鋰離子電池生產中鋰鹽回收工藝分析實例

高瑩(江西省豐城市環境保護局， 331100)

鋰離子電池生產中鋰鹽回收工藝分析實例

高瑩(江西省豐城市環境保護局， 331100)

某公司鋰離子電池生產線增加鋰鹽回收工藝后，分析產生的環境效益與經濟效益，發現增加回收工藝后，不僅提高鋰鹽的收率，還減少廢水和固廢的產生，有效減少生產過程成本。

鋰鹽回收；經濟效益；環境效益；鋰鹽回收率

0 引言

我國鋰電池產業發展始于1993年，2001年以后隨著比亞迪、比克、力神等本土生產商的迅速崛起，以及日本等在中國投資生產線，鋰電池產業進入快速成長階段。經過近10年的產業化發展，中國的鋰電池帶動了電池材料生產企業的發展，這些企業的產品主要集中在正極材料、負極材料、電解液，對于高技術含量的六氟磷酸鋰的鋰鹽回收方面的工藝并不成熟地運用生產當中。

1 工藝分析

六氟磷酸鋰是電解液成分最重要的組成部分，約占到電解液總成本的43%。鋰電池生產過程中，產生的鋰鹽不進行回收，溶解在溶劑當中經過水洗分解處理，其中水洗過程中需加液堿進行酸堿中和，同時產生廢水和廢固，廢水屬于含氟廢水，由污水站進行單獨去氟處理，同時污水中溶有有機溶劑甲苯乙醚，水洗過程中導致溶劑的浪費，生產成本增加；廢固主要是氟化鋰和氟化鈉，以污泥的形式存在，需裝桶進行處理。廢水和廢固的量巨大，每年約有上百噸以上的廢固和幾百噸的廢水進行處理，現在環保要求越來越嚴格，成本越來越高，環境壓力越來越大，通過對工藝進行改進，提高鋰鹽的收率，減少廢水和廢固的產生，減少生產過程成本。

高純生產液按不同配方要求精確計量后，在密閉的配制釜中先攪拌均勻后，于低溫條件下(-5℃)通過手套箱向配制釜中加入適量的添加劑和六氟磷酸鋰，充分攪拌溶解后，按不同的包裝規格用過濾篩過濾后包裝，并充適量氬氣進行微正壓保護。 (見圖1)

在鋰離子生產母液中會有一些析出的鋰鹽，先經過過濾器將鋰鹽過濾，過濾器中的鋰鹽反吹到接收罐中，過濾后的母液再經過薄膜蒸發器，蒸發器控制真空度和溫度，溫度低于鋰鹽分解溫度，真空控制好甲苯乙醚氣化，溶劑從蒸發器頂部抽出，鋰鹽從底部掉進接收罐，接收罐鋰鹽加乙醚溶解，再轉到合成車間進行濃縮結晶，進行鋰鹽回收[2]。改進后工藝流程圖見圖2。

2 效益分析

2.1 環境效益分析

由于母液不進行水洗，生產過程需要水洗的鋰鹽減少，總體上用水量大大減少，其中固廢量產生量減少60%，液堿使用量減少60%，溶劑不進行水洗，乙醚的消耗大大減少，溶劑堿塔和分子篩的使用率減少，更換次數減少，溶劑量降低。

2.2 經濟效益分析

通過表1可以看出，此項工藝改造總投資約100萬元(含設備、改造、人工及水電維修費用)。按10年設備折舊，通過減少固廢量，減少危廢轉運及處置費用約205萬元/年。同時按綜合稅率25%計算，可以得出內部收益率超過10%。

表1 增加回收鋰鹽工藝產生的經濟效益分析表

3 結語

六氟磷酸鋰(LiPF6)作為電子級氟化物的一種，其生產技術含量高，產品利潤空間大，主要用于鋰離子電池制造，是鋰離子電池電解液中的重要組成物質之一。與其他電解質(LiClO4，LiBF4，LiAsF6，LiCF3SO3)相比，六氟磷酸鋰在有機溶劑中的電導率、安全性和環保性方面最有優勢，成為目前應用范圍最廣的鋰鹽電解質。國內主要鋰電池電解液生產企業所用的鋰鹽溶質也均以六氟磷酸鋰為主[1]。目前六氟磷酸鋰售價高達35-40萬元/噸，進口產品甚至達到50萬元/噸，毛利率一般在60-65% 。所以回收六氟磷酸鋰中鋰可以帶來較好的經濟效益。工藝改造前鋰電池生產中的六氟磷酸鋰產生鋰鹽是不回收的，同時屬于危廢，公司每年處理這些危廢的環保費用近30萬元。通過增加回收鋰鹽工藝，不僅降低了危廢產生量，同時回收的鋰鹽給企業產生經濟效益約12萬元，工藝改變后，減少了液堿和乙醚的使用量，減少溶劑堿塔和分子篩的使用率，節約公司生產成本約14萬元。

[1]莊全超，武山，劉文元等.鋰離子電池電解質鋰鹽研究進展[J].化學世界，2002，43(12).

[2]羅斗燦，禹炳元，樸淳弘等.六氟磷酸鋰的制備方法[P].申請號:99122984.1999.

∶This paper is about the analysis of environmental and economic benefits generated,was found to increase after the recovery process,not only improve the yield of lithium,reducing wastewater and solid waste generated,effectively reduce the cost of the production process.

∶Lithium recovery,economic benefits,environmental benefts,the recovery rate of lithium

圖1 電解液生產線工藝流程圖

圖2 鋰鹽回收工藝流程圖