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文檔簡介
ICS13.030.50
CCSZ
團體標準
T/CIXXX-2024
廢舊鋰離子電池再生利用電池單體
拆解技術規(guī)范
Recyclingofusedlithiumionbattery-Technicalspecificationfor
dismantlingofsecondarycell
(征求意見稿)
2024-X-X發(fā)布2024-X-X實施
中國國際科技促進會?發(fā)布I
廢舊鋰離子電池再生利用電池單體拆解技術規(guī)范
1范圍
本文件規(guī)定了廢舊鋰離子電池再生利用電池單體拆解技術的相關術語和定義、總體要
求,以及相關的人員、場地、貯存、拆解、測試、安全與環(huán)保等要求。
本文件適用于包括動力型、儲能型和消費級鋰離子電池單體拆解過程,以及應用層級
為由電池單體或電芯層級拆解到各個組件或材料層級。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日
期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本
(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB2894-2008《安全標準及其使用導則》
GB/T2900.41《電工術語原電池和蓄電池》
GB5085.7《危險廢物鑒別標準通則》
GB8978《污水綜合排放標準》
GB/T11651《個體防護裝備選用規(guī)范》
GB12348《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》
GB15630《消防安全標志設置要求》
GB16297《大氣污染物綜合排放標準》
GB18597《危險廢物貯存污染控制標準》
GB18599《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準》
GB/T34015《車用動力電池回收利用余能檢測》
GB/T33598-2017《車用動力電池回收利用拆解規(guī)范》
GB/T39224《廢舊電池回收技術規(guī)范》
GB/T33598.3《車用動力電池回收利用再生利用第3部分放電規(guī)范》
GB40165-2021《固定式電子設備用鋰離子電池和電池組安全技術規(guī)范》
GB50016《建筑設計防火規(guī)范》
GB50140《建筑滅火器配置設計規(guī)范》
1
GB50395《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》
HJ2025《危險廢物收集貯存運輸技術規(guī)范》
HG/T5815《廢電池化學放電技術規(guī)范》
HG/T5816《廢電池回收熱解技術規(guī)范》
WB/T1061《廢蓄電池回收管理規(guī)范》
YS/T1174《廢舊電池破碎分選回收技術規(guī)范》
3術語和定義
GB40165-2021、GB/T2900.41、GB/T19596和GB/T33598和GB/T39224界定的以
及下列術語和定義適用于本文件。
鋰離子電池lithium-ionbattery
依靠鋰離子在正極和負極之間移動實現(xiàn)化學能與電能相互轉化的裝置,并被設計成可
充電。
注1:該裝置通常包括電極、隔膜、電解質、容器和端子等。
注2:該術語在本文件中簡稱為鋰電池。
[來源:GB40165-2021,術語和定義3.1]
3.1
廢舊鋰離子電池usedlithium-ionbattery
失去原有使用價值的鋰離子電池及其廢元(器)件、零(部)件和廢原材料,以及失
去使用價值仍可用于其他目標領域的鋰離子電池。
注1:該術語在本文件中簡稱為廢舊鋰電池。
模塊module
多個電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起的配置,可能有也可能沒有保護裝置[如熔斷器或正溫度系
數(shù)熱敏電阻(PTC)]和監(jiān)控電路。
