（劳动卫生与环境卫生学专业论文）锂离子电池回收利用过程管理设计及研究.pdf

内容摘要 随着锂离子电池消费量的增加，废旧锂离子电池已成为环境污染源之一，其 回收利用工作逐渐引起人们的重视。论文采用资料查阅和分析、问卷调查、数据 汇总分析、专家座谈等研究方法，对国内外锂离子电池回收利用现状进行了对比 分析；探讨了回收利用的必要性、可行性、需求和效益；评价了回收利用的价值 度；在回收利用情况现状调查分析基础上，提出回收利用过程管理建议；建立经 济性模型，计算了北京市废旧锂离子电池回收利用收益情况。得出下列结论： ( 1 ) 在废旧锂离子电池的回收利用方面，我国与日本等发达国家相比存在一 定差距： ( 2 ) 废旧锂离子电池的回收利用工作具有环境意义、资源利用意义等，评价 结果表明开展回收利用工作具有一定的价值度： ( 3 ) 北京市目前基本上不具备开展废旧锂离子电池回收利用工作的前提条 件，主要表现在：法律法规不健全、市民对废旧锂离子电池回收利用的必要性缺 乏足够认识、配套设施不完善、处理办法不合理、缺少管理办法； ( 4 ) 作好锂离子电池回收利用管理工作，有助于回收利用工作的尽快开展； ( 5 ) 开展废旧锂离子电池的回收利用工作可以获得一定收益。 关键词废旧：锂离子电池；回收利用；生命周期；过程管理 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s ec o n s u m p t i o ni nl i t h i u mi o nb a t t e r y ，w a s t el i t h i u mi o nb a r e r y h a sb e c o m eo n eo ft h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n s o u r c e s p e o p l eg r a d u a l l ya t t a c h i m p o r t a n c e t oi t s r e c y c l e t h i s d i s s e r t a t i o nc o n t r a s t sa n d a n a l y z e s t h e r e c y c l e c o n d i t i o no fw a s t el i t h i u mi o n b a t t e r y i nd o m e s t i ca n di n t e m a t i o n a l c o u n t r i e s ， d i s c u s s e st h en e c e s s i t y ，p o s s i b i l i t y ，d e m a n da n db e n e f i to f r e c y c l er e l a t i n gt ow a s t e l i t h i u mi o nb a t t e r y ，a n de v a l u a t e si t sv a l u ed e g r e eb ya d o p t i n gt h em e t h o d so fd a t a c o n s u l t a t i o na n da n a l y s i s ，q u e s t i o n n a i r ei n q u i r y ，d a t ac o l l e c t i o na n da n a l y s i s ，a n d s p e c i a l i s t d i s c u s s i o n b a s eo nt h e i n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i s o fp r e s e n t r e c y c l e c o n d i t i o n ，s u g g e s t i o n si nt h er e c y c l ec o u r s em a n a g e m e n t a r ep u tf o r w a r d t h e nt h e e c o n o m i cm o d e l