清华四川能源互联网研究院（以下简称研究院）为四川省校合作的第一个科研机构，于2016年3月正式落户四川天府新区，致力于打造能源互联网领域的人才汇聚平台、科技创新中心、产业发展高地。研究院立足成都、服务四川、连接海内外，面向清洁低碳能源、新型电力系统、能源交叉融合、能源碳中和等前沿技术与关键领域，大力推动学科交叉融合，积极开展产学研协同创新，已发展成为能源互联网领域具有引领作用的技术创新研发机构，为清华大学服务西南地区和天府新区对外开放做出了突出贡献。
本期推介
成果名称
全封闭式锂离子电池
活性材料再生系统
成果简介
本项目成立于2018年6月，为清华四川能源互联网研究院张久俊院士工作站项目之一。本项目是研究将报废磷酸铁锂及三元锂离子电池回收再生的技术，技术优势在于整个系统为全封闭，能实现物料的闭环运行，技术环保、低成本、低能耗。
▲中试产线
解决痛点
2020 年中国电池报废量已超过 20 万吨。随着新能源汽车销售量及保有量逐年增加，国内电池报废量将迎来高潮。锂电池材料生产方面，用于正极材料生产的镍钴锰价格预计还将长期保持高位，至 2024 年锂电池正极材料的市场规模将超过 500 亿元。锂电池正极材料中，目前钴的供给已快达到极限，未来市场供应可能将出现较大缺口。回收废旧锂电池并重新再生制造正极材料，不仅具有庞大的市场前景，还可以减少我国对于开矿及进口矿材的需求依赖，具有环境保护、持续发展的重要意义。
知识产权情况
围绕关键工艺布局国内外专利10余项
成果亮点
目前，锂离子电池三元正极回收再生技术主要源于“火法冶炼”和“湿法萃取冶金”技术。其中，“火法”反应快，效率高，但对设备要求高，耗能高，对锂的回收不理想，存在空气污染等问题；“湿法萃取”技术，技术沉淀时间久，较为成熟，但存在工艺复杂，有机溶液污染，锂回收率低等问题。
项目创新性地将湿法冶金和电化学反应相结合，开发出了“全封闭式锂离子电池活性材料再生系统”，该系统能使系统内的所有物料封闭式循环，包括硫酸根、铵根等被其它技术放弃的物质，从真正意义上做到了封闭循环。该系统做到了闭环，并非经过废水废气无害化处理，使废弃物达到排放标准，而被称为所谓的“全封闭回收工艺”，真正循环利用了系统内的物料（除了黑粉中的碳渣）。
▲工艺流程
技术效果与指标
本套工艺对各金属的回收率可达钴 98%、镍 98%、锰 98%、铝 90%、锂 95%，领先目前全球的产业标准，并可基本实现零排放的目标。
经过系统测试，本套工艺系统在经济上具备可行性，可实现物料的闭环运行，使排放及能耗达到最低。通过回收废旧锂电池，所制得的正极前驱体材料已达到商业产品水平。
技术推广及应用前景效益
本项目的应用着眼于即将到来的庞大废旧动力锂电池回收市场，这个市场在预期未来更严苛的电池回收政策之下必将持续成长。新电池的销售与废旧电池回收挂钩之后，动力电池的回收除了经济效益之外，也将成为生产销售必需的一环。电池回收与再利用，可以减少开矿需求及对进口矿材的依赖，更具有环境保护、持续发展的重要意义。以锂电池正极材料粗略估计每吨 3-4 万元，每年至少 20 万吨报废量，构成接近百亿的市场。社会效应方面，回收废旧动力电池成为新产业，可以增加就业机会，而回收产业的发展可以间接促进新能源汽车市场再扩大。
交易方式及金额
希望与锂电池生产或回收行业的合作伙伴开展产业化推广。
团队介绍
本项目由清华四川能源互联网研究院电化学能源材料与器件研究团队主导开发。团队首席科学家张久俊院士，为加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士，长期从事电化学能源储存和转换的研究和产业化工作。
团队负责人容忠言主任，加拿大认证的专业工程师，国际电化学能源科学院创始人之一，拥有近20年电化学研究及技术开发经营经验。
团队常务主任隋邦杰教授，武汉理工大学特聘教授，国际电化学能源科学院副总裁。
项目合作咨询
联系人：赵老师
电话：15502172518
联系人：关老师
邮箱：guanjingru@tsinghua-eiri.org