[來源:GB40165-2021,術語和定義3.4]
電池組batterypack
由一個或多個電池或模塊電氣聯(lián)接的能量存儲裝置。
注1:它可以包括給電池組系統(tǒng)提供信息(如電池電壓)的保護和監(jiān)控裝置。
注2:它可以包含由終端或其他互聯(lián)裝置提供的保護罩。
[來源:GB40165-2021,術語和定義3.5]
2
3.2
單體拆解dismantling
將廢舊鋰電池模塊、電池組解體到單體鋰電池,再分解為各個組成部件的作業(yè)。
卷芯jellyroll
除去單體蓄電池外殼、蓋板等封裝后的內部組件,主要由正負極片、隔膜、電解液組
成。
3.6
電極材料粉powderofbatterymaterial
將單體蓄電池拆解后,得到以鋰、鎳、鈷、錳、鐵、石墨等一種或多種有價成分構成
的粉料。
3.7
卷芯脫出率separationrateofjellyroll
卷芯完全脫出單體蓄電池的個數(shù)占投入分離系統(tǒng)的單體蓄電池個數(shù)的百分比。
4總體要求
4.1鋰電池生產企業(yè)在設計鋰電池時應考慮可拆解性、可回收性等綠色設計。
4.2廢舊鋰電池冋收、拆解企業(yè)應建立勞動保護、消防安全責任管理和環(huán)境保護制度,
并制定處理安全及環(huán)境污染事故的應急預案。
4.3廢舊鋰電池冋收、拆解企業(yè)應具有國家法律法規(guī)規(guī)定的相關資質。
4.4廢舊鋰電池冋收、拆解企業(yè)應參照鋰電池生產、組裝、集成、使用的相關企業(yè)提供
的技術支持和拆解指導文件,制定拆解作業(yè)程序或拆解作業(yè)指導書,進行安全拆解。
4.5廢舊鋰電池拆解過程中產生或夾雜的危險廢物,或根據國家規(guī)定的危險廢物鑒別標
準及鑒別方法被認定的危險廢物,應符合HJ2025的有關要求,并交由有相關處理資質的
單位進行處理。
4.6廢舊鋰電池冋收、拆解企業(yè)宜采用機械或自動化拆解方式,以提高拆解效率及安全
性。
5人員要求
5.1拆解作業(yè)人員需持有相應的職業(yè)資格證書。
5.2拆解過程嚴禁單獨作業(yè),按照制定的拆解作業(yè)程序或作業(yè)指導書進行。
3
5.3拆解作業(yè)人員應通過拆解單位的專業(yè)培訓,包括但不限于觸電防范、現(xiàn)場急救培訓
以及安全、環(huán)保事故應急預案培訓,能夠對電解液泄漏、廢舊鋰電池起火、爆炸等事故進
行必要的應急處理。
5.4專業(yè)技能應滿足規(guī)范拆解、環(huán)保作業(yè)、安全操作等相應要求,操作人員考核后方可
上崗。
6場地要求
6.1工作場地應劃分出明確的物料貯存區(qū)域、拆解操作區(qū)域、安全區(qū)域等功能性場地,
各區(qū)域應具備安全防范設施,并按照GB50016、GB50140要求設置消防設施、報警設施、
應急設施、緊急事故人員疏散通道等。
6.2貯存、拆解操作區(qū)域的地面應進行絕緣、硬化及防滲漏處理,應具有排氣、吸塵、
集液、防火、防爆、防腐蝕等安全及環(huán)保防范設施,如廢氣收集凈化系統(tǒng)、預警消防系
統(tǒng)、廢液回收處理系統(tǒng)等,并按照GB2894、GB15630要求設置消防、高壓、危險化學品
安全警示標識以及區(qū)域隔離、緊急疏散標識。
6.3拆解操作區(qū)域應保持潔凈干燥、光線良好,并遠離居民區(qū),安全距離應符合國家相
關管理規(guī)定。
7貯存要求
7.1貯存區(qū)域應具有獨立的集中場地和足夠的貯存空間,應利用通道、防火隔板或者隔
離墻將堆積的廢舊鋰電池隔開貯存。
7.2安全狀態(tài)較差的電池應配備專用應急處置區(qū)域或應急處置裝置進行貯存。貯存區(qū)域
或各貯存單元應配套煙霧、溫度、紅外等實時安全監(jiān)控報警裝置及消防、排煙、集液、廢
氣及廢水處置裝置。
7.3貯存區(qū)域宜配備自動滾筒線、機械吊具等裝備對物料進行安全轉移。
7.4廢舊鋰電池貯存前應進行安全性檢測,貯存場所應進行避光處理,并嚴格控制環(huán)境
溫度,避免因電池高溫自燃等引起的安全與環(huán)保風險。
4
8拆解要求
8.1一般要求