i se s t a b l i s h e da n dt h et o t a li n c o m ei sc a l c u l a t e d t h ec o n c l u s i o n sa r e d r a w na sf o l l o w s ： 1 t h e r ei sag a pi nt h er e c y c l eo ft h ew a s t el i t h i u mi o nb a t t e r yb e t w e e nc h i n a a n dt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e ss u c ha sj a p a n 2 t h e r e c y c l e w o r ko ft h ew a s t el i t h i u mi o nb a r e r yh a se n v i r o n m e n t a l s i g n i f i c a n c ea n d r e s o u r c eu t i l i z a t i o ns i g n i f i c a n c ee t c e v a l u a t i o nc o n c l u s i o ni n d i c a t e s t h a tr e c y c l ew o r ko f t h ew a s t el i t h i u mi o nb a t t e r yh a ss o m ev a l u ed e g r e e 3 n o wb e i j i n gh a sn op r e c o n d i t i o ni nd e v e l o p i n gr e c y c l ew o r ko nt h ew h o l e ， w h i c hs h o w si nt h ef o l l o w i n g ：i n c o m p l e t el a wa n dr u l e ，c i t i z e n sl a c ko fa d e q u a t e u n d e r s t a n d i n ga b o u tt h en e c e s s i t yo fr e c y c l ew o r kr e l y i n gt ot h e ，a s t el i t h i u mi o n b a t t e r y ，i n c o m p l e t e m a t c h a b l ee s t a b l i s h m e n t ，u n r e a s o n a b l ed i s p o s a lw a y ，a n dl a c k o fm a n a g e m e n tm e t h o d 4 d o i n gw e l lt h er e c y c l em a n a g e m e n tw o r k o fl i t h i u mi o nb a t t e r yc a nh e l pt o a c c e l e r a t ei t sd e v e l o p m e n t 5 t h er e c y c l ew o r ko f t h ew a s t el i t h i u mi o nb a t t e r yc a ng a i ns o m ei n c o m e k e y w o r d s w a s t e ；l i t h i u mi o nb a t t e r y ；r e c y c l e ；l i f e c y c l e ；c o u r s em a n a g e m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得首都经济贸易大学或其他 教学机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 论文作者签名 概 日期：2 0 d 埠弓日i 。