(最新)廢舊鋰電循環(huán)利用可研2

1、創(chuàng)新基金項目編制提綱一、企業(yè)概況1、 管理團隊（1）核心團隊：教育背景（學習及培訓經(jīng)歷）、工作業(yè)績*。核心團隊包括總經(jīng)理、分管技術、市場、財務等方面的副總經(jīng)理和同類職務的人員，如項目負責人及技術骨干屬核心團隊，此處可簡述。公司董事長：李新海，男，46歲，工學博士，中南大學冶金物理化學系主任，教授，博士生導師，享有政府特殊津貼專家，先進能源與材料領域知名學者與專家，教育部先進電池材料工程中心副主任、學術委員會副主任委員，中國有色金屬學會冶金物理化學學術委員會副主任委員，湖南省化學化工學會理事，中國鋰電池行業(yè)協(xié)會理事，電池期刊編委。湖南杉杉新材料有限公司技術總監(jiān)。主要從事材料、冶金與電化學的研究，

2、先后主持和完成國家“973”項目、國家科技支撐項目、國家“八五”攻關等項目4項，國家自然科學基金、國家教委博士點基金、中國博士后基金項目5項，湖南省重大科技攻關項目2項，湖南省科技攻關項目2項，有色金屬工業(yè)總公司項目3項，主持校企合作項目30余項。研究主要涉及新型化學電源與能源材料、炭素功能材料、有色金屬資源綜合利用等領域并取得許多重大創(chuàng)新性成果。其中在新型化學電源及能源材料領域，成功開發(fā)了無汞堿錳電池及其關鍵材料（無汞鋅粉、二氧化錳、無汞扣式堿錳電池等），鎳氫電池及其關鍵材料（球形氫氧化鎳、儲氫合金、鎳氫電池等），鋰離子電池及其關鍵材料（鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷錳氧、炭負極、四氧化三

3、鈷、氧化錳、六氟磷鋰、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池、鋰離子動力電池），燃料電池及超級電容器等高新技術產(chǎn)品。先后有12項科研成果通過省部級科技成果鑒定。獲省部級以上成果獎勵7項，其中“鋰離子電池及其關鍵材料的制備技術與產(chǎn)業(yè)化”榮獲2006年度湖南省科技進步一等獎，另有二等獎2項、三等獎3項、四等獎1項。申請國家發(fā)明專利15項，其中授權發(fā)明專利5項。發(fā)表學術論文239篇，其中被sci、ei、istp收錄的論文達172篇次。出版專著化學電源一本。以上創(chuàng)新性成果有力促進了我國在先進能源及其材料領域自有知識產(chǎn)權的建立，推動我國先進電池及其材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。工作中，非常注重和積極推進科技成果的轉化，并取

4、得了卓著的成效。以上成果中的大部分均已在國內(nèi)成功產(chǎn)業(yè)化，以取得的科研成果為核心技術的一批高新技術企業(yè)迅速崛起。其中湖南杉杉新材料有限公司生產(chǎn)的鈷酸鋰產(chǎn)品以其優(yōu)異的性能居于國內(nèi)領先和國際先進水平，迅速成長為國內(nèi)同類產(chǎn)品的主力軍，產(chǎn)品暢銷于國內(nèi)外各大知名企業(yè)，在市場占有率與銷售額連續(xù)居國內(nèi)第一。近年來，先后被評為湖南省普通高等學校科技工作先進工作者、湖南省有突出貢獻的科技工作者、湖南省新世紀121人才、長沙市十佳科技創(chuàng)新青年人才、長沙市高開區(qū)有突出貢獻的科技專家、湖南省留學人員創(chuàng)業(yè)園優(yōu)秀留學回國人員、長沙市高開區(qū)突出貢獻的創(chuàng)新專家、2006年度李新海教授學術團隊榮獲首屆“湖南青年科技創(chuàng)新十大杰出集

5、體”。公司總經(jīng)理：張云河，男，1974年出生，博士，副教授，1998年碩士畢業(yè)于中南工業(yè)大學冶金物理化學與化學新材料研究所，并于同年留校從事教學與科研工作。主要從事電化學動力學、化學新材料、能源材料等領域的研究，在鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池及其電極材料方面進行了大量研究，球型氫氧化鎳生產(chǎn)技術、周期性外場梯度生長法制備微摻雜型鈷酸鋰技術等6項科研成果先后通過省部級鑒定，并已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在國內(nèi)外發(fā)表學術論文20余篇。副總經(jīng)理：楊志，男，1978年出生，博士，高級工程師，從2000年開始從事新型能源及相關材料研究，先后負責開發(fā)(ni1/3co1/3mn1/3)3o4粉體材料、高密度四氧化三鈷粉體

