钴万元吨计算，则失效二次电 池中镍钴价值高达亿元。开采量或 我国年的自给矿产钴的产量以及我国的镍产量。的钴及的镉。正如前述，仅年用于小型二 次电池生产的钴约镍约万，而这相当于万钴土矿的 均含量的倍。锂离子电池最大 消费国。截至年底，我国手机用户已超过亿户。由于锂离子电池的使 用寿命般为年，以部手机配块电池计算，现有手机电池就超过亿 块同时考虑到国内大量淘汰的笔记本电脑随身电子产品所用锂离子电池，每 年仅废旧锂离子电池的产出量就超过万。如果再考虑失效的镍镉和镍氢电池 以及历年的累积和生产废品，我国二失效次电池的总量极为惊人。而锂离子电池 含有约极为惊人。而锂离子电池 含有约的的和的，其所含的钴几乎是我国矿产钴平 就超过万。由于锂离子电池的使 用寿命般为年，以部手机配块电池计算，现有手机电池就超过亿 块同时考虑到国内大量淘汰的笔记本电脑随身电子产品所用锂离子电池，每 年仅废旧锂离子电池的产出量截至年底，我国手机用户已超过目前我国已成为全球最大的手机通讯大国，也是锂离子电池最大 消费国。部分内容简介部分内容简介源短缺确保锂离子电池工业可持续发 展的有效途径。目前我国已成为全球最大的手机通讯大国，也是锂离子电池最大 消费国。截至年底，我国手机用户已超过亿户。由于锂离子电池的使 用寿命般为年，以部手机配块电池计算，现有手机电池就超过亿 块同时考虑到国内大量淘汰的笔记本电脑随身电子产品所用锂离子电池，每 年仅废旧锂离子电池的产出量就超过万。如果再考虑失效的镍镉和镍氢电池 以及历年的累积和生产废品，我国二失效次电池的总量极为惊人。而锂离子电池 含有约的的和的，其所含的钴几乎是我国矿产钴平 均含量的倍。此外，镍氢电池含有约的镍的钴及的轻稀土金属 镍镉电池含有约的镍的钴及的镉。正如前述，仅年用于小型二 次电池生产的钴约镍约万，而这相当于万钴土矿的开采量或 我国年的自给矿产钴的产量以及我国的镍产量。显然，失效二次电池的回 收利用相当于座大型有色金属矿山的开发，如按年月日上海金属 交易所的金属价格镍万元吨钴万元吨计算，则失效二次电 池中镍钴价值高达亿元。 传统的经济增长方式已不能满足国民经济的可持续发展要求，而废旧锂离子 电池的资源循环利用项目建设，可望为我国紧缺金属二次资源的循环利用提 供范例。 目前，有色金属工业的主要增长方式是靠扩大采选冶企业的规模，其 矿石能源和水资源消耗也相应增加，大大提高了对大气水资源等环境保护难度， 如年我国有色金属工业产生了万固体废物，历年堆存的固体废物已高达亿。传统的镍钴冶金工业也不例外。显然，传统的生产增长方式已越 来越难以满足国民经济的可持续发展要求，必须开辟新的经济发展模式。 然而，资源循环可以大幅度降低金属生产的能源。以有色金属工业为例， 每生产原生有色金属，平均需要开采矿石，而利用再生有色金属，能源 节约，生产成本降低。以再生铝为例，其能耗仅为原铝生产 能耗的，再生铜的能耗也仅为原生铜生产能耗的。废旧锂离子电池的钴金 属含量高达，是我国伴生矿产钴含量的倍以上，其资源循环不仅可 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。因此，早期工业化国家正是基于资源能耗 环境等方面的考虑，早已经初步构建了有色金属的资源循环体系。但除铝铜及 铅的资源循环有较大进展外，目前我国尚未建立其它有色金属，特别是我国紧缺 金属二次资源的资源化循环利用体系，其原因在于缺乏能满足处理二次资源物 料处理时经济性生态性高效性综合性等基本要求的支撑技术。 综上所述，以废旧锂离子电池为对象进行资源化循环利用研究，并建设座年处理 吨的废旧锂离子电池及其相关废料的示范基地对于缓解我国紧缺的镍钴金属资源促 进锂离子电池工业的可持续发展以及相关有色金属循环的支撑技术开发都具有重要意义。 该领域国内外技术现状专利等情况分析包括知识产权状况， 国内外技术发展趋势 国内外发展现状及技术水平与国外同类产品相比较 自世纪年代以来，西方国家开始立法加强废旧电池的管理回收与处理，至年月当时的美国总统克林顿签署含汞电池和可充电电池管理法 令止，主要发达国家已建立了较完善的废旧电池管理体系。国内废旧电池的管 理工作尚属于起步阶段，目前废旧镉镍氢镍及锂离子电池的主要去向是城乡生 活垃圾场，不但浪费了大量的有价金属资源，而且严重污染环境。对于普通干电 池镍镉电池的处理，日本韩国德国瑞典等曾采用火法冶金或真空蒸馏法 建立了废旧干电池镍镉电池的处理工厂，但由于废旧干电池无汞化使得日韩 等建立的年处理吨干电池工厂经济效益急剧下降，而德国等采用蒸馏法处 理镍镉电池的工厂则将除镉后的残渣熔炼成镍铁，供给不锈钢厂。