日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解首都经济贸易大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：木隶勒导师签名：形制 跗 日期：2 d d 啤弓日 序言 一、研究背景 第一章序言 自1 9 9 0 年日本s o n y 公司成功研制出锂离子电池并实现商品化以来，锂离 子电池在通讯信息、能源交通、航空航天、军事及医学领域等得到了广泛的应用。 锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能优越等特点。随着经济的高速 发展和电器小型化的趋势，其发展前景广阔。北京是我国的首都，经济高度发达， 市民文化素质高、国内外知名企业多、人员流动量大、通讯产品使用量大，锂离 子电池消费量居全国前列。据调查北京市3 0 4 的市民需要使用锂离子电池，大 多数人每年需要使用1 - - 2 块锂离子电池( 见附录锂离子电池调查题目第l 、 2 题) 。锂离子电池经过长期充放电后，会丧失作为电池的使用价值，成为废弃电 池。研究表明，废旧锂离子电池的正负极材料、电解质、电解质溶剂存在着潜在 的环境污染性，随着废旧锂离子电池数量的增加，污染的累计效应增大，它们已 经成为环境污染源之一。另一方面，实验证明，人们从废旧锂离子电池中能够以 很高的回收率获得钴、锂等金属的化合物，回收物质可以作为化学试剂使用。 中华人民共和国固体废物污染环境防治法i l 】中规定：国家对固体废物污 染环境的防治，实行减少固体废物的产生、充分合理利用固体废物和无害化处置 固体废物的原则。国家鼓励、支持综合利用资源，对固体废物实行充分回收和合 理利用，并采取有利于固体废物综合利用的经济、技术政策和措施。作好废旧锂 离子电池的回收利用工作，既可以减少环境污染，又实现了资源的合理利用。2 0 0 3 年l o 月3 0 日，摩托罗拉、诺基亚、三星、海尔等7 家国内外手机厂商以及伟城 环保科技公司、中国环境新闻工作者协会在北京发起“移动电话环境保护行动”， 呼吁手机制造商开发环境友好产品，主动承担废弃手机及配件的回收责任。国家 环保总局在会上透漏，国家有关部门正在研究制定一项新的环保制度生产者 延伸制度，即电子产品的制造商有责任对其产品废弃后的回收和处理。随着人们 环保意识的不断提高，废弃手机及配件的回收利用工作将越来越引起国家环保部 门的重视j 。 二、锂离子电池概述 ( 一) 锂电池的发展历程 锂电池的发展历程可概括为三个阶段，n n 电池阶段、液态锂离子电池 ( l i t h i u mi o nb a t t e r y ，l i b ) 阶段和聚合物锂离子电池( l i t h i u mi o np o l y m e r b a t t e r y ，l i p b ) 阶段，如表1 1 所示【3 l 。第一阶段，锂原电池阶段。锂原电池的 负极由金属锂或锂合金等制成，正极和电解液具有很多种类。研究表明，由于金 属锂电极表面不均匀，所以有枝晶的生长f - j 题，使锂原电池存在着火、爆炸的安 全隐患。另外，锂原电池无法解决循环使用的问题。第二阶段，液态锂离子电池 阶段。液态锂离子电池的正极采用锂与过渡金属的复合氧化物，负极是具有石墨 结构的碳素材料。在充电过程中，锂离子插入到石墨的层状结构中，放电时则从 层状结构中跑出来，即所谓锂离子的“嵌入”和“脱嵌”过程，这使得液态锂离 子电池的循环性能非常优越。这种在充放电时锂离子往返的嵌入与脱嵌过程好像 摇椅一样摇来摇去，所以液态锂离子电池又称为“摇椅电池”。另外，液态锂离 子电池使用碳素材料代替金属锂或锂合金作负极，使得它的安全性能大大提高。 第三阶段，聚合物锂离子电池( 又叫固态锂离子电池) 阶段。这种电池采用聚合 物固体电解质s p e 取代锂离子电池中的液体电解质，现在使用较多的是聚合物 胶体电解质。由于使用固态凝胶电解质，不需要金属壳防止电解液的泄漏，因此 聚合物锂离子电池设计上更加灵活，可以实现锂离子电池的“薄形化”。这种电 池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长以及安全、加工性能 好等特点，所以被称作锂离子电池的下一代产品。它代表了锂离子电池的发展方 向，已成为2 1 世纪最有发展前景的一类电池【4 j 。 