6、材料等研究項目，并參與多項能源材料的產(chǎn)業(yè)化項目。其中高密度四氧化三鈷項目獲省級鑒定，獲省部級科技進步獎多項。公司財務主管：(請補充)（2）創(chuàng)業(yè)企業(yè)家介紹（自我評價：創(chuàng)新意識、開拓能力、經(jīng)營理念）詳見公司董事長簡介2、 企業(yè)現(xiàn)有能力（1）開發(fā)能力，包括企業(yè)的研發(fā)隊伍和資金投入以及近年來取得的研究開發(fā)成果。公司成立了特種材料研究所作為專門的研發(fā)機構，研究所有博士17名、碩士5名，其中高級技術職稱人員13名、有著豐富的實踐經(jīng)驗，研發(fā)實力雄厚，技術層次高，在按時按量完成新產(chǎn)品研發(fā)工作的基礎上，為企業(yè)培養(yǎng)出一流的科技人才。研究所擔負著公司新產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)技術指導、生產(chǎn)工藝確定技術人才培訓、對外技術

7、交流等工作。研究所具備雄厚的科研條件，其科研成果在本行業(yè)一直處在先進行列，具有一定的影響力，是公司發(fā)展的堅強支柱，能保證公司的持續(xù)創(chuàng)新能力和技術的先進性。從公司成立以來，公司將產(chǎn)品、技術研究開發(fā)作為公司的生命線，并進行 了大量投入，近兩年來共投入研發(fā)經(jīng)費近800萬元。由于公司的高度重視，加強產(chǎn)品更新?lián)Q代，投入產(chǎn)出碩果累累。（2）生產(chǎn)及營銷能力，包括企業(yè)的具備的生產(chǎn)條件、經(jīng)營模式和市場策劃能力、銷售渠道等。生產(chǎn)能力：公司已完成了廢舊電池資源化循環(huán)利用的中試，并確定了生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，各項指標達到或超過了設計要求，補了國內(nèi)空白。目前公司有足夠的生產(chǎn)基地，10000平米廠房，濕法和火法配套設備

8、齊全，同時購置安裝了部分的中試生產(chǎn)設備。在不斷改進技術的同時，我公司不斷拓展市場，擴展銷售網(wǎng)絡， 對本項目產(chǎn)品加大宣傳力度，中試產(chǎn)品由中信國安盟固利、瑞翔新材、杉杉新材等單位試用后，反應很好，產(chǎn)品質量受到了用戶的認可，質量要求達到或超過進口產(chǎn)品水平，規(guī)模化生產(chǎn)后完全可以取代進口，通過洽談，與本公司簽訂了長期的供貨協(xié)議。此外，公司正在與外商洽談，積極開拓國際市場，除自營出口外，同時與國內(nèi)的出口貿(mào)易公司建立了良好的合作關系。營銷能力：公司發(fā)展從市場需求出發(fā)，考慮到本行業(yè)中不同用戶生產(chǎn)工藝不同的特點，嚴格按照產(chǎn)品用戶的要求生產(chǎn)高規(guī)格的產(chǎn)品。公司產(chǎn)品的技術規(guī)格和質量均為世界一流水平，有很強的市場競爭力

9、，用戶反饋情況很好，用戶群在不斷增長，高密度高活性電池級四氧化三鈷產(chǎn)品占據(jù)了國內(nèi)20%的市場份額,并擁有杉杉、瑞祥、中信等一批高端客戶。目前公司收入全部來源于產(chǎn)品的銷售，在此基礎上，放眼世界，不斷地增加科研投入和市場開發(fā)力度，緊盯市場，保持領先的技術水平和優(yōu)質的產(chǎn)品質量，把公司做強做大，成為世界知名的集科研、生產(chǎn)、貿(mào)易于一體的新材料公司。（3）資金管理能力，包括企業(yè)財務主管、會計的專業(yè)背景、專業(yè)證書獲得情況（附復印件），企業(yè)財務管理狀況及采取的相應措施；應收賬款、應付賬款的管理策略和回收及支付能力；是否得到過銀行貸款并能夠按期償還，是否有銀行頒發(fā)的資信等級證書。公司自成立開始就充分認識到中小企

10、業(yè)資金管理能力的重要性，就針對資金管理、資本運作等，特別是資金回籠問題建立了一套切合實際、操作性強的管理辦法和制度。公司全面實施預算管理以提高資金使用效益。針對應收帳款公司的管理策略是通過提高付現(xiàn)折扣，鼓勵顧客提早支付貨款，同時加強收款理念和技巧培訓，從一線人員、業(yè)務主管到部門經(jīng)理都進行培訓。另外，在公司產(chǎn)品市場完全鋪開并在全國具有一定影響時，公司計劃適當縮短信用期間，通過以上策略來提高應收帳款周轉率。對于應付帳款，公司也制定了一套管理策略，在嚴格按照合同計劃付款的前提下，通過和一定量的外協(xié)生產(chǎn)來維持一定比例的應付帳款。（4）其他特殊能力，包括已獲得的質量認證、高新技術企業(yè)認證以及其他特殊資格

