本项目为新材料领域重点项目,硫酸镍钴锰属于《战略性新兴产业分类(2018)》分类中“3.3.10.1二次电池材料制造中的无机盐制造(2613*)中的其他多元复合材料”。
(一)产业背景
目前,市场上的动力锂离子电池正极材料以三元材料为主,以2018年为例,三元材料的动力电池装机容量占比达54%,根据新能源汽车产业的发展方向,三元材料已成为并将持续成为主导的动力电池正极材料。三元锂离子电池正极材料(镍钴锰酸锂)是由三元前驱体(镍、钴、锰三元复合氢氧化物)与锂盐(氢氧化锂或碳酸锂)烧结制备而成,而三元前驱体可采用硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴按照一定比例混合后制备而成,也可以用从锂离子电池废料中回收得到的金属镍钴锰进行合成。主流的三元锂离子电池型号(镍钴锰摩尔比)包括333型、523型、622型和811型等,三元锂离子电池中含有的主要金属为镍、钴、锰,占总电池含量的50%以上,同天然矿石、尾矿等原料相比,具有含量高、相对集中、杂质含量低等优点。通过回收处理废锂离子电池,提取其中的有价金属元素,不仅能够防止废电池对环境的污染,还能够确保废电池中镍钴锰等有价资源的高效利用。
由于三元锂离子电池中同时含有镍、钴、锰三种金属元素,回收利用过程中若生产单一、工业级别的钴盐、镍盐和锰盐,需要增加金属分离工艺、深度沉淀或萃取除杂等工艺,这些工艺技术要求严格、成本高,国内极少的资源再生利用企业能够达到标准。为了确保有价金属的综合回收、降低成本、提高废锂离子电池中镍钴锰的回收利用率,目前最常用的方法是直接生产硫酸镍钴锰。
(二)目的和意义
2.1、符合国家鼓励再生利用产品推广政策要求
随着有限资源的消耗,以及镍、钴战略金属的供应紧缺问题,国家发布相关政策要加强再生资源规范管理,建立健全再生产品的推广应用(来源《循环经济发展战略及近期行动计划(国发〔2013〕5号)》),利用“一带一路”沿线国家推动新材料、再生产品、战略金属等的国际产能合作,同时要加快关键战略材料性能和品质提升(来源中共中央国务院关于开展质量提升行动的指导意见)。
在规范再生资源管理和推广再生产品应用的同时,国家相关部委鼓励标准化工作同步启动,2020年3月10日,国标委发布的《2020年全国标准化工作要求》(国标委发[2020]8号)规定,标准化需要与可持续发展战略需求相对接,要加快有色金属、化工等标准的升级换代。根据《战略性新兴产业分类(2018)》分类,硫酸镍钴锰属于3.3.10.1二次电池材料制造中的无机盐制造(2613*)中的其他多元复合材料。
2.2、满足可持续发展战略需求
近年来,中国自产的镍、钴金属不能满足市场需求,为了满足国内镍、钴供应,镍钴资源对外依存度高达80%以上,随着国内锂电池需求量的增长,镍钴资源不足的问题日趋突出。钴、镍金属属于稀缺矿种,又是战略矿种,有限的天然资源日益枯竭,完全依赖进口,工业发展受制于人,而且许多镍钴矿产出口国发布各种限制政策,严重约束着镍钴资源进口。为解决这种局面,大力发展再生镍钴资源的循环经济已经上升到我国国家战略层面,可以确保满足可持续发展战略的需求。
2.3、符合电池循环产业绿色发展需求
锂离子电池废料通过放电、拆解、粗破、热解、细破、分选得到含有镍、钴、锰金属元素的电极材料粉和集流体,再采用硫酸溶液浸出,将电极材料中的金属元素转化为溶解态,压滤后对浸出溶液进行除杂、蒸发结晶、烘干等得到硫酸镍钴锰。硫酸镍钴锰以含有镍、钴、锰的锂电池废料为原料,主要用于生产锂电池正极材料镍钴锰酸锂。该产品作为一种资源再利用复合产品,其物理特性和化学组成与现有的单一硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰有较大差异,不能归为同一产品,在硫酸镍钴锰产品流通和检测过程中没有相关标准参考。为了满足供需双方对不同回收处理工艺制得的硫酸镍钴锰产品的质量要求,须对其化学组分等指标项目和参数进行统一和规范。
该产品标准的制定符合市场发展的需求,该产品标准的制定是产品质量和下游行业需求的有效保障,也有利于推动电池循环利用行业绿色发展。