表1 - 1 锂电池的发展历程 电池组成的发展 年份体系 负极正极电解质 过渡金属硫化物 ( t i s 2 、m o s 2 )液体有机电解质 1 9 7 0 金属锂、锂合金过渡金属氧化物固体无机电解质 l i l e t i s 2 ( v 2 0 5 、v 6 0 n )( l i ) n ) l i s o ， 液体正极( s 0 2 ) 续表卜1 锂电池的发展历程 电池组成的发展 年份 体系 负极正极电解质 聚合物正极 l i 聚合物二次电池 l i 的嵌入物 f e s 2 正极 l i 几e m o s ， ( l i w o ，) 硒化物( n b s e 3 ) 聚合物电解质 放过电的正极 l j ，l e ，n b s e ， l i ，l e l i c 0 0 ， 1 9 8 0 ( l i c 0 0 2 、l i n i 0 2 ) l i 的碳化物 锰的氧化物 增塑的聚合物电解质 l i ，p e v 2 0 5 l i p e v 6 0 1 3 ( l i c l 2 ) ( 焦炭)( l ixm n 2 0 , i ) l i 几e m n 0 2 “的碳化物尖晶石氧化锰锂 c ，l e l i c o o ， 1 9 9 0 ( l i c 6 、石墨)( l i m n 2 0 4 )c l e l i m n 2 0 4 1 9 9 4无定形碳 1 9 9 5氧化镍锂p v d f 凝胶电解质凝胶锂离子电池 1 9 9 7 锡的氧化物 1 9 9 8 新型合金 注：l e 为液体电解质：p e 为聚合物电解质。 ( 二) 锂离子电池的内部结构 锂离子电池的内部结构如图1 1 所示。 图1 1 锂离子电池的内部结构 ( 三) 锂离子电池的组成 锂离子电池主要由外壳、正极、负极、电解液和隔离膜几个部分组成。目前 使用较多的正极材料是含锂的过渡金属氧化物，主要有三种物质，l i c 0 0 2 、l i n i 0 2 和l i m n 2 0 。( 性能由好一次，价钱幽高一低 。可用作负极材料的物质有碳材、 天然石墨、人工石墨及石墨等。电解液包括溶剂和溶质，主要是含锂盐的有机溶 液。应用较广的电解液有l i a s f 6 + p c ( 碳酸丙烯酯) 、l i a s f 6 + p c + e c ( 碳酸乙烯酯) 及l i p f 6 + e c + d m c ( 碳酸二甲酯) 。隔离膜主要由p p ( 聚丙烯) 、p e ( 聚乙烯) 微孔薄膜或两者双层组成，如聚烯烃薄膜。外壳为不锈钢或镀镍钢壳。常见锂离 子电池的组成见表l 一2 5 1 。 表1 - 2 锂离子电池的组成 组成备注 外壳不锈钢或镀镍钢壳 正极 正极活性物质钻酸锂( 9 0 ) f 0 1 8 乙炔黑导电剂( 7 8 ) 正负极间用厚 0 2 r a m ) 有机粘合剂( 3 4 ) 度约l o u m 的 内部 电解液l m o l l 六氟磷酸锂的有机碳酸酯电解液 聚乙烯或聚丙 电芯 负极负极活性物质碳素材料( 9 0 ) 烯膜隔开 f o 1 8 乙炔黑导电剂( 4 5 呦 0 2 t u r n ) 粘合剂( 6 7 ) 在以l i c 0 0 2 作正极材料，石墨作负极材料的锂离子电池中，电极在电池充 放电过程中发生的反应是： 正极：l i c 0 0 2 套l i l 一。c 0 0 2 + x l i + + x e 正极：= ：；一x + + + x e 姬6 c + x l i + + x e 拿 总的反应： 6 c 十l i c 。0 2 案c 。0 2 + 邸6 序言 锂离子电池充放电原理示意图见图l ，2 。 露妻凰霉姜斛 图1 2 锃离子电池充放电原理示意图 ( 四) 锂离子电池的优、缺点 锂离子电池的优点有：能量密度高、平均输出电压高、输出功率大、自放电 小、没有记忆效应、循环性能优越、可快速充放电、充电效率高、工作温度范围 宽、残留容量测试方便等。缺点主要有：成本高( 主要是正极材料l i c 0 0 2 的价格 高) 、需特殊保护电路、与普通电池的相容性差等。 三、研究技术路线和内容 研究技术路线为：资料查阅和分析、问卷调查、数据汇总分析、专家座谈等。 