
锂离子电池根据正极材料的不同,主要分为两类,第一类锂离子电池的正极材料为镍、钴、锰等的一种或多种元素氧化物,另一类正极材料为磷酸铁锂。进口中常见的为第一类,本文主要针对第一类进行讨论。
我国镍钴资源消耗大、国内资源少,受国外主要供应国矿产出口政策缩紧等多重因素影响,近年来我国资源供需矛盾日益突出,镍钴资源供应已成为影响我国新能源汽车产业发展的关键因素。为了满足市场需求,我国进口用作电池料的镍钴资源除了相关的矿产资源,还包括锂离子电池正极料、回收粉料和再生料。它们各自有自己的特点,所以进口的风险不一,本文就相关问题进行介绍,供进口企业和海关监管人员参考。
一、锂离子电池正极料
正极材料是锂离子电池的关键材料,影响锂离子电池能量密度、安全性、循环寿命等性能,是决定电池性能的关键。按照正极材料分类主要包括锂镍氧化物、锂钴氧化物、镍钴多元氧化物、锂锰氧化物、锂铁磷氧化物、锂钛氧化物这六类,每种都有各自的优缺点。常见的镍钴锰酸锂是镍钴多元氧化物的一种,具有高能量密度、寿命长、可快速充电等优点;锂铁磷氧化物的主要代表为磷酸铁锂,具有安全性能好、无毒无污染、循环次数多、成本低、温度适应性好等优点。正极材料对产品的化学成分、外观质量、晶体结构、物理性能、pH值、电化学性能、包装、运输和贮存等都有明确的要求。正常的锂离子电池正极料要求很高,必须干燥洁净,无夹杂物,可直接使用,进口中常见的有镍钴锰酸锂正极材料。
二、锂离子电池回收粉料
废旧锂离子电池富含大量的锂、钴、镍等,可以通过回收再生利用而创造丰富的经济价值,因此废旧动力锂电池被誉为“车轮上的矿山”。但电池回收料来源于废旧电池或者电池生产过程中的废料,根源上带有“废”的来源特质。锂离子电池组成复杂,虽然不含有传统电池的铅、汞、镉等有毒物质,但废弃后如果随意丢弃,某些组分会对环境及生物体产生危害。黏结剂如聚偏氟乙烯(PVDF),隔膜如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、偏氟乙烯(VDF)等,这些会造成有机物污染;炭材和石墨容易造成粉尘污染;而正极材料中含有镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)金属,则会造成重金属污染。尤其是有机电解液的污染不可忽视,电解液一般为溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂。这些碳酸酯类溶剂及六氟磷酸锂具有明显的物理危险、健康与环境危害。废锂离子电池回收粉料是经放电—焙烧—破碎—过筛后得到的物料、一般具有废电池的完整特征,其中锂电池中的电解液及上述提及其他组分会对环境产生一定的危害。当前在进口物料中出现的锂离子电池回收粉料较多。
三、锂离子电池再生料
再生料是指对失去原使用价值的材料经过再生利用重新获得使用价值的物料。我国废旧锂离子电池退役量自2017年起连续保持增长,并在2020年开始迎来高峰期,预计2025年回收市场规模将达到370亿元。废旧锂离子电池作为优质的“城市矿山”资源,是加工制备再生料的重要来源。再生过程是通过物理或者化学的方法富集有价值的镍、钴、锂等元素,又消除电解液、有机物等污染风险,将再生料进口至国内可进行深加工进一步生产电池材料,这不但实现了海外优质再生资源的获取,而且消除了将固体废物进口的风险。目前,我国已发布实施了一系列镍、钴、锂再生料产品标准,根据相关政策法规,其进口合法合规并受到支持与鼓励。从锂离子电池回收制得的再生料主要包括:粗氢氧化镍钴、硫酸镍钴锰、粗碳酸锂等。其中粗氢氧化镍钴是常见的进口物料。
四、典型案例
案例一、典型镍钴锰酸锂正极料
2023年12月实验室受理来自韩国申报名称为“锂镍钴锰氧化物”的样品,货物总重量15 kg。样品为铝塑袋封装,封装完好。拆开封装,袋身贴有标签,标签上印有名称、型号、批号、重量、生产日期、失效日期及厂家、联系电话等标记。打开独立封装袋,可见样品为均匀细腻的黑色粉末,经分析,样品的成分为LiMn0.05Co0.15Ni0.80O2(镍锰钴酸锂),在电镜下分析,可见样品基本为三元材料的球状结构,未见其他杂质,颗粒之间无粘结现象,样品符合镍钴锰酸锂正极材料的特征,见图1。
图1 样品照片
案例二、典型锂离子电池回收粉料
2024年6月实验室受理来自马来西亚申报名称为“三元电池粉”的样品,货物总重量200000 kg。样品为黑色细腻的粉末,有刺激气味,可见少许金属碎片夹杂其中。经分析,样品的主要成分为Li1.167Mn0.383Co0.05Ni0.4O2(镍锰钴酸锂)、Li0.34Mn2O2(锰酸锂)、石墨(C)以及少量铜(Cu)、铁(Fe),样品中的杂质元素氟(F)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)较高;在电镜下分析,样品主要为球状三元材料,碳单质,以及少量铝屑、铁屑等;样品中检出N-甲基吡咯烷酮等有机物,见图2。总之,样品为主要含有镍钴锰酸锂、锰酸锂、单质碳、金属铜屑、金属铁屑以及N-甲基吡咯烷酮等的混合粉料,符合锂离子电池粉碎料的组成特征,表明样品来源于废旧锂离子电池经分拣、破碎等工艺得到的粉碎料,杂质元素较高,具有一定的有机物,有一定的环境风险。
2a样品外观
2b样品电镜图
图2 样品照片
案例三、典型锂离子电池再生料
2022年12月实验室受理来自韩国申报名称为“粗氢氧化镍钴”的样品,申报来源于锂离子电池回收料。样品为灰绿色潮湿结团状,见图3。经分析,样品主要组成元素为镍,其次为钴和锰,还有少量的杂质,样品整体结晶程度不高,具有氢氧化物的理化特征,盐酸不溶物含量低。样品符合锂离子电池正极料富含镍、钴、杂质少等的特征,符合由锂离子电池回收料经酸浸碱沉等再生处理得到的粗氢氧化镍钴的特点。
图3 样品照片
划重点
从上述的分析可见,锂离子电池正极料是可直接使用的正常产品;锂离子电池再生料一般是可以直接使用的初级原料,且有相关标准进行规范;锂离子电池回收粉料既有可利用的镍、钴、锂等有价值的成分,也会含有石墨、塑料片等一些暂时无法有效利用的成分,还可能含有一定的电解液、有机物等有害成分,当前粉料处理的方法和工艺不一样,导致可利用程度不一,不符合相关要求的物料可能会涉嫌固废的情况。因此,当前国标委正在紧急研制相关的国标进行规范,请相关企业和监管部门留意新标准的情况。
来源:山东国际贸易单一窗口

