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文檔簡介
《退役鋰電池清潔循環利用技術規范》
編制說明
標準編制組
2022.8
一、工作簡介
1.1任務來源
本標準由中國工業節能與清潔生產協會批準立項的團體標準項目,項目名稱為“退役
鋰電池清潔循環利用技術規范”,立項號:2021-015T-CIECCPA,計劃完成年限:2022年12
月。
1.2編制背景與目標
在國家政策的引導和推動下,我國新能源汽車產業發展迅猛。據高工產研(GGII)研
究報告,2020年國內動力電池產量為83.42GWh,在國際雙碳背景下,未來動力電池產量
將持續增長,同時也帶動報廢電池量的爆發式增長。截止2020年,全國鋰電池累計報廢量
已達47.8萬噸,據有關機構預測,到2025年,我國電池報廢量可達106.7萬噸。
2014年之前,市場上雖然已有新能源汽車的身影,但報廢的鋰電池主要來自手機、筆
記本電腦等電子產品,因其體積小、結構和組分簡單、集散運輸難度小,因而多由傳統的
鎳氫、鎳鎘電池回收企業進行回收處理。2014年后,新能源汽車產銷量大幅增長,受此需
求拉動,電池材料和電池生產企業、新能源整車產銷和運營等更多的企業也逐漸進入了鋰
電池回收產業鏈,并且滋生出了許多不同階段和規模的回收公司,但其回收水平參差不齊,
容易造成回收利用率不高、資源浪費和二次環境污染問題。
因此,如何從清潔循環利用技術水平高的鋰電池回收企業中汲取經驗,充分結合行業
特點,研制退役鋰電池清潔循環利用技術規范標準,具有重大意義。通過標準可對本行業
進行有效調控,優化回收企業的布局,推動行業結構的調整、工藝裝備的提升,進一步提
升相關技術要求,提高行業的準入門檻,促進行業實現協調和可持續發展。
2022年1月1日即將實施的生態環境部強制性標準HJ1186—2021《廢鋰離子動力蓄電
池處理污染控制技術規范》對鋰電池回收企業的選址、設備工藝、功能區劃以及鋰電池回
收利用的各階段的污染控制技術均做出了詳細的要求。該強制性標準的制訂原則之一即為
“鼓勵采用清潔技術”。然而,國內退役鋰電池清潔循環利用技術規范標準欠缺,行業內企
業的清潔循環利用技術水平不均衡,急需根據行業龍頭企業的先進工藝特點制定清潔循環
利用技術規范標準,既能帶動廢鋰電池回收行業良性發展,促進和優化行業向低碳、標準
化發展,也可有效推動標準HJ1186—2021的落地實施。
1.3主要工作過程
本標準于2021年12月22日獲批立項;
2022年1月到2月,標準起草單位通過成立標準編制小組,查閱國內外相關資料,并
向相關單位發送標準調研表,通過調研表向有關企業了解目前退役鋰電池清潔循環利用現
狀;
2022年3月至4月進行了標準編寫工作。
2022年5月6日由負責起草單位提出了工作組討論稿、編制說明。標委會將文本與編
制說明發送相關企業、專家進行意見反饋,匯總的意見情況詳見征求意見匯總表。
1.4主要參加單位和工作成員
本文件主要起草單位:廣東邦普循環科技有限公司、浙江華友鈷業股份有限公司、全
南縣瑞隆科技有限公司、廈門鎢業股份有限公司、重慶賽寶工業技術研究院有限公司、浙
江天能新材料有限公司、池州西恩新材料科技有限公司、廣東雋諾環保科技股份有限公司、
貝特瑞新材料集團股份有限公司、湖南金凱循環科技有限公司、金馳能源材料有限公司、
廣東芳源環保股份有限公司、廣東光華科技股份有限公司、中機國際工程設計研究院有限
公司、武漢動力電池再生技術有限公司。
本文件主要起草人:余海軍、張學梅、方俊宇、肇巍、蔡運萍、劉建安、呂喆、祝小
明、張松、郁笑雯、甄愛鋼、張亮、趙志安、楊徐鋒、聞靚、黃偉杰、李子坤、張瑞芳、
顏群軒、譚群英、周友元、胡澤星、吳芳、龍全安、譚澤、黃司平、李怡然、周小輝、明
幫來、杜仁君、張宇平、黃良取。
二、標準編制原則和主要內容
2.1標準編制原則
標準起草單位通過成立標準編制小組,查閱國內外相關資料,遵循“統一性、協調性、
適用性、一致性和規范性”原則,完成《退役鋰電池清潔循環利用技術規范》討論稿(草
案)和編制說明(草案)。