11、或證明等。本公司是湖南省科技廳認定的高新技術企業(yè)，2005年已通過iso9001:2000質量管理認證體系，正準備通過iso14001體系認證。3、企業(yè)發(fā)展歷程及抵御風險能力包括最初成立情況、重大項目開發(fā)、主要產(chǎn)品上市、重大融資事件、公司人員總數(shù)變化情況、總資產(chǎn)、凈資產(chǎn)、主營業(yè)務收入、利潤水平的重大突破以及本企業(yè)認為的其他重大事件。分析項目的實施可能會給企業(yè)未來發(fā)展所帶來的風險（資金、政策、市場等），提出應對措施。（1）發(fā)展歷程：湖南海納新材料有限公司于2003年 9月注冊成立，目前擁有年產(chǎn)2000噸電池級四氧化三鈷的生產(chǎn)能力，主要從事鋰電池正極前驅體材料及相關產(chǎn)品的研制、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售，屬

12、于民營高新技術企業(yè)。 公司以人才為根本，以科研為核心，以產(chǎn)品為依托，凝聚了一批在國內(nèi)外電化學及能源新材料領域久負盛名的資深專家、教授，并與中南大學、長沙礦冶研究院等多所科研院所建立了長期的技術合作關系，形成了一支以博士、碩士為核心的高層次、高水平的研究開發(fā)隊伍，潛心致力于新型電池材料的研究與開發(fā)，并始終確保公司的工藝技術與世界的先進水平同步。公司現(xiàn)擁有鋰電池材料關鍵領域的多項核心技術和自主知識產(chǎn)權。 公司以現(xiàn)代科學的管理理念，嚴格按iso9001質量管理體系進行質量控制，并擁有一流的檢測儀器與設備，先進的工藝技術，產(chǎn)品質量及各項性能指標達到國內(nèi)先進水平，在市場上享有盛譽。公司的經(jīng)營理念是：以卓

13、越的品質和服務為客戶創(chuàng)造新的價值，以創(chuàng)新的技術與客戶共同培育核心競爭力。（2）項目的實施可能會給企業(yè)未來發(fā)展所帶來的風險及應對措施：目前項目產(chǎn)品已通過用戶的試用和權威檢測部門的檢測，技術水平成熟度高，在核心關鍵技術實現(xiàn)方面基本不存在什么風險，主要風險來自于產(chǎn)業(yè)化時，放大生產(chǎn)如何合理地保證產(chǎn)品質量，針對這一問題，企業(yè)已經(jīng)有了解決辦法，嚴格把手產(chǎn)品質量關，完全采用日本大公司的產(chǎn)品質量管理辦法：1、嚴把iqc關,嚴格確定原材料的生產(chǎn)廠商，對主原材料進行全檢，對輔原材料進行抽檢。2、對關鍵工序采用程序控制，并對生產(chǎn)過程中的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，確保cpk1.33。3、嚴把oqc關,對生產(chǎn)出的每批號的產(chǎn)

14、品進行全檢。制程過程中,不合格產(chǎn)品/半成品不準進入下一工序，并要立即查找原因、解決問題，嚴格按照iso9001要求進行產(chǎn)品的研發(fā),確保企業(yè)的每批產(chǎn)品均為高品質的精品。保證企業(yè)在放大生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品各項性能指標完全達到設計的要求。二、項目技術與產(chǎn)品實現(xiàn)1、項目基本情況（1）項目基本信息：項目名稱、所屬領域、起始時間、計劃完成時間廢舊電池資源化循環(huán)利用；資源與環(huán)境；2008年5月2010年5月。（2）項目技術來源：開發(fā)方式：產(chǎn)學研合作開發(fā)技術請標出：技術來源單位類別、技術來源單位名稱、產(chǎn)權歸屬及獲得方式、科技計劃項目類別（自然基金、國家攻關、“863”、973、國家級其它計劃、省部級計劃、地方科

15、技計劃、其他）項目名稱。屬自主開發(fā)技術與項目相關的專利情況：專利號碼、專利名稱、專利權人（名稱、性質、與項目單位關系）、進展情況（申請、已簽發(fā)受理通知書和專利申請?zhí)?、簽發(fā)授權通知書正在公告申請文件、已頒發(fā)專利證書）申請、受理、授權、專利范圍（國內(nèi)專利、國際專利及申請地），簡述專利說明書內(nèi)容。1. 發(fā)明專利名稱:一種鋰離子電池正極材料鋰鎳鈷錳氧及其制備方法申請?zhí)?zl200510031354.3 申請單位:中南大學 申請日:2005.3.23 公開日:2006.9.26 公開號:1838453a 國內(nèi)專利發(fā)明人:郭華軍 李新海 王志興 彭文杰 張明 胡啟陽 張云河 楊志專利摘要: 一種鋰離子電池

