经济理念。2) 不仅为电池生产厂提供电池功能材料，还可将废品电池及生产边角料收回处理，解决了电池生产厂环保后顾之忧，同时节约了成本。3) 该项目能够直接解决约200人的劳动就业，所以该项目对于解决当地劳动力就业有一定的积极作用。4) 科学、合理处理废旧电池及其生产废料，能够大大减轻环境压力，有利于环境保护。本项目可能还远远不能解决我国现有废旧电池的回收问题，但它的实施有助于废旧电池回收及其处理技术的突破，从而为国内在废旧电池及其生产废料规范化回收、处置方面树立了一个成功的案例并推广应用，以便为在广大电池企业提供了优良环保服务，并达到经济效益、环境效益和社会效益的共羸结果，它将具有很好的发展前景。7项目开发要求71项目开发策略：1、组建该技术项目攻关组，明确组织和专业分工，联合研究所,进行研制开发。制定了把关措施，包括加工工序的控制、工艺流程的控制、人员操作水平的控制、作好各个环节的控制等；按照iso9000设计控制的程序要求展开工作。从组织、技术、资源等各方面充分保证研究工作的顺利展开。2、技术管理由总工带领相关人员进行论证、评审，由技术副总进行项目的具体实施及改进，由生产部将此项目做为重点工程，进行配合生产，公司从总经理到技术人员、员工全面调动，发挥的各自优势进行攻关。在具体项目上做到技术性能上要领先、质量要稳定、产品推出时间要领先。2、加强与中南大学合作研究所的的多层次技术开发体系，既为公司的长期发展形成技术储备服务，又为公司适应市场需求提供服务。有效地组织和运用社会资源为公司技术创新服务。加强与国内外同行的交流与合作，联合开展战略性研究开发，推动产业技术的升级换代。72项目生产策略由商务部和技术研发部共同对公司生产合同统一管理（评审、签订），并负责编制项目产品的生产和供应计划，进行生产调度指挥，平衡生产能力，并制定公司生产管理方面的规章制度。由质量管理部负责审核生产出的产品是否符合技术要求，对符合要求的产品签发合格证,严格qc过程。73质量管理体系及产品质量情况产品的质量管理完全按照iso9001质量体系标准的控制程序进行， iqc、pqc、oqc都由专职检验员把关，严格按照企业标准进行检验，不合格的产品决不流入下道工序。74绩效考核对关键岗位的科技人员实行经济补贴，对有技术贡献的人员实行奖励。鼓励科技人员创造发明、技术革新，对技术成果进行专利申报和申报省、市科技成果，从物质和精神各方面对科技人员进行鼓励和嘉奖，从各方面充分调动科技人员的积极性，发挥他们的聪明才智为企业和社会做出贡献。对在核心期刊上发表论文者，按500-1000元/篇给予奖励；对成功申请发明专利者，按2000-5000元/项给予奖励；对项目通过客户认证者，按2000-5000元/项给予奖励。同时，对项目时间拖延或未达到预期效果者，按公司科研及技改项目考核办法对绩效工资部分和年终奖部分进行考核。 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