在未来的发展中,电池将在能源储存、交通电气化和便携式电子设备运行方面发挥关键作用。随着电池年增长率预计达到15%甚至更高,对废旧电池高效回收解决方案的需求日益增加。电池回收后我们能够从中提取锂、钴和镍等有价值的原材料,并将其用于新电池的生产。
种类繁多的电池类型
近几十年来,市场上出现了数百种不同类型的电池。主要类型大致可分为以下几类:
- 铅酸电池通常用于汽车应用。
- 镍基电池主要分为两种:镍镉(NiCd)电池和镍氢(NiMH)电池。镍镉电池以其耐用性和在极端温度下的优异性能而闻名,而镍氢电池容量更大,对环境影响更小。
- 锂电池用途广泛。锂离子(Li-ion)电池广泛应用于消费电子产品、电动汽车和可再生能源储存领域。磷酸铁锂(LiFePO4)电池以其安全性和使用寿命长而闻名,而锂聚合物(LiPo)电池则以高能量密度和灵活的外形尺寸著称。
- 碱性电池常见于遥控器和手电筒等家用物品中,通常不可充电。
- 液流电池适用于大规模储能系统,主要类型包括钒氧化还原液流电池和锌溴液流电池。
尽管每种电池都有其特定的应用、优势和局限性,但它们有一个共同特征,即高度复杂的结构,电池均由多种金属和其他材料的多功能组合构成。在冶金加工过程中,这些材料必须以经济有效的方式进行“分离”。因此,这就需要复杂的回收工艺,首先要进行机械分离,然后结合最合适、最经济可行的火法和(或)湿法冶金工艺。
火法冶金解决方案
西马克提供上述所有类型电池的回收解决方案。选择最佳的电池和蓄电池回收工艺在很大程度上取决于投入材料的数量、化学和物理特性以及地理位置。将火法冶金工艺与湿法冶金步骤相结合,可以有效地将多种金属合金分离为单一金属,以生产高质量的电池前体材料。
典型的熔融生产技术包括BlueSmelter、顶吹旋转转炉(TBRC)、电冶炼炉和基夫赛特(Kivcet)炉等火法冶金工艺。西马克集团还在开发一种结合火法和湿法冶金步骤的解决方案,用于回收复杂的含金属材料,包括锂离子电池。这种新工艺路线的优势在于能够更灵活地应对快速变化的电池化学成分。
Primobius 的湿法冶金解决方案
为了满足日益增长的锂离子电池回收需求,西马克集团与澳大利亚工艺技术开发商Neometals Ltd. 合资成立了Primobius 公司。Primobius 开发了一种可持续的两步法回收工艺,结合高效的机械和湿法冶金技术,回收钴、镍、锂、铜、铁、铝和锰等金属,并将其转化为可在电池供应链中重复使用的市场化产品,回收率高达90%。
在粉碎和拣选阶段(第1步),废旧电池被粉碎,塑料和金属成分从所谓的“黑块”中分离出来。湿法冶金法(第2步)则在常温下利用循环液体溶剂从黑块中高效提取材料,这是一种极为安全的方法。在这一过程中,Primobius严格遵守国际电池法规,并高度重视健康和安全。Primobius首席执行官Michel Siemon表示:“Primobius不仅持有技术,我们还提供工艺诀窍和价值链上的合作伙伴生态系统,同时提供独特灵活的商业模式和与合作伙伴合作的机会。”
这种先进的回收解决方案能够实现有价值材料的循环利用,为汽车行业及其他行业的电池制造商提供了供应链脱碳的路径,同时降低了对关键原材料和国外开采资源的依赖。此外,在各个工艺阶段持续减少和避免二氧化碳排放,对电池模块及其在电动汽车生命周期中的碳足迹产生了积极影响。
梅赛德斯-奔驰仰仗 Primobius 技术
2024 年 10 月 21 日,位于德国库本海姆的梅赛德斯-奔驰首家 Primobius 电池回收工厂举行了投产典礼。德国总理奥拉夫·朔尔茨(Olaf Scholz)为工厂揭幕。
Primobius负责工程设计、设备供应和安装完整的两步法综合回收厂,该厂每年可处理2,500吨电池。工厂将持续获得Primobius的技术和研发支持。