16、正極材料鋰鎳鈷錳氧-富鋰型層狀結構鋰離子電池正極材料,其化學分子式為:li1+nixcoymnzo2,其中1.021+2,0.5x+y+a2.4g/cm3，以此為原料制成的鎳鈷錳酸鋰產(chǎn)品滿足與（1）相同的指標。4) 建成示范性生產(chǎn)線，新增年銷售收入1億元，年凈利潤1000萬元。項目實現(xiàn)的質量標準類型、標準名稱：電池級四氧化三鈷產(chǎn)品符合ys/t633-2007 四氧化三鈷中國有色金屬質量標準;其他產(chǎn)品符合客戶具體要求通過本項目實施企業(yè)新獲得的相關資質證書等。（此條刪除?。?）項目創(chuàng)新內(nèi)容創(chuàng)新類別說明（理論創(chuàng)新、應用創(chuàng)新、技術創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、結構創(chuàng)新）。項目創(chuàng)新內(nèi)容要分條目描述：要用技術語言，盡

17、可能多用實驗數(shù)據(jù)對技術創(chuàng)新，如：材料創(chuàng)新、結構創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新等描述，要有新舊技術、結構或工藝對比，并附以畫出新舊結構圖和工藝流程圖等。項目技術先進性（含量），要有數(shù)據(jù)分析、對比。如果是技術創(chuàng)新，請說明目前一般采用什么技術，申報項目對什么技術進行了創(chuàng)新；如果是結構創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新，需進行新舊結構或工藝對比，并畫出新舊結構圖和工藝流程圖。傳統(tǒng)的鋰離子電池回收流程見圖1所示,傳統(tǒng)工藝中,通常鋰和銅未有效回收,而且為了得到單一鹽,將鎳鈷分離結晶,資源利用率低,未將回收與鋰離子電池關鍵材料制造結合起來.本項目的創(chuàng)新性是將電池材料的關鍵制造技術與有色金屬冶金分離、提取技術有機結合，實現(xiàn)廢舊電池或廢棄材料的重

18、新利用，實現(xiàn)資源的再生。拆解、粉碎與篩分外殼、隔膜紙等廢正極活性材料酸浸h2so4+h2o2p204萃取凈化除雜浸取液萃余液p507萃取分離濃縮、結晶萃余液萃取液硫酸鎳碳酸鋰反萃、結晶硫酸鈷廢舊鋰離子電池圖1 鋰離子電池傳統(tǒng)回收生產(chǎn)鈷鹽/鎳鹽處理流程圖鋰離子電池處理回收直接生產(chǎn)正極材料該項目突出的創(chuàng)新優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面：一是最大限度地綜合利用了廢舊鋰離子電池的鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，二是大大縮短了傳統(tǒng)方法的工藝流程；三是最大限度的降低了正極材料成本：直接利用了廢極片中的鎳鈷錳鋰等原料，節(jié)省了提純成本；直接綜合利用了廢舊鋰離子電池的鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，元素利用率高，節(jié)約了原料成本。由于廢

19、極片中正極材料只是在使用過程中結構發(fā)生了劣化（電池生產(chǎn)過程中的廢極片甚至沒有發(fā)生結構變化），只要進行有效分離后進行結構調(diào)整就可以重新使用，因此，與目前傳統(tǒng)的電池級四氧化三鈷生產(chǎn)鈷酸鋰正極材料相比，本廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉電解技術成分均勻化與材料改性技術脫鋁、膠、導電劑分析高效分離極片料與集流體、粘結劑、導電劑技術配料燒結粉碎包裝 正極材料產(chǎn)品圖2 鋰離子電池直接回收生產(chǎn)正極材料處理流程圖項目生產(chǎn)過程能耗低，鋰得以充分回收利用,經(jīng)濟效益可觀。且廢負極片中銅作為資源得以回收，然而，石墨一般都被廢棄。本項目將在充分發(fā)揮銅的價值的基礎上，回收石

20、墨作為石墨粉產(chǎn)品使用。此外,此過程無須復雜濕法分離過程,經(jīng)濟環(huán)保,收率高.廢棄鋰離子電池直接回收工藝流程圖2所示。鋰離子電池處理回收生產(chǎn)電池級高純co3o4對于復雜的廢舊鋰離子電池(正極材料鈷酸鋰中混用其他正極材料等),通過浸出選擇性化學除雜和萃取分離得到高純鈷溶液,合成專用球形草酸鈷和碳酸鈷,通過對專用球形草酸鈷、碳酸鈷的回轉動態(tài)焙燒，使草酸鈷、碳酸鈷經(jīng)高溫固相氧化分解，得到氧化完全、一次顆粒微細的鈷氧化物。通過機械活化后,在較高溫度、弱氧化氣氛下對高溫固相氧化分解后的產(chǎn)物進行靜態(tài)焙燒，可以對廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉脫鋁、膠、導電劑浸出

