Wendy Zhou:优美科最新正极材料开发及电池回收
发布时间:2018-05-24 15:54:00
关键词:CIBF2018

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5月24日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。美国优美科二次电池材料公司Wendy Zhou博士在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


非常感谢你的介绍,首先想感谢主办方再次给我这样的机会给大家做一个分享,也就是说做我们技术提升上的分享。我们主要的业务现在是高技术材料,而且是跟回收相关的,我们的主业是基于全球经济、社会,以及环球趋势而定的,主要侧重于催化剂,电动车里面用的电池材料,以及贵金属元素,以及其他金属元素的回收。


我们都知道,各国政府对空气的要求是越来越严格,我们认为,今后对催化剂的要求,以及对催化剂的量会越来越大。还有一个就是电池材料,由于电动汽车的推广,对正极材料的需求也会越来越大。


如果我们对金属的管理或对金属的策略不加上回收,我们觉得这是一个非常不完全的对金属管理的策略,所以,公司主要注重于这三方面的业务。现在可以回收26种元素,包括贵金属元素、金属元素,把回收回来的金属用到电池材料方面,再回到应用当中去。金属回收的好处和其他的回收不一样,可以无限制反复的用,不会对质量有损失,不像其他的回收,比如说纸,如果回收对质量会有非常大的影响。


优美科是一家为数不太多即能够提供材料,又能够提供回收业务的一家公司,在这种四种不同的车型来说,我们提供所有材料对这四种不同类型的车,比如说传统车我们提供催化剂,在电动车里面我们提供不只是催化剂,还有电池材料。对EV来说就是电池材料,对今后将来的燃料电池来说,我们已经在准备催化剂,当然燃料电池里面还有很小的电池,里面也含有我们的正极材料。除了我们能够提供这些材料,而且我们仍然能进行回收,所以是整个闭环链。


我们公司在回收方面做了很多年的努力,也建立了自己独特的Position,在这方面也投入了大量的资金。在过去的15年当中供给给客户的正极材料的量,大概的是在地球上每个人都有一部手机,相当于100万辆电动汽车,这个量的概念已经有点过时了。2018年的总产量跟过去15年当中的总和非常相似,说明了这个行业的发展是非常之快。


(PPT)这是我们过去已经宣布的一些dimension,这些投资在今年年底之前,这个项目会全部完成。从2017年当中,我们又宣布了10亿欧元的投资,这些投资主要用在韩国和中国的正极材料的扩建,我们还会在欧洲新造一个生产基地。到2021年我们的产能会达到17.5万吨/年,相当于100个GWH的产能。


优美科的价值理念,在15年当中几乎没有什么变化,我们还是立足于安全,确保安全供货,怎么确保安全供货避免风险呢?我们在钴酸锂和三元体系建立独立的供应链,一旦事情发生了就会有替代。这些生产基地现在分布在中国、韩国和比利时,一共有6个生产基地。


大家都知道,能量密度可以走几个方向,大家都知道高镍、高压,还有一个就是负极材料,还有一个就是电池的优化。我们优美科在高镍、高压以及新兴的负极材料都有大量的研究和开发。在2016年的CIBF的报告当中,非常详细的介绍了我们高压的NMC的一些开发情况和数据,今天我们着重于谈一下高镍的发展情况。


(PPT)这张图可以看出,在上两年当中,正极材料的金属成本大幅度的增长,举个例子,以NMC做例子,在上两年当中,从10美元/公斤涨到25美金/公斤,在过去两年当中,电池材料正极材料中的纯金属成本,从20美元/千瓦时涨到50美元/千瓦时,正极材料金属成本已经将近30美元/千瓦时。我们OEM的目标是100美元/千瓦时,而且这个目标不期望会停止,还会一直在下降,这也就是为什么有了这个价格的目标才能够推广,即不能有风险,又要保持这么低的价,这是我们行业要努力的方向,其中一种办法就是走高镍的路,或者是很多人现在都是用少钴,或者是不用钴。


高镍三大优点,高能量,低钴,成本低。从这个图中可以看到,NMC的容量要比其他的高,但是它主要有三大缺点,第一个就是寿命比较短,严重胀气,以及性能差。可以看到它的衰减差,这些问题都是老问题,已经被关注了很多年。近年来确实有一些比较大的突破,但是还是有很多工作我们觉得需要做。


下面看一看我们优美科从第一代到第二代NMC811的比较结果,黑色的是第一代、红色的是第二代,这是循环曲线(PPT),我们测DCR,可以看到第二代的循环稳定性有所提高。而且DCR的增长在整个循环中是减少不少,我们认为一定要控制DCR,如果DCR可以控制好,很多问题都可以解决。(PPT)下面是45度下的循环曲线,可以看到45度下第二代有明显的改进。


下面再看一下胀气的现象,通常高镍含量越高,胀气现象越来越严重,从图中可以看到,在90度下保持4个小时再来检测厚度。第一代的胀气现象非常严重,52%。在考虑金属策略的时候如果不考虑回收是很不完整的策略,我们认为在今后的10-15年当中,金属一大部分会来自于回收。我们现在拥有的技术可以把这些金属,镍、钴、铜、锂从非电子材料提炼出来,再用到我们的材料当中。


我们现有的产能是700吨/年,这种产能和我们催化剂的金属回收产能相比是非常小的,优美科的贵金属、金属回收的产能是50万吨/年,相当于1000吨/天。所以我们现在面临的问题不是产能问题,也不是技术问题,而是收集的问题。今天的智能手机能够回收到的是小于5%,如果我们能够把所有手机电池里面的钴回收回来,这个钴的量会跟在世界上现在最大的钴矿公司的产量还要大。现在我们浪费了很多钴资源,不能这样继续下去,我们希望整个行业和监督机构,以及消费者都应该对数码电子产品的回收做一些额外的努力。


对今后的电动汽车,我们想不会是这种情形,也不能这样。在欧洲,如果想把电动汽车推广,必须要有一定的回收方案以及策略,以及相应的措施。优美科在全球有非常多的旧电池回收点,希望工业界的同行们共同努力把这些资源都利用起来。我们优美科的回收工艺是用活法冶金法,第一步是把废品的电池直接投入到炉子里面,如果小于20公斤的电池或电阻膜就可以直接扔进去,但是大于20公斤要部分裁切以后才能进去。现在的钴铜回收率是95%,锂还没有达到95%的要求,但是我们在朝着这个方向努力,目前锂不是在自己的公司回收,由于经济效益,我们找一些合作伙伴帮我们回收。从能效方面来说,高温工艺不低于水法工艺,一旦炉子开起来以后,大部分能量都可以从材料的本身当中吸取,比如说塑料、负极中的碳以及电解液。在大规模生产当中还有废气,里面有很大的热量,在比利时的工厂里面,我们利用这些热量去产生蒸汽。


我们优美科在大力的扩张,在欧洲、韩国、中国,如果对我们的业务或公司的文化感兴趣,请联系我们,谢谢大家。


提问:我觉得优美科是非常特殊的公司,现在锂的正极材料很丰富,对回收是巨大的挑战,现在实现了盈亏没有?


Wendy Zhou:我们优美科的工艺优势是在对电池组和大电池,如果是现在生产当中的电池我们的优势不在那边,而且从回收方面来说有两点,现在对我们来说太早了一点,我们希望在智能电池方面,智能电池方面钴的含量比例很高,现在这些资源全部都浪费掉了,也不知道怎么能够通过同行们的呼吁,或者是政府的一些监管措施,还有消费者自身的想法,能把这些东西回收起来。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
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