本著以與實際相結合,促進技術進步,資源綜合利用及先進性、科學性、合理性和可
操作性的制訂原則。
2.1.1符合性
本標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》
的要求進行編寫。
2.1.2先進性
本標準是首次制訂,沒有現行的相關標準。
2.1.3合理性
標準的內容應便于實施,并且易于被國內外同行業所引用。在標準編制過程中,充分
利用多家鋰電池回收企業現狀,結合國家現行的對回收企業和電池回收等方面的法律法規
要求來編制本標準,以更好的引導規范退役鋰電池回收行業的發展。本標準是以市場為導
向,并充分考慮我國現階段的資源利用狀況及已有退役鋰電池回收利用現狀和未來發展趨
勢來制訂的。
2.2主要內容
本文件規定了退役鋰電池清潔循環利用過程的術語和定義、循環利用技術要求以及清
潔生產績效評價要求。
2.3主要內容的解釋和說明
2.3.1范圍
本文件規定了退役鋰電池的循環利用技術要求和清潔生產績效評價要求。
本文件適用于指導退役鋰離子動力蓄電池的循環利用過程,可用于退役鋰離子動力蓄
電池清潔生產績效評估。其他類型的退役鋰電池可參照本標準執行。
2.3.2規范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規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。
GB/T6009工業無水硫酸鈉
GB/T26008電池級單水氫氧化鋰
GB/T26300鎳鈷錳三元素復合氫氧化物
GB/T33598退役動力電池回收利用拆解規范
GB/T33598.2退役動力電池回收利用再生利用第2部分:材料回收要求
GB/T33598.3—2021退役動力電池回收利用再生利用第3部分:放電規范
HG/T4701電池用磷酸鐵
HG/T4821工業氯化鈷
HG/T4823電池用硫酸錳
HG/T5816—2020廢電池回收熱解技術規范
HG/T5918電池用硫酸鈷
HG/T5919電池用硫酸鎳
HJ1186廢鋰離子動力蓄電池處理污染控制技術規范(試行)
QC/T1156車用動力電池回收利用單體拆解技術規范
YS/T582電池級碳酸鋰
YS/T633四氧化三鈷
YS/T1174—2017廢舊電池破碎分選回收技術規范
YS/T1366海綿銅
2.3.3術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
1)退役retired
發生損壞或達到使用年限而終止使用。
2)清潔生產cleanerproduction
不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、
綜合利用等措施,從源頭削減污染,提高資源利用效率,減少或者避免生產、服務和產品
使用過程中污染物的產生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環境的危害。
來源:《中華人民共和國清潔生產促進法(2012最新修正版)》第二條
3)退役鋰電池循環利用技術retiredlithiumbatteryrecyclingtechnology
退役鋰電池從入廠,經過物理處理、濕法冶煉和材料合成后成為電池材料的一種資源
綜合利用技術。
4)再生原料recycledrawmaterials
由各種有價資源廢棄物經過破碎、分選、富集、冶煉等一種或多種加工工藝處理后,
得到用于再生材料生產的原料。
5)電池用再生材料recycledmaterials
再生原料經過深度除雜、修復或合成等加工處理后,得到的可直接供電池生產利用的
材料,以單一元素表示,如:再生鋰材料、再生鎳材料、再生鈷材料等。
2.3.4循環利用技術要求
2.3.4.1原則
1)退役鋰電池的清潔循環利用應遵循“減量化、再利用、資源化”的原則。
2)在退役鋰電池循環利用過程中應符合以下方面要求:
a)全面考慮利用各階段對環境的影響,采取減緩負面環境影響的措施;
b)高效利用并節約使用能源、資源;
c)采用國家鼓勵的先進技術和工藝,不應使用國家或有關部門發布的淘汰或禁止的技