21、萃取高純鈷溶液絡合劑+沉淀劑 絡合沉淀回轉燒結球形草酸鈷/碳酸鈷二次燒結整形 四氧化三鈷產(chǎn)品圖3 鋰離子電池回收生產(chǎn)四氧化三鈷處理流程圖氧化產(chǎn)物顆粒的微觀結構、表面形貌進行調(diào)整，實現(xiàn)鈷氧化物的二次造粒，得到的四氧化三鈷顆粒結構致密、均一，表面光滑,無雜相。與傳統(tǒng)一次燒結比,純度高,活性高,密度可提高20%,由于廢料回收得到的純鈷溶液成本低,而且省卻鈷鹽結晶和鈷鹽溶解等過程,相比用商品鈷鹽制備四氧化三鈷比,流程更短,能耗更低,省卻了結晶裝置和脫水裝置,成本更低.此外,萃取分離回收產(chǎn)生的副產(chǎn)品如鎳以及電解得到的銅等,附加值高,綜合成本低.此外,通過對萃余液鎳鹽結晶回收后的母液沉淀處理,鋰以碳酸鋰的

22、形式回收.鋰離子電池處理回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物傳統(tǒng)萃取回收過程中,錳未回收,鎳鈷分離結晶,工藝復雜,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.本技術中,對于復雜的廢舊鋰離子電池(正極材料鈷酸鋰中混用其他正極材料等),通過浸出選擇性化學除雜及深度萃取除雜無須分離得到高純鈷鎳錳溶液,減少了分離和結晶過程,成本大大降低.通過補加相應鹽調(diào)整溶液中鎳鈷錳比例,直接沉淀得鎳鈷錳前驅體,采用多元絡合共沉淀、非均勻成核表面包覆等技術，開發(fā)高振實密度廢舊鋰離子電池鋁錠、不銹鋼錠 外殼 拆解分類負極片電解電解銅板 廢正極片 石墨粉脫鋁、膠、導電劑浸出萃取溶液濃度調(diào)整 高純鈷鎳錳溶液多元絡

23、合劑+沉淀劑 絡合沉淀包敷處理鎳鈷錳前驅體熱處理 鎳鈷錳三元氧化物圖4 鋰離子電池回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物處理流程圖球形低鈷鋰鎳鈷錳氧材料，與傳統(tǒng)單一絡合劑及未包敷處理相比,顯著提高了材料的安全性能，解決鋰鎳鈷錳氧正極材料加工性能差的難題.其工藝流程見圖4. 電解得到的銅等,附加值高,綜合成本低.此外,通過對三元沉淀后的母液的沉淀處理,鋰以碳酸鋰的形式得以充分回收,有價金屬得以充分回收.（3）項目技術開發(fā)可行性a. 項目技術發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外廢舊電池回收現(xiàn)狀自20世紀60年代以來，西方國家開始立法加強廢舊電池的管理、回收與處理，至1996年5月當時的美國總統(tǒng)克林頓簽署含汞電池和可充電電池管理法令止

24、，主要發(fā)達國家已建立了較完善的廢舊電池管理體系。其中，丹麥是歐洲最早對電池進行循環(huán)利用的國家，1996年開始回收鎳鎘電池，1997年鎳鎘電池的回收率已達95%；英國從1998年開始回收各種鎳氫、鎳鎘電池，2000年約回收電池600噸；法國1999年立法全面回收各種廢舊電池，2001年已擁有幾家大型電池回收處理企業(yè)；日本回收處理廢舊電池一直走在世界前列，早在1993年就開始回收處理電池，目前二次電池的回收率已到94；美國目前主要回收廢舊二次電池，2005年鎳鎘電池的回收率要求達到90以上；德國從1998年10開始以法律形式規(guī)定對電池進行回收。國內(nèi)廠家如廣東南海邦普和浙江華友鈷業(yè)等廠家已開展了廢舊

25、鋰離子電池的回收,但總體而言,國內(nèi)廢舊電池的管理工作尚屬于起步階段，但隨著我國電池消費量的劇增，其廢舊電池的潛在污染問題已成為我國各級政府和社會各界關注的熱點，如國家環(huán)境保護總局于2003年10月頒布了廢電池污染防治技術政策，但由于電池產(chǎn)品種類多、規(guī)格不一，且用戶極為分散，同時人們對廢舊電池的潛在污染問題還缺乏足夠的認識，因而我國至今尚未建立完整的廢舊電池回收體系。然而，隨著循環(huán)經(jīng)濟法等法規(guī)于2008年1月實施，廢舊充電電池等廢舊物質的回收體系將會逐步建立與完善。國內(nèi)外廢舊電池回收處理技術比較(a) 浮選法金泳勛、松田光明等以廢鋰離子電池為對象，制定了用浮選法回收電池的金屬材料鋁箔、銅箔和鋰鈷

