TCI 375-2024 废旧锂离子电池再生利用电池单体拆解技术规范

CCSZ05TRecyclingofusedlithiumionbattery-technicalspecificationfordismantlingofsecondarycell2024-06-03发布2024-06-0中国国际科技促进会发布IT/CI375-2024本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由华中科技大学提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：华中科技大学、武汉瑞科美新能源有限责任公司、安徽鲁控智造有限公司、国网山东省电力公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司湖州供电公司、北京智慧能源研究院、清华大学、北海锂能新材料科技有限公司、深圳道童新能源有限公司、湖北景锂环保科技有限公司。本文件主要起草人：曹元成、汤舜、邢鑫、杜宝帅、楼平、徐丽、冯旭宁、陈宏棉、刘富德、肖锦华、张应喜、米春旭、管敏渊、吉帅静、樊志彬、李首顶、赵玉振、王军伟、李圣驿、金昌勇。本文件为首次发布。1T/CI375-2024废旧锂离子电池再生利用电池单体拆解技术规范本文件规定了废旧锂离子电池在回收利用中针对电池单体进行拆解的相关术语和定义、总体要求，以及相关的人员、场地、贮存、拆解、安全与环保等要求。本文件适用于再生利用环节中的动力型、储能型和消费型电池的单体拆解过程，其他类型锂离子电池的拆解过程可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB2894安全标志及其使用导则GB5085.7危险废物鉴别标准通则GB8978污水综合排放标准GB/T11651个体防护装备选用规范GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB15630消防安全标志设置要求GB16297大气污染物综合排放标准GB18597危险废物贮存污染控制标准GB18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB/T33598车用动力电池回收利用拆解规范GB/T33598.3车用动力电池回收利用再生利用第3部分放电规范GB/T39224废旧电池回收技术规范GB40165固定式电子设备用锂离子电池和电池组安全技术规范GB50016建筑设计防火规范GB50140建筑灭火器配置设计规范GB50395视频安防监控系统工程设计规范HJ2025危险废物收集贮存运输技术规范2T/CI375-20243术语和定义GB40165、GB/T2900.41、GB/T19596和GB/T33598和GB/T39224界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1锂离子电池单体lithium-ionbatterysecondarycell依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置，并被设计成可充电。注1：该装置通常包括电极、隔膜、电解质、容器和端子等。3.2废旧锂离子电池单体usedlithium-ionbatterysecondarycell不存在使用价值而被废弃的电池成品或半成品，包括在电池生产、运输、贮存、使用过程中产生的不合格产品、报废产品、过期产品。3.3拆解dismantling将废旧锂离子电池单体进行解体，分解为各种材料的过程。3.4极芯jellyelectrode除去废旧锂离子电池单体外壳等封装后的内部组件，主要由正负极片、隔膜和端子等组成。3.5电极材料粉powderofbatterymaterial将废旧锂离子电池单体拆解后，得到以锂、镍、钴、锰、铁、石墨等一种或多种有价成分构成的粉料。