8.1.1拆解宜具備人工、半自動、全自動及多種模式綜合的作業(yè)形式。
8.1.2拆解過程需要在安裝有負壓處理裝置、氣體凈化設備的環(huán)境中進行,確保排出氣體
符合國家相關安全與環(huán)保要求。
8.1.3批量大、結構簡單等適合自動化拆解的電池,鼓勵企業(yè)通過建立電池特征數(shù)據庫、
拆解工藝知識庫等,實現(xiàn)半自動化、自動化拆解。批量小、結構復雜等不適合自動化拆解
的電池可采用人工拆解。
注1:對于具有多螺釘、激光焊接、強力結構膠等拆解費時費力的組裝部位宜優(yōu)先考慮自
動化及智能化拆解。
注2:對于線束、扎帶等組裝類型繁多、結構設計復雜組件的拆解,宜采用人工拆解,鼓
勵企業(yè)進行自動化拆解及智能化拆解的研究。
8.1.4人工拆解作業(yè)過程中,工人應具備絕緣手套、防機械傷害手套、安全帽、絕緣鞋
(靴)、防護面罩、防觸電絕緣救援鉤等安全防護裝備。
8.1.5人工拆解作業(yè)應配備專業(yè)防護罩、專用起吊工具、起吊設備、專用拆解工裝臺、專
用抽排系統(tǒng)、專用取模器、專用模塊拆解設備、絕緣套裝工具等,應具備絕緣檢測設備,
如絕緣電阻測試儀等。
8.1.6宜對廢舊鋰電池組、模塊、單體進行殘電釋放處理后,再采用人工或自動化拆解模
式進行安全、環(huán)保拆解。也可在帶電作業(yè)安全防護條件下對廢舊鋰電池組、模塊、單體進
行帶電拆解。
8.2電池組拆解要求
8.2.1宜采用專業(yè)電池組拆解設備進行安全、環(huán)保拆解。
8.2.2使用專用起吊工具及設備將廢舊鋰電池組起吊至人工拆解工裝臺或自動拆解裝備進
料口,根據電池組組合方式(螺栓式、塑封式、金屬焊接式、嵌入式)利用相應的專用工
具進行拆解。
8.2.3拆解過程做好絕緣防護,對高低壓連接接口應使用絕緣材料及時封堵。
8.2.4拆除電池組外殼、托架、隔板等輔助固定部件后,應使用絕緣工具拆除高壓線束、
線路板、安全盒、冷卻系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等功能部件。
8.2.5應使用專用工具取出電池模塊,并進行絕緣處理。
5
8.3電池模塊拆解要求
8.3.1宜采用專業(yè)電池模塊拆解設備進行安全、環(huán)保拆解。
8.3.2使用專用起吊工具及設備將廢舊鋰電池模塊起吊至人工拆解工裝臺或自動拆解裝備
進料口,根據電池模塊組合方式(螺栓式、塑封式、金屬焊接式、嵌入式)利用相應的專
用工具進行拆解。
8.3.3拆解作業(yè)應避免整體結構的失重散架和鋰電池單體的破損,拆解過程做好絕緣防
護,對高低壓連接接口應使用絕緣材料及時封堵。
8.3.4拆除電池模塊外殼、導線、連接片等組件后分離出鋰電池單體,并對單體進行絕緣
處理。
8.3.5對隔膜應采用專用工具收集后等待后續(xù)物理再生處理。
8.4電池單體拆解作業(yè)
廢舊單體電池拆解宜分別遵循圖1所示程序作業(yè)流程。
圖1電池單體拆解作業(yè)流程
6
8.5電壓檢測
符合拆解的單體電池宜根據拆解企業(yè)規(guī)定的安全電壓限值對單體進行電壓檢測:
a)不符合拆解條件的單體應按5.3的要求執(zhí)行,放電完成后再次進行電壓檢測和拆解條件
判定;
b)符合拆解條件的單體按5.4的要求執(zhí)行。
8.6放電
8.6.1不符合拆解條件的單體應按照GB/T33598.3和HG/T5815的要求執(zhí)行。
8.6.2經過外接電路法或浸泡法放電完成的單體,應按5.2的要求進行電壓檢測。
8.6.3如拆解企業(yè)具備帶電處理技術,可在保證安全的前提下進行帶電處理。
8.7芯殼分離
8.7.1滿足拆解條件的單體宜通過固定、切割和分離等操作進行芯殼分離,得到完整的卷
芯和外殼,同步收集電解液和廢氣。
8.7.1單體芯殼分離時的卷芯脫出率不宜低于97%,卷芯脫出率R按公式
(1)計算:R=n/N*100%···············································(1)
式中:n完全脫出的單體個數(shù);
N--投入分離系統(tǒng)的單體個數(shù)。
8.8典型工藝流程
8.8.1負壓收集技術
7