26、氧化物顆粒等一系列再生利用工藝流程。廢鋰離子電池在立式高速旋轉粉碎機粉碎30s后，用10目篩子篩分粉碎產(chǎn)品，得到篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品。篩上產(chǎn)品經(jīng)風力搖床分選，獲得輕產(chǎn)品和重產(chǎn)品。篩下產(chǎn)品用65目振動篩篩分，獲得篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品。按廢鋰離子電池給料產(chǎn)率為100%，計算各工藝流程產(chǎn)品的產(chǎn)率，粉碎后的產(chǎn)品產(chǎn)率90.2%，由10目篩子、風力搖床和振動篩處理得到以下三個產(chǎn)品：用作隔板的樹脂材料產(chǎn)品產(chǎn)率為4.3%，鋁箔、銅箔或鋁制金屬殼碎片產(chǎn)品的產(chǎn)率為39.8%；含鋰鈷氧混合物在溫度773k下熱處理2h后，用煤油為石墨浮選作捕收劑mibc（甲基異丁基甲醇）作為起泡劑。煤油用量12kg/t，起泡劑mibc用

27、量114kg/t，礦漿固體濃度10%，浮選時間10min，能有效分離鋰鈷氧化物-石墨混合粉末，獲得的鋰鈷氧化物產(chǎn)品中的鋰鈷氧化物，品位為93%以上，回收率為92%以上。浮選法的工藝流程相對比較簡單，投資成本比較低，可以實現(xiàn)活性材料中l(wèi)icoo2、鋁箔、銅箔和石墨粉末的有效分離；所獲得的licoo2經(jīng)濕法浸出提純、資源化。(b) 鹽酸浸出法 contestabile m.等提出了鹽酸法回收廢舊鋰離子電池有價金屬的新工藝。主要包括：1）廢的鋰離子電池經(jīng)過粉碎和篩分工序后，被去掉金屬外殼，得到電極活性材料；2）在100下用氮甲基吡咯烷酮（n-methylpyrrolidone-nmp）將活性材料浸泡

28、1h后過濾可分離出al和cu的金屬箔片，以及鋰鈷氧化物和石墨粉末混合物，對鋰鈷氧化物和石墨粉末進行多次水洗，回收nmp循環(huán)使用；3）在80的溫度下用4mhcl溶液將所得的licoo2粉末浸出1h后，過濾、除去石墨粉末，得到含有co2+離子的溶液；4）naoh調(diào)節(jié)溶液ph值，產(chǎn)生沉淀，過濾，得到co(oh)2。但該工藝得到的主產(chǎn)品（co(oh)2）純度較高，但僅停留在實驗室階段，只實現(xiàn)了金屬鈷的回收，而未考慮到鋰的回收問題。(c) 溶劑萃取法zhang pingwei等提出了萃取法回收鋰離子電池中co、li的新工藝。該流程如圖1-2所示，主要包括：（1）破碎：鋰離子電池經(jīng)機械破碎后，除去外層的塑

29、料皮和金屬外殼，拆解分離出正極材料（主要由licoo2、少量有機聚合物和石墨構成）；（2）浸?。悍謩e研究了h2so3、nh2ohcl、hcl等3種浸出劑條件下的浸取動力學。結果表明：隨著浸取劑濃度的增加，co、li的浸取率逐漸提高。當nh2ohcl、hcl的濃度分別達到2mol/l和6mol/l時，co、li的浸取率可分別達到95%和97%；而h2so3的浸取效果相對要差一些，最高只能達到65%左右。但hcl的試劑成本更低，最佳工藝條件為：4mhcl，80，浸取時間1h，固液比1：10.在這一操作條件下，co、li的浸取率可達到將近100%。（3）鈷的萃取分離：分別用d2ehpa和pc-88a

30、進行了鈷的萃取分離研究。pc-88a的萃取性能更好。負載有機相經(jīng)水洗、硫酸反萃，有機相返回萃取，水相為較高濃度的硫酸鈷溶液，既可用電解法回收co，又可通過調(diào)節(jié)溶液ph值，將溶液中的co以co(oh)2沉淀的形式沉積出來。（4）鋰回收：由于li2co3在0時的飽和溶解度為1.52g，100時的溶解度為0.71g。故在萃取之后的水相中加入飽和碳酸鈉溶液，加熱濃縮至飽和，冷卻至常溫，可使大部分li2co3以晶體形式沉積出來。 萃取回收法不僅可以有效地回收金屬鈷和鋰，而且產(chǎn)品純度較好、回收率較高，是目前研究比較多的的工藝之一。目前國內(nèi)針對鋰離子電池回收的研究已陸續(xù)有所報道，如王曉峰等嘗試將傳統(tǒng)的絡合法