国内的中南大 学曾于年与北京冶炼厂合作建成了干电池处理湿法冶金车间，但因故停产。 下面着重对锂离子电池的循环利用技术进行归纳总结。 日本是锂离子电池的诞生地和最大的生产国之，也是对废旧锂离子电池的 资源利用研究最多的国家之，但却未见有废旧锂离子电池处理工厂的报 道。 等提出了萃取法分离回收锂离子电池中的新工艺，其 主要工序包括破碎用机械将锂离子电池破碎后，除去外层的塑料 皮和金属外壳，并电芯上拆下正极材料主要由少量有机聚合物和 石墨分构成浸取工艺。等还研究了种不同的浸取剂 盐酸羟胺在不同条件下的浸取动力学。很明显，随着浸取萃取 出来当时，锂开始慢慢被萃入有机相。实验结果还表明相似的 值条件下，系统中，的分离因子，表示两相中 的分配系数比系统高出个数量级。通过分析之，经过萃取 后的水溶液中，的浓度已经很低，只有而经过萃取后，的浓度约为。因此，相对于，是种性能更优越 的萃取剂。钴的回收萃取后的有机相经过萃取剂回收后，水溶液中的 的浓度比较高，可以通过电解法回收，也可以通过调节溶液值，将溶 液中的以沉淀的形式沉积出的湿法冶金方法无机材料化学和电池电化学方法。 浸出过程根据锂离子电池废料的化学成分主要为钴酸锂，开展废旧锂离 子电极材料的选择性浸出过程其浸出动力学。如果物料中的铝含量高，则可以考 虑碱预处理除铝，以避免对后续萃取的除杂等分离过程带来不利影响。净化过程 第种方案采用化学中和法除铁在不同值下溶剂萃取法去除钙镁 锰等杂质，然后萃取镍钴。目前镍钴湿法冶金流程比较成熟，般只是针对不同 原料的杂质等成分差异，在工艺参数等方面有所调整。在第期工程建设中依然 采用这类较为成熟的工艺流程。 第二种方案未来发展方向针对镍钴锰酸锂前驱体制备的物质组成，提 出套与镍钴锰酸锂前驱体制备相适应的杂质分离新方法。主要是去除铁等与镍 钴锰酸锂无关的其它杂质。锌铜等重金属杂质可以通过萃取分离钙镁，尤 其是从混合液彻底脱镁则十分困难。如果再生混合液中的钙镁浓度太高，则有 可能降低由共沉积产物制备的电极产品的电化学性能。传统的氟化钠除镁过程太 长钠离子在流程中的积累和含氟废水难处理，拟探索新的除镁方法或合适的工 艺方案。锂离子电池使用了多种有机电解质和溶剂，残留的有机物在浸出过程中 进入溶液，有可能对萃取体系带来不利的影响如乳化产生第三相，残留萃 取剂有可能对镍钴锰酸锂前驱体共沉积过程有影响，最好除去。此外，该方案的 净化过程与镍钴冶金中萃取回收镍钴的目的恰好相反，主要用于萃取除杂，负 担较轻，故有必要进行萃取过程及其动力学研究，以便使整个分离设备小型化。 材料合成包括采用络合结晶法及固相合成法合成四氧化三钴钴酸锂 镍钴锰酸锂前驱体及正极材料。 工艺技术路线 本项目的工艺技术路线如图所示。可能取得的专利尤其是发明专利和取得国外专利及知识产权分析 通过本项目的研究开发及基地建设，研发出适合我国国情技术经济指标 先进适用少污染环保设施完备的废旧二次电池处理技术。 可望在选择性除杂和直接合成镍钴锰酸锂新材料等方面获得项国家发 明专利。 项目的具体考核指标年度实施内容和具体考核指标。 经济目标 预计工程建设完成时，将新增年处理吨废旧二次锂离子电池及其生产 废料的能力，达到年产含钴镍电池材料吨折合金属钴吨，镍 吨，若按金属钴价格万元吨计算，镍万元吨计算，其综合产值约 万元，年平均税后利润约万元。 技术质量指标生产工艺中钴的回收率大于 产品品质符合锂离子电池材料行业标准 完全满足环保要求。 年度计划 三项目实施条件 主要研究开发人员的基本情况学习工作经历 与项目相关的前期工作积累，包括现有技术基础工作基础特 色及技术优势，已发表论文论著，已取得的研究项目科技成果或技 术工艺情况 正在承担的项目及进展情况 共生氧化矿多元材料化冶金基础，课题 废旧二次电池的有价金属提取与高性能锂离子电池材料的可控制备研究 废旧锂离子电池及其生产废料的资源化利用及其产业化研究企业合作课 题 已完成实验室和扩大试验，其萃取工艺已投入生产运行。现有的仪器设备情况相关领域的试验及基地等 项目依托单位的基本情况，组织实施和实施方案 四经费概算和资金筹措 项目经费概算 五技术经济效益分析 技术经济效益分析含经济效益社会效益 投资估算 资金来源 销售收入 本项目年处理吨废旧锂离子电池及其生产废料。平均按废旧锂离子二 次电池含钴，含镍计算，年产钴吨，镍吨，产值万元。 表本项目年回收价值估算表 废料名称数量吨单价金额万元 钴万元吨 镍 成本估算 吨