3.6极芯脱出率separationrateofjellyelectrode极芯完全脱出废旧锂离子电池单体的个数占投入分离系统的单体电池个数的百分比。3T/CI375-20244总体要求4.1一般要求4.1.1废旧锂离子电池单体拆解企业应建立劳动保护、消防安全责任管理和环境保护制度，并制定处理安全及环境污染事故的应急预案。4.1.2废旧锂离子电池单体拆解企业应具有国家法律法规规定的相关资质。4.1.3废旧锂离子电池单体拆解企业应参照锂离子电池生产、组装、集成、使用的相关企业提供的技术支持和拆解指导文件，制定拆解作业程序或拆解作业指导书，进行安全拆解。4.1.4废旧锂离子电池单体拆解过程中产生或夹杂的危险废物，或根据国家规定的危险废物鉴别标准及鉴别方法被认定的危险废物，应符合HJ2025的有关要求，并交由有相关处理资质的单位进行处理。4.1.5废旧锂离子电池单体拆解企业宜采用机械或自动化拆解方式，以提高拆解效率及安全性。4.2人员要求4.2.1拆解作业人员需持有相应的职业资格证书。4.2.2拆解过程严禁单独作业，按照制定的拆解作业程序或作业指导书进行。4.2.3拆解作业人员应通过拆解单位的专业培训，包括但不限于触电防范、现场急救培训以及安全、环保事故应急预案培训，能够对电解液泄漏、废旧锂离子电池起火、爆炸等事故进行必要的应急处理。4.2.4专业技能应满足规范拆解、环保作业、安全操作等相应要求，操作人员考核后方可上岗。4.3场地要求4.3.1工作场地应划分出明确的物料贮存区域、拆解操作区域、安全区域等功能性场地，各区域应具备安全防范设施，并按照GB50016、GB50140要求设置消防设施、报警设施、应急设施、紧急事故人员疏散通道等。4.3.2贮存、拆解操作区域的地面应进行绝缘、硬化及防渗漏处理，应具有排气、吸尘、集液、防火、防爆、防腐蚀等安全及环保防范设施，如废气收集净化系统、预警消防系统、废液回收处理系统等，并按照GB2894、GB15630要求设置消防、高压、危险化学品安全警示标识以及区域隔离、紧急疏散标识。4T/CI375-20244.3.3拆解操作区域应保持洁净干燥、光线良好，并远离居民区，安全距离应符合国家相关管理规定。4.4贮存要求4.4.1贮存区域应具有独立的集中场地和足够的贮存空间，应利用通道、防火隔板或者隔离墙将堆积的废旧锂离子电池单体隔开贮存。4.4.2安全状态较差的废旧锂离子电池单体应配备专用应急处置区域或应急处置装置进行贮存。贮存区域或各贮存单元应配套烟雾、温度、红外等实时安全监控报警装置及消防、排烟、集液、废气及废水处置装置。4.4.3贮存区域宜配备自动滚筒线、机械吊具等装备对物料进行安全转移。4.4.4废旧锂离子电池单体贮存前应进行安全性检测，贮存场所应进行避光处理，并严格控制环境温度，避免因电池高温自燃等引起的安全与环保风险。5安全与环保要求5.1废旧锂离子电池单体拆解过程中固体废物、废气、废水的产生、贮存、处置等应符合GB5085.7、GB8978、GB16297、GB18599、HJ2025相应部分的规定。5.2固体废物应按GB5085.7的规定进行鉴别，属于危险废物的应按GB18597和HJ2025的要求进行收集、贮存、运输，并交由有资质的单位进行处理；经鉴别属于一般固体废物的应按GB18599的要求执行。5.3拆解过程、贮存过程中产生的废水经处理后应按GB8978的要求执行。5.4拆解过程、贮存过程中产生的废气和含尘气体经处理后应按GB16297的要求执行。5.5拆解回收企业厂界噪音的排放应符合GB12348的要求。5.6废旧锂离子电池单体应统一存储，禁止对单体进行丢弃、填埋或焚烧。5.7拆解后的废旧锂离子电池单体、零部件、材料，应采用相应的容器分类存储、标识，并对其进行日常性检查。5.8厂房应安装通风设施，配备消防沙箱、灭火器、消防栓、消防喷淋系统等安全消防设备，消防设备数量及灭火器类型应符合GB50140的要求。5.9电池搬运、贮存、拆解、测试等区域应配备温感、烟感或红外成像监控报警系统，实时监控电池过程安全状态。