31、與離子交換法相結合，實現(xiàn)了對材料中的多種金屬元素的分離和回收，其中鈷鎳兩種金屬的回收率分別達到了84.9%和89.1%。此外，近年來湖南海納新材料有限公司與中南大學也正在聯(lián)合開展相關領域的研究及其產(chǎn)業(yè)化技術開發(fā)。項目承擔單位在廢舊電池資源化方面的研究及產(chǎn)業(yè)化進展主要采用濕法萃取回收工藝處理廢舊鋰離子電池，不僅可以有效地回收金屬鈷鎳錳等有色金屬和鋰，而且產(chǎn)品純度較好、回收率較高、能耗小、對環(huán)境污染友好且產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點。主要包括：（1）前處理：采用專業(yè)拆解技術，除去外層的塑料和金屬外殼，通過機械粉碎與篩分，除去隔膜紙和鋁箔，該方法的除鋁率可達90以上，無污染物產(chǎn)生，雖然鋁箔上會損失少量鈷，但機

32、械篩分法無廢堿液產(chǎn)生，環(huán)保效果更好。前處理過程中產(chǎn)生的負極片,通過電解將石墨與銅箔分離,可得到電池級石墨和高純銅（99.9%）,回收率超過98%（2）浸出：采用硫酸與過氧化氫的浸出體系，對脫鋁廢鋰離子正極活性材料進行還原浸出。實驗表明：還原劑雙氧水的加入，可增大正極材料的浸出速率和最大浸出率。并發(fā)現(xiàn)溫度控制在80；硫酸濃度為2mol/l；過氧化氫初始濃度為1（vol%），固液比30g/l的條件下，硫酸雙氧水體系中，鈷與鋰的最大浸出率可達99.6以上。采用p204萃取除雜和p507萃取回收鈷、鋰：在保持有機相為20p204+80%磺化煤油，相比為1.0，萃取平衡ph值為2.8的反應條件下，浸出液

33、中的al、fe、mn、zn和ca大都可以除去；鈷與鋰的萃取分離一般保持有機相為25p204+75%磺化煤油，相比為1.0，萃取平衡ph值為6.57，此時，鈷與鋰的萃取分離系數(shù)可達3.0104，分離效果顯著。萃取后的萃取液經(jīng)過酸洗、濃縮結晶可獲得六水硫酸鈷產(chǎn)品；萃余液濃縮后加入一定比例的碳酸鈉，采用重結晶的方法可制備出碳酸鋰晶體。目前,公司已建立廢舊鋰離子電池分拆實驗裝置、浸出實驗裝置、萃取實驗線、電解生產(chǎn)裝置,可滿足50公斤電池/天的實驗要求.b. 項目主要研究開發(fā)內(nèi)容（1） 鋰離子電池處理回收直接生產(chǎn)正極材料 從廢棄鋰離子電池或廢料中提出并直接制備鈷酸鋰的產(chǎn)業(yè)化技術； 從廢棄鋰離子電池或廢料

34、中提出并直接制備鎳鈷錳酸鋰的產(chǎn)業(yè)化技術。（2） 鋰離子電池處理回收生產(chǎn)電池級高純co3o4 從廢棄鋰離子電池或廢料中提取含鈷高純?nèi)芤杭夹g； 鋰離子電池正極材料用高純co3o4合成的產(chǎn)業(yè)化技術。（3） 鋰離子電池處理回收生產(chǎn)鎳鈷錳三元氧化物 從廢棄鋰離子電池或廢料中提取含鎳鈷錳高純?nèi)芤杭夹g； 鋰離子電池正極材料用鎳鈷錳三元氧化物合成的產(chǎn)業(yè)化技術。c. 項目技術路線描述針對廢舊鋰離子電池的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰等廢棄正極材料，本項目的核心技術是不需對鎳、鈷、錳、鋰等元素進行分離，而是在不破壞廢棄材料原有基本結構的基礎上，只需通過特殊方法除去廢料中的導電劑、粘結劑與集流體，然后采用一種

35、先進的成分均勻化技術，對鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰的微觀結構進行精細調(diào)控，從而直接得到合格的正極材料.針對電池級四氧化三鈷，本項目利用化學選擇性除雜和萃取深度除雜技術,對廢舊鋰離子電池酸浸出液萃取純化后的鈷溶液,采用濕法成球得到前驅體,結合特殊的高溫燒結過程，采用獨特設備用機械活活化法對四氧化三鈷粉體材料進行整形及表面修飾，使其顆粒球型化，保證其有很好的流動性，比重高，粒徑分布呈標準正態(tài)化?；厥仗幚磉^程中,鎳以鎳鹽的形式或鎳溶液的形式作為三元或其他鋰電池材料原料,銅等有價金屬電解回收,而鋰則以碳化沉淀成碳酸鋰的形式回收成為鋰電池原材料.針對鋰鎳鈷錳氧三元材料，除直接回收正極材料外,本