術、工藝、裝備及相關物質;
d)使用環境性能優良的輔助材料;
e)加強廢物管理,優先使用源削減技術,提高廢物的循環利用與資源化利用效率;
f)退役鋰電池循環利用過程中應遵循HJ1186的要求;
g)鼓勵將再生原料和再生材料重新用于電池生產過程。
說明:減量化、資源化、無害化是《中華人民共和國固體廢棄物污染環境防治法》、
《中華人民共和國循環經濟促進法》所確立的固體廢物處置原則。減量化,是指在生產、
流通和消費等過程中減少資源消耗和廢物產生;再利用,是指將廢物直接作為產品或者經
修復、翻新、再制造后繼續作為產品使用,或者將廢物的全部或者部分作為其他產品的部
件予以使用;資源化,是指將廢物直接作為原料進行利用或者對廢物進行再生利用。
《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》(工信部〔2016〕6號公告)要
求“綜合目前各回收企業的情況,廢舊鋰離子動力蓄電池材料應采用濕法冶金處理”。再
生利用企業所采用的資源再生技術,應盡可能是環保部頒布的《國家先進污染防治示范技
術名錄》和《國家重點環境保護使用技術示范工程名錄》中的相關技術,積極采用《國家
鼓勵發展的重大環保技術裝備技術目錄》中鼓勵的動力蓄電池的自動化拆解設備和資源循
環利用設備。
2021年,生態環境部發布了強制性標準HJ1186《廢鋰離子動力蓄電池處理污染控制技
術規范(試行)》,規定了廢鋰離子動力蓄電池處理的總體要求、處理過程污染控制技術要求、
污染物排放控制與環境監測要求和運行環境管理要求。
2.3.4.2生產工藝與設備要求
1)生產工藝流程
退役鋰電池的循環利用技術流程見圖1。
圖1退役鋰電池循環利用流程圖
說明:GB/T33598.2—2020《車用動力電池回收利用再生利用第2部分:材料回收要
求》中對“定向循環回收處理技術”進行了定義,指“以廢舊動力蓄電池為原料,經過物
理處理、濕法冶煉和材料合成,將有價金屬再生為電池材料,完成“電池-廢電池-電池材料
-電池”逆向、閉合循環利用”的技術。《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條
件》(工信部〔2016〕6號公告)要求“綜合目前各回收企業的情況,廢舊鋰離子動力蓄電
池材料應采用濕法冶金處理”。綜合以上標準、政策與行業實際狀況,確定了退役鋰電池
循環利用的流程。
2)入庫
(1)退役鋰電池入庫前應進行信息采集及檢測,發現存在發熱、漏液、冒煙、漏電、
外殼破損等情形的,應采用專用容器單獨存放并及時處理,避免廢鋰電池自燃引起的環境
風險。
(2)貯存漏液、冒煙、漏電、外殼破損等情形的退役鋰電池時,貯存庫房或容器應采
用微負壓設計,并配備相應的安全監控(如溫度、煙感)、消防設施、廢氣收集和處理設
施。
說明:為了排除電池安全隱患,最大限度避免和減少電池起火爆炸的發生,在入廠前
應通過目視法進行外觀檢查,檢查電池是否存在外殼破損,冒煙、漏液、漏電、浸水、鼓
脹、扭曲變形等狀況,若有,則需特殊處理。且本條款對有漏液、冒煙、漏電、外殼破損
的退役鋰電池的貯存做出了要求。
3)物理處理
(1)放電處理:放電處理工藝應符合GB/T33598.3的第5章要求;放電設備應符合GB/T
33598.3的4.4要求,鼓勵更為安全、環保的專用放電設備設施。
說明:GB/T33598.3—2021《車用動力電池回收利用再生利用第3部分:放電規范》
第5章對廢舊動力電池的放電工藝選擇及放電方法進行了規范,包含放電前的預處理,根據
退役鋰電池的狀態選擇放電工藝外接電路放電法或浸泡放電法,以及外接電路放電法、浸
泡放電法的作業流程、作業要求、放電截止條件。
GB/T33598.3—2021的4.4對廢舊動力電池放電的設備設施進行了要求,包括外接電路
法和浸泡放電法應配備的設備設施、測量儀器、儀表等。
(2)拆解:電池包、模塊的拆解工藝應符合GB/T33598的要求,單體的拆解工藝應符
合QC/T1156的要求;電池拆解宜使用《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》上推薦的