5.10拆解技术与装备应避免引起电池短路，并对潜在的电池起火、电解液泄漏等风险具备充分的应急安全处置功能。5T/CI375-20245.11应按照GB50395的要求配备视频安防监控系统，实时在线对生产全过程进行监控和记录。5.12应按照GB/T11651相应部分的规定配备个体防护装备。6拆解要求6.1一般要求6.1.1拆解宜具备人工、半自动、全自动及多种模式综合的作业形式。6.1.2拆解过程需要在安装有负压处理装置、气体净化设备的环境中进行，确保排出气体符合国家相关安全与环保要求。6.1.3批量大、结构简单等适合自动化拆解的废旧锂离子电池单体，鼓励企业通过建立电池特征数据库、拆解工艺知识库等，实现半自动化、自动化拆解。批量小、结构复杂等不适合自动化拆解的电池可采用人工拆解。注1：对于具有多螺钉、激光焊接、强力结构胶等拆解费时费力的组装部位宜优先考虑自动化及智能化拆解。6.1.4人工拆解作业过程中，工人应具备绝缘手套、防机械伤害手套、安全帽、绝缘鞋(靴)、防护面罩、防触电绝缘救援钩等安全防护装备。6.1.5人工拆解作业应配备专业防护罩、专用起吊工具、起吊设备、专用拆解工装台、专用抽排系统、绝缘套装工具等，应具备绝缘检测设备，如绝缘电阻测试仪等。6.1.6宜对废旧锂离子电池单体进行残电释放处理后，再采用人工或自动化拆解模式进行安全、环保拆解。也可在带电作业安全防护条件下对废旧锂离子电池单体进行带电拆解。6.2电池单体拆解作业废旧锂离子单体电池拆解宜分别遵循图1所示程序作业流程。6图1废旧锂离子电池单体拆解作业流程6.2.1电压检测在进行废旧锂离子电池单体拆解作业前，宜根据拆解企业规定的安全电压限值对电池单体进行电压检测：6.2.1.1不符合安全电压限值的电池单体应进行残电释放处理后，再次进行电压检测；6.2.1.2符合安全电压限值的电池单体按6.2的要求执行。6.2.2残电释放6.2.2.1不符合安全电压限值的电池单体应按照GB/T33598.3的电池放电要求执行。6.2.2.2经过外接电路法或浸泡法放电完成的电池单体，应按6.2.1的要求进行电压检测。6.2.2.3如拆解企业具备带电处理技术，可在保证安全的前提下进行带电处理。6.2.3电解液收集6.2.3.1预冷处理：在收集前，对废旧锂离子电池进行预冷处理，将其置于低温环境中，如采用液氮冷却或低温冷藏，使电解液达到低温状态。6.2.3.2拆解与分离：在低温条件下，对锂离子电池进行拆解，利用低温下电解液流动性降低的特性，将其从电池中分离出来。6.2.3.3低温收集：使用专用的低温收集设备，确保在低温条件下将电解液迅速、完整地收集到密封容器中，避免在收集过程中电解液挥发或泄漏。6.2.4芯壳分离76.2.4.1满足拆解条件的单体宜通过固定、切割和分离等操作进行芯壳分离，得到完整的6.2.4.2单体芯壳分离时的极芯脱出率不宜低于97%,极芯脱出率R按公式计算：6.2.5典型工艺流程正极材料铝箔负极材料铜箔图2废旧锂离子电池单体拆解工艺中的负压收集工艺流程在废旧锂离子电池单体的拆解过程中，负压收集技术能够将拆8含有的有机溶剂从电池单体中快速抽除，并通过废气处理系统净化含有有机溶剂的气体，保持拆解过程排放气体质量达标。具体工艺流程为：a)将废旧锂离子电池单体进行放电处理，包括外型检查、安全性检查、型号分类b)将废旧锂离子电池单体放置于全自动电池拆解设备中，进行释放电解液、去壳、切割极耳、取出极芯等电池拆解分离分类过程。整个过程密闭负压，配备专业粉尘及电解液废气处理系统，达标排放。电解液、铝壳、极耳盖板分类回收、c)将分离出的极芯，分离为正极片、隔膜、负极片三个独立部分。d)正、负极片分别经过分离脱附工艺，使正、负材料分别从铝箔和铜箔上脱附下来，然后进行分类包装储存。6.2.5.2高温热解技术图3废旧锂离子电池单体拆解中高温热解技术的工艺流程在锂离子电池单体的拆解过程中，高温热解技术能够将拆解过程中获得的电极、活性9a)将废旧锂离子电池单体进行残电释放处理后，可分别通过精准拆解工艺进行极芯拆b)极芯拆解是将废旧锂离子电池极芯分解为独立部