A.1含負壓收集技術的鋰離子蓄電池單體拆解工藝流程
在鋰離子單體電池的拆解過程中,負壓收集技術能夠將拆解過程的殘留電解液含有的有機
溶劑從電池單體中快速抽除,并通過廢氣處理系統(tǒng)凈化含有有機溶劑的氣體,保持拆解過
程排放氣體質量達標。具體工藝流程為:
a)將鋰離子單體電池進行放電處理,包括外型檢查、安全性檢查、型號分類等。
b)將鋰離子蓄電池單體放置于全自動電池拆解設備中,進行釋放電解液、去殼、切割極
耳、取出極芯等電池拆解分離分類過程。整個過程密閉負壓,配備專業(yè)粉塵及電解液廢氣
處理系統(tǒng),達標排放。電解液、鋁殼、極耳蓋板分類回收、儲存。
c)將分離出的極芯,分離為正極片、隔膜、負極片三個獨立部分。
d)正、負極片分別經過分離脫附工藝,使正、負材料分別從鋁箔和銅箔上脫附下來,然后
8
進行分類包裝儲存。流程圖如圖A.1所示:
8.8.2高溫熱解技術
B.1含高溫熱解技術的鋰離子蓄電池單體拆解工藝流程
在鋰離子蓄電池單體的拆解過程中,高溫熱解技術能夠將拆解過程中獲得的電極、活
性物質等粉料在高溫環(huán)境下熱解,在除去雜質的同時,能夠使集流體與活性物質分離。
具體工藝流程為:
a)將鋰離子電池進行放電處理,具體操作為:將裝有廢舊鋰電池的鈦籃投入到濃度為
1%~2%的氯化鈉溶液浸泡池中,浸泡放電12h~24h,放電后投入水洗槽中進行水洗,并
自然晾干。
b)將晾干后的廢舊鋰離子電池通過錘式破碎機進行破碎。
c)將破碎料進行分選,分選出外殼、隔膜及五金件。
d)分選工序選出的正負極活性物質、集流體、導電劑和粘結劑,送入回轉窯干燥熱
解,溫度為450℃±50℃,高溫使集流體和活性物質分離。
e)將熱解后的物料細破碎至粒度為0.3mm±0.05mm,并通過振動篩進行篩分,篩上
物為銅箔及鋁箔,篩下物為含鎳鈷錳等的粉料。
9
流程圖如圖B.1所示:安全狀態(tài)較差的電池應配備專用應急處置區(qū)域或應急處置裝置
進行貯存。貯存區(qū)域或各貯存單元應配套煙霧、溫度、紅外等實時安全監(jiān)控報警裝置及消
防、排煙、集液、廢氣及廢水處置裝置。
8.8.3機械破碎技術
C.1含機械破碎技術的鋰離子蓄電池單體拆解工藝流程
這個流程圖c描述了使用機械破碎技術進行單體電池拆解的工藝流程。在破碎階段,
電池被破碎成不同大小的小塊,以便于后續(xù)的分選和回收。分選階段利用不同的物理方法
(如磁選、篩分和電選)進一步分離電池中的不同成分。最后,正、負極片或相關材料經
過進一步處理后進行分類包裝儲存。
具體工藝流程為:
a)進行密閉負壓操作,配備專業(yè)粉塵及電解液廢氣處理系統(tǒng),以確保環(huán)境安全并符合
10
環(huán)保標準。
b)設備釋放電解液,去殼并切割極耳。這些步驟使電池被拆解成更小的部分,以便進
一步處理。
c)將極芯從設備中取出,并進行進一步的分離。正極片、隔膜和負極片被分離成獨立
的部分。
正、負極片經過分離脫附工藝,使正、負材料分別從鋁箔和銅箔上脫附下來。
d)正、負極片進行分類包裝儲存,以便后續(xù)的回收或再利用。
整個流程是封閉的,負壓操作確保粉塵和電解液廢氣得到有效控制,符合環(huán)保標準。
同時,鋁殼、極耳蓋板和電解液等材料也得到分類回收和儲存,以實現(xiàn)資源的可持續(xù)利
用。
8.9貯存區(qū)域宜配備自動滾筒線、機械吊具等裝備對物料進行安全轉移。廢舊鋰電池貯
存前應進行安全性檢測,貯存場所應進行避光處理,并嚴格控制環(huán)境溫度,避免因電池高
溫自燃等引起的安全與環(huán)保風險
9安全與環(huán)保要求
9.1廢舊鋰電池拆解過程中固體廢物、廢氣、廢水的產生、貯存、處置等必須符合《中
華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》第三章的相關規(guī)定,同時還應符合GB5085.7、
GB8978、GB16297、GB18599、HJ2025相應部分的規(guī)定。
9.2固體廢物應按GB5085.7的規(guī)定進行鑒別,屬于危險廢物的應按
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