“廢舊動力電池自動化拆解成套裝備”。
說明:拆解環節是動力電池回收利用過程中至關重要的一部分,GB/T33598—2017《車
用動力電池回收利用拆解規范》第5章為廢舊動力蓄電池拆解的作業程序,包括預處理、
動力蓄電池包(組)拆解、動力蓄電池模塊拆解的詳細步驟,QC/T1156《車用動力電池回
收利用單體拆解技術規范》則詳細規定了動力蓄電池單體的拆解要求。
《廢電池污染防治技術政策》(環保部2016年第82號公告)五利用中明確要求“(一)
禁止人工、露天拆解和破碎廢電池”;《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條
件》(工信部公告〔2016〕6號)要求新建、改擴建廢舊動力蓄電池綜合利用企業應選擇生
產自動化效率高的生產設備設施,具有機械化或自動化拆解等綜合利用設備。2017年,工
信部、科技部為引導重大環保技術裝備研發與產業化對接,加快新技術、新產品、新裝備
的推廣應用,提高環保裝備制造業水平,促進環保產業持續健康發展,聯合印發了《國家
鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄(工信部科技部2017年第61號),《目錄》中包含“廢舊
動力電池自動化拆解成套裝備”。
(3)熱解:熱解工藝應符合HG/T5816—2020的5.1要求;熱解裝置應配備熱解設備、
控制系統、自動上料運輸裝置、尾氣凈化裝置、循環冷卻裝置、自動出料及產物收集裝置
等;熱解過程宜配備余熱回收設施,宜選擇天然氣、電能等能源進行加熱。
說明:退役鋰電池電芯中包括正極材料、負極材料、隔膜、粘接劑等。隔膜和粘接劑
等有機物質的存在不利于后續步驟中對有價金屬的回收,因此應對此類有機材料進行熱解,
將其進行去除。HG/T5816—2020《廢電池回收熱解技術規范》的5.1規定了熱解前后的工藝
流程。
(4)破碎分選:破碎分選工藝應符合YS/T1174—2017的第5章要求;破碎過程應配備
除塵裝置,如旋風分離器、布袋除塵裝置等,宜采用自動化機械設備;分選過程宜采用篩
分、風選、磁選等設備;破碎分選宜在微負壓系統中進行,產生的廢氣經收塵、廢氣處理
后,達標排放。
說明:熱解后的正負極材料通過破碎與分選工藝,可以區分其中的電極材料、鋁粉、
銅粉等。區分后的正極材料中含有大量的鎳、鈷、銅等有價金屬元素,其中鎳、鈷屬于國
家戰略性資源,若不對其加以合理的回收利用,必將會導致的資源浪費與環境的污染。為
提高后續步驟資源的回收利用率,應對電池材料進行破碎分選,退役鋰離子電池的破碎分
選應符合YS/T1174—2017《廢舊電池破碎分選回收技術規范》的相關要求。鋰離子動力蓄
電池分選后,得到銅粉、鋁粉、鐵粉和冶煉用精選電極材料。
《廢電池污染防治技術政策》(環保部2016年第82號公告)提出要鼓勵智能化的破碎、
分選技術。破碎分選技術應采用適合后續資源化利用要求的、回收利用率高的工藝,破碎
過程可采用自動化機械設備;根據破碎物料的粒徑、密度和磁性等差異分別采用篩分、風
選、磁選等方法,使銅粉、鋁粉、鐵粉和冶煉用精選電極材料得到分離。
4)濕法冶煉
濕法冶煉工藝應符合GB/T33598.2的要求;濕法冶煉應具有浸出、除雜、提純的全套設
備,如浸出反應槽、壓濾機、萃取設備等;濕法冶煉應配備安全監控及廢氣處理裝置。。
說明:對破碎分選得到的正極材料進行浸出,對其中的金屬材料進行回收,可實現有
價金屬材料再生成為高價值的電池材料,可避免有價金屬材料閑置、低效率使用甚至流失
而污染環境。浸出是將獲得的電池正極材料溶解,使得電池材料中鎳鈷錳鋰等有價金屬元
素溶解進入溶液當中,合理控制冶煉用精選電極材料和浸出溶液的固液比、攪拌速度等條
件,提高浸出效率。除雜是采取化學手段將浸出溶液中的鐵、銅、鋁、鈣、鎂等雜質去除,
并減少除雜過程中雜質元素的引入,減少鎳、鈷、鋰等元素流失,提高產品質量;根據鎳
鈷錳鋰元素性質和工藝條件要求,選取合適的萃取劑,提純分離原料液,生產獲得符合生
產需要的金屬溶液。
5)材料合成
材料合成中再生原材料的使用比例應符合表1指標要求;材料合成的產品應符合表1的