论文主要研究的内容有： 1 ) 国内外锂离子电池回收利用现状对比分析； 2 ) 废旧锂离子电池的回收利用分析及评价； 3 ) 回收利用工作开展的前提条件及现状调查与分析； 4 ) 锂离子电池回收利用过程管理； 5 ) 锂离子电池回收利用经济性模型的建立与分析。 国内外锂离子电池瞳l 收利用现状对比分析 第二章 国内外锂离子电池回收利用现状对比分析 一、常见资源化处理方法的对比分析 近年来，国内外许多科研机构进行了废旧锤离子电池资源化处理方法的研究 工作，主要资源化处理方法见表2 1 。从表中可以看出，研究出的资源化处理方 法主要有四类：湿法浸出处理方法、火法焚烧与湿法浸出处理相结合的方法、电 解法和浮选法。湿法浸出处理过程：首先对废旧锂离子电池进行破碎或剥离，然 后用酸( 盐酸、硝酸、硫酸等) 在一定的条件下浸出，最后用沉淀、络合、萃取等 方法进行分离。湿法操作条件温度较低，一般低于8 0 c 。但浸出液成分比较复 杂，分离步骤较多，对浸出废液，尤其是对电池中原电解质溶液处理考虑的比较 少，废液排放不利于环保。火法焚烧与湿法浸出相结合处理过程：首先对废旧锂 离子电池进行破碎或剥离( 或直接进行焚烧) ，然后对固体物料进行焚烧或热处理 分解，再用湿法浸出分离。废旧锂离子电池经过火法焚烧与湿法浸出处理后，浸 出液成分相对比较简单，但能耗比较高。电解法处理过程：首先将废旧锂离子电 池的正、负极物质进行筛选或用溶剂提取剂进行分离，然后在相应溶液中进行电 解处理，回收得到各类化合物。电解法具有简单、经济性好的特点。浮选法处理 过程：首先将废旧锂离子电池用立式高速旋转粉碎机、筛子、风力摇床及振动筛 进行粉碎、筛分，分出作为隔板的树脂材料、金属材料( 铝箔、铜箔、铝金属壳 碎片等) 及含锂钴氧化物颗粒和石墨的混合粉末。然后在马弗炉中热处理锂钴氧 化物和石墨的混合粉末。最后用浮选法将锂钴氧化物和石墨进行分离，回收锂钻 氧化物颗粒。浮选法相对传统处理技术具有工艺流程短、规模小的优点，并且锂 钴氧化物的品位和回收率都超过了9 0 。 前面的对比可以看出，废旧锂离子电池资源化处理方法中还存在以下问题。 电解质处理问题绝大多数资源化处理方法的研究对废 日锂离子电池 电解质的处理重视不够。锂离子电池的电解质对环境和人体健康有一定 危害 2 ”，且可燃。研究表明，回收电船质可以得到仅次子回收贵重会属 钴的价值【1 2 】。因此必须考虑电解质的资源化处理问题； 翅 导旺 啦 饕倒 h 衄 料 娶 回 孵球粼 型：誊 、 o 州 僻躐l燃椒刚馥晕鞲取爱脚巾襁剐粤馘蹦州女忸皿 【 懈 蟮求丑茛嚣薛匠罨罄匿爨印卜砸群去匠哑 婀 廿强 萋蠢茎啦烈型 h 叫 奄捉型 埒+ f - s 斛 掣 回 窭槲是据魁岳 删擎矧 卜蜊m 回梨州 赠蛊键#醛 螵鼎点健 岳 皿4 攥宴 十 蚕墓 辖 般端 世娶 霎蓁霉薹垂蓁 蠡摆 互制 蓠 耋著羹奏霉莘 霎 萋室 “划一a 蓉播量雾幕 一摹 纂蓬量 峰j 封x 宴o o 蛋藿量 崔赢 一靛姑 掣磐。 鬈摹饕 一骞削 煺限州 辅妊s h 封料 葵丑 氆姘 肇g 目剐 薯采 廿厘剖 丑冀， 县n 堰 罐葵 量蚕 卷辇 蠢萋蓍毒 器耋蓄 i 拿壬 固：器 柑三誊 ，t l - , d 式 翊话忙 姆昌 h 镲蟀 旺置氓娶蜊 l 旦毯叵鼎g 嫌哑哑呵 匦粼棘嚣 版趟 落斟 蓑- , 4 蕤 警 桐 要塞 挚量 苎巴 h 富受飞 叠 苍 王 ，壶 善薹盘 言蔷 鬈 言当j 僻鲴l燃祆刚文掌烽妪鲤脚m龌鞘耳l巡酾州去慢哑_舀样黪 #惫丑靛篓骞匠罨掣匣襄粤巾蜓烈毫霍匿 州 岳疆 榭斓1 乓墅 。 蠼毒醛 雾嚷擎 妇 鲁甾 鑫 _ l 盏喜 篙莹旱 雕堪 卜衄 槲 掣 国 蛹娶廿毒己柏蛊豁锄嚣研 锄址锄匣制璐鼯爨i 1 矿州仕划 嵇 捌釜 蛹锰鬟越吾 卜导 回 州求删捌刷 茎量 溪 婆- 昭 菱蓬 世辎鞋 口 二恬穹 s ：赠州吝 簧 罂茧喾篱 肝 吲 稍丽般罐 司 垂垂霎誊 求擎 廷 g 幅墓i 醛匿 羹嚣翼* 爿丌靼删苫 ，辎 臂翡鐾 醛 圻 嫂，鬯 耋| 2 卷冀 蛙 旺：器一 桐 皑职晕雾! h 蓉妻 靶，辑卫广 曩誉骞 缎辅幂括薪 饕萼密 求赠墨裂州 m 蛹嚣缝张g l 嚣 扫匣濯毒蜂藻奇鞯 鼎剥鼯琏坷脚 里擎制删娶廿i 氆回岳s 脚巢术 婆 挥廿嬖帮挂 蠛蝥 粤瞩龋 删j 岛 楼蒌 薛餐鞑 罹磊回 m 蜊 蛊高也删米 鬈簦蝼龚黠垛丑 嚣椒蚪_ 舞辫藻辎 暖叫 摧辎霉鞋 篓g 耋簧莲鬟廿赠挺匪藤辎 肇脚 琏峰晕嬉 酶建舞巽辎毯廿 楚岸脚婪桨蟋霉h& 蜊 岸旷 萁g 扑嘏 矗嘲 酶 匠 棰斗 霹艟斗 霹 圃林 趟 瓣 妖 忘 港 一 ，百 一 兰 苗 坤兰 雪龟 。 