36、項目采用利用廢舊鋰離子電池浸出萃取純化后的鎳鈷錳溶液,此過程中,鎳鈷錳無須分離,直接以溶液形式成為三元原材料,通過對溶液濃度及組分調(diào)整,用配合物液相共沉淀法制備linixco(1-x-y)mnyo2用鎳鈷錳復合氧化物。系統(tǒng)研究不同反應器的流體力學性質、復合配合劑體系的熱力學及動力學性質對鎳鈷錳共沉淀的作用規(guī)律與對前驅體成球的影響機制，研究鎳鈷錳共沉淀產(chǎn)物中雜質的存在形態(tài)與形成機制，用非均勻沉淀法進行包敷,優(yōu)化反應器與成球工藝，研究獲得雜質含量低、化學反應活性高、團聚緊密的球形前驅體原料.此外,鋰則以碳酸鋰的形式回收成為鋰電池原材料.d. 項目技術實現(xiàn)依據(jù)設計思想依據(jù)（文獻，或專利，或發(fā)明等）開

37、發(fā)了廢棄鋰離子電池循環(huán)利用新技術：針對傳統(tǒng)方法回收鋰離子電池有價金屬資源利用率低、能耗大、二次污染嚴重等問題，提出了失效電池材料直接轉化為商品化電池材料的思想，開發(fā)了廢棄鋰離子電池循環(huán)利用新技術，實現(xiàn)了失效鈷酸鋰、鋰鎳鈷錳氧等正極材料的再生，鋰離子電池中鎳、鈷、鋰等有價金屬的回收利用率達到98%以上，生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，并顯著降低能耗。本項目通過物鋰方法對廢棄鋰離子電池進行拆解，得到殼體、隔膜、正極片及負極片。采用物理-化學聯(lián)合法，在不破壞材料基本結構的基礎上實現(xiàn)正極料與鋁箔、導電劑、粘結劑的高效分離。分離后正極料在400-600、氧化氣氛下去除導電劑與殘余粘結劑，對正極料進行補鋰及成分均勻化

38、處理，在600-900對正極料進行精細結構調(diào)整，從而直接得到合格的鈷酸鋰、鋰鎳鈷錳氧等材料?；厥这捤徜?、鋰鎳鈷錳氧材料的放電容量分別可達151mah/g、162mah/g，性能完全達到商品化產(chǎn)品標準在長期的生產(chǎn)與研發(fā)過程中，開發(fā)了高振實密度、單顆粒類球形四氧化三鈷及鈷酸鋰的制備技術：針對碳酸鈷、草酸鈷一次焙燒產(chǎn)物雜相多、活性差、易團聚等問題，首創(chuàng)了高溫固相二次焙燒造粒-機械活化法制備鋰離子電池用四氧化三鈷的工藝，得到單分散型、高振實密度、高活性類球形四氧化三鈷粉末，振實密度可達3.4g/cm3，高出傳統(tǒng)產(chǎn)品20%以上。采用該四氧化三鈷為原料，首次開發(fā)了高振實密度、大粒徑、單顆粒型微摻雜鈷酸鋰，

39、壓實密度4.0g/cm3，解決了傳統(tǒng)團聚型顆粒鈷酸鋰加工性能欠佳的問題。采用選擇性沉淀及萃取除雜等鈷鹽深度化學除雜技術對廢舊電池浸出液進行除雜分離得到高純鈷溶液,采用草酸鈷、碳酸鈷、氫氧化鈷微粒有序生長與形貌控制新技術，得到專用高純球形草酸鈷、碳酸鈷。傳統(tǒng)方法采用一次焙燒鈷鹽、氫氧化鈷等制備的四氧化三鈷雜相多、活性差、顆粒團聚嚴重，本項目開發(fā)了二次焙燒造粒工藝。一次焙燒在300-800下采用回轉爐動態(tài)焙燒與強氧化氣氛，使物料充分與氧氣接觸，得到顏色均一、流動性好的鈷氧化物。一次焙燒產(chǎn)物主要為co3o4，但還有部分coo、co2o3，而且一次顆粒形貌不規(guī)則，表面粗糙。二次焙燒造粒在500-900下弱氧化性氣氛靜態(tài)焙燒，將coo、co2o3等轉化為co3o4，并對顆粒的微觀結構與形貌進行調(diào)整，實現(xiàn)顆粒的有序生長，得到的co3o4一次顆粒粗大，大小均一，表面光滑致密，形貌為球形或類球形。經(jīng)高溫固相二次造粒焙燒后的四氧化三鈷主要為團聚體，本項目對其機械活化處理，得到的產(chǎn)品主要為為單分散顆粒，粒度分布更均勻，顆粒球形度更好?；罨^程中，顆粒露出新鮮的解離面，有助于鈷酸鋰的合成過程中鋰離子固相擴散，反應活性得以提高。國內(nèi)外典型廠家四氧化三鈷產(chǎn)品性能指標列于表1中，我司開發(fā)的產(chǎn)品其振實密度高于同類產(chǎn)品20%以上，這為制備顆粒形