國家標準或行業標準;材料合成宜采用效率高、能耗低、水耗低、物耗低的設備。
說明:材料合成是將金屬純化液轉化為正極材料、前驅體等電池材料的過程。為了避
免再生利用低端產能的建設,應該對材料回收最終產品的質量進行控制。定向循環回收處
理技術的最終產品是電池正極材料和前驅體等材料,其產品質量應符合已發布的產品標準。
為滿足清潔生產的要求,企業應根據實際工藝情況采用效率高、能耗低、水耗低、物耗低
的設備。
2.3.5清潔生產績效評價
2.3.5.1評價要求
1)指標分級
本文件給出了退役鋰電池回收利用行業生產過程清潔生產的三級技術指標:
一級:國內清潔生產領先水平;
二級:國內清潔生產先進水平;
三級:國內清潔生產基本水平。
說明:HJ/T425—2008《清潔生產標準制定技術導則》中要求根據當前的行業技術、
裝備水平和管理水平,原則上將各項指標分為三個等級:一級為國際清潔生產先進水平;
二級為國內清潔生產先進水平;三級為國內清潔生產基本水平。對于我國特有的行業,三
個等級可以定義如下::一級為國內清潔生產領先水平;二級為國內清潔生產先進水平;
三級為國內清潔生產基本水平。鑒于濕法冶煉在國外應用較少,因此將三個等級定為國內
清潔生產領先水平、國內清潔生產先進水平、國內清潔生產基本水平。
2)指標體系
退役鋰電池循環利用清潔生產指標體系如表1所示。
表1退役鋰電池循環利用清潔生產指標體系
指標一級二級三級
一、產品指標
鎳鈷錳三元素復合氫氧化物符合GB/T26300標準
電池用磷酸鐵符合YS/T582標準
電池級碳酸鋰符合HG/T4701標準
電池級單水氫氧化鋰符合YS/T798標準
電池用硫酸鈷符合GB/T6009標準
指標一級二級三級
工業氯化鈷符合HG/T4821標準
四氧化三鈷符合YS/T1027標準
電池用硫酸鎳符合YS/T1366標準
二、資源能源利用指標
1、鎳總回收率/%≥99≥98.5≥98
2、鈷總回收率/%≥99≥98.5≥98
3、錳總回收率/%≥99≥98.5≥98
4、鋰總回收率/%≥95≥90≥85
5、銅總回收率/%≥90≥85≥80
6、鋁總回收率/%≥90≥85≥80
7、鐵總回收率/%≥85≥80≥75
8、單位產品綜磷酸鐵≤2300≤2400≤2500
合能耗鎳鈷錳三元氫氧化≤2000≤2200≤2500
(kgce/t)物
三、再生材料使用率指標
鎳(Ni)≥12≥4≥2
使用比例/%鈷(Co)≥20≥12≥6
鋰(Li)≥10≥4≥2
四、污染物控制指標
VOCs(mg/m3)≤60≤80≤100
大氣污染物二氧化硫(mg/m3)≤100≤150≤200
顆粒物(mg/m3)≤60≤80≤100
pH值6~9
化學需氧量(mg/L)≤200≤300≤490
氨氮(mg/L)≤10≤15≤25
水污染物鎳(mg/L)≤0.2≤0.3≤0.5
鈷(mg/L)≤0.2≤0.3≤0.8
錳(mg/L)≤0.2≤0.3≤0.8
銅(mg/L)≤0.1≤0.3≤0.5
單位產品廢水間接排放量(m3/t)≤30≤50≤70
五、廢物回收利用指標
工業固體廢物綜合利用率≥90≥85≥80
廢水循環利用率≥90≥80≥70
六、環境管理要求
1、環境法律法規標準符合國家和地方有關法律、法規。污染物排放達到國家和地方污染物排放標準、總量
指標一級二級三級
控制要求。排污許可證以及危險廢物收集、貯存、運輸和處置符合管理要求
每個生產工序要有操作規程,對重點崗位要有作業指導書;易造成污染的設備和廢物
2、生產過程環境管理
產生部位要有警示牌;生產工序能分級考核。
按照GB/T24001建立運行
環境管理體系,相關環境管理
3、環境管理制度環境管理制度健全,原始記錄及統計數據齊全有效
手冊、程序文件及作業文件等
齊備
注:相關回收率、再生材料使用率、綜合能耗應按照附錄A計算。
說明:根據清潔生產的原則要求,結合鋰電池回收行業特點,清潔生產指標
分為產品指標、資源能源利用指標、污染物產生指標、廢物回收利用指標、環境
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