辋 垌 ：摹筒 蠢 董 蛊 翌 h h 要 受 芝 u 镫o 区 曼 昌 碾 基 毫 懈龋l军i幢刚文晕翳取艘母忡褪帮里巡黼州去匹皿_【懈端 鼙隶丑莨葬群旺霹掣臣爱口m碓掣去倥砬 憩 妇 擎蚶，噼星鬲 斛 霎薹蓦霎晏善 翕誉 擎 镁 。 匿 窨n 撂砖出划址餐求 拯二 鑫鼍翼蠢茎嬖饕蠖 零垂 零蒌耋萋墨茎 血龚删察母隶囊 蓁藿 莩鞲 誊粪 岱 ： 藿篓垂藿| 萋茎 蓁| 萋羹蓁蓁重 婆辖 驰 重? 幢瘸蘧蘧 蜒 树 垂| 囊耋| 羹窖鹫 h 求罢p 蝌鬲三蓍楚 e y - 筝量孥纂未 燃翠 莲瀣蟊攀彗警 萎垂 健求二聋博掣 墓囊 。 蓬器藜曩萋| 蓁 萋霎薹耋蒌蓁藿羹 ：担 堇囊罴 1 廿姑 粤副氓。铲 旺叫霉，蓁，舆粲剐 器回 曼蚺醛州；疑 ”*，叫猫群 蚶粤摇埝= 器 慷 圃匝 圃趟廿 趔 藻州豁 聃 警释藿 靛 匿 楼 冒 = 即至霉 f 桐甜求 卜j 苗田 鹫 备 0 枣 瞰 耳 三 ， 口 兽 u 基 靛凶 蓬 富 州 样驭i军椒剐斟晕煺格爨罾睁枢麟且巡黼州去慢哑 i - n 琳蝼 蜷求丑按嚣露旺罨掣叵舞曾m傩裂去霍匦 划 妇 褂 蓁霎霎蓁萋 - - w , 骂 娶 婪嗟。墓曩薹 叵 趔鋈摹 i 喜萋蠢 辐q 姥 担蔷暮 霍襄霎茎 专釜雾 窿茧怒 滚 梨重荐遥 d 删回 。 萋萋蚕羹蓁嚼 喜霎耋羹 鹫妻耋薹 晤蔷嚣嘎 醛 纛篓耋蓁垂蓁 茎磺 吲= | 咖 晨 堪 桐 h 茎囊鋈誓鑫 稍匕导赡瓣 舞蠼涮描靶 卸霉馐 糕 卅辚旺缝 醒目淄撂 赋窖璐妲蜉 重妲謦j 封鲻 越划 廿澍 蟪求斓懈= i 畔 职犟旺 聪 匦匝呵 圃 4 - 丘-岳 划 扑富爿状扑h 篮 聃 鬟鋈孽鋈 宦_ 7 0 0 ) ，从而导致电池出现冒烟、着火、爆炸等情况。另外，锂 离子电池具有较高的比能量，电解液大多为有机易燃物，所以当电池热量产生速 扣叵 蟾妲 隶索隶 姬姬 z工 z 末束 垃臻 媒 器 a 惺zz 杂 裂 贮l 贮 挥磐磐 索 厶且 峻 扩 蛏 足 赜瞻薛 臻 臻 勰磐 世 *储 甾 霉嚣 划 型蹦划浆贮 z 薛薛 fm谁 幂塞 爿、 刊二h 厶 罨 扭妊 稞媒襟 鑫奥 挥划 划 艚 媒杠 矗 贮贮螺 旨 谁 螺 臻 ， 隰钟 据蝴 璐 型蒜 稞 堠 贮，世 唾峰 噬 贮蝗 璨 始 谢 | ；| 州 删 聪壕 制 制 1 1 田1 1 世 d 霎 ju s 艚 u ， 基堪 怔 足 o 娇 蛙赵 如 皿 u 拯 焉藩 扩蟪 n 。 z 刊 h嚣 o二 辩 州| l 嚣 l詹 o稚 d 一 趟 堙 营篱 型g 删 蓍蓁 划晕岖 鬟 诅、 l嚣刊 惶， 嚣 如 ， 划 癌 鞫 筵 妲 【l 程雁 是囊 翅 刊 j l s 襄摹 扎 嚣| 藿 鞋 冀蓁 苌 蠢霎 霞萋 要羹 茹童錾饕 薄蠢 蕾藿 = z ， 埽， 刊谁 璎蛙 毯 址拈 鬟 扩 谜 囊毒 艏 矧 毯陋 谜划 幂 翥鲁 蘸 l s 蓉翟 面矗 蟾i f 州恻 囊 铽赵 婶 薛冀 蝗谢 o 霉圻 二 瞪o 【 层掣 u 蹦 ， 昏 o u *采 m霉 建 l 蠼 篓 z 霜 心普， 刊 l 鐾 求 旨 苌咄 ， i 五 故u 世1 趟 剥 g工 划 齄 槽 籍羹 求 扩 趔 州 蓁篓 o 艇u 刊 窟0忆 酯u理 妊 蔟，襄烈 咧 亡 i i s i = j 分值随d 与i l 接近程度的增加而提高 ( 3 2 ) i( 采用专家打分的加权平均值)i o d i l l o d i 。 式中，s 广一评价指标的价值度得分； d 评价指标的取值； i l 适合开展废旧锂离子电池回收利用工作的评价标准； i o 不适合开展废旧锂离子电池回收利用工作的评价标准。 表3 - 6 指标标准及权重 不适合开展回收适合开展回收 评价指标权重 利用工作的标准利用：【作的标准 消费量较低，环境污 消费量很大，环境污染严重， 消费鼙影响指标 0 1 1 8染不明显，回收利用 回收剥埘【，作可获得较高收益 工作无法获得收益 污染物质浓度明显 环境价值指标 0 】i8 没有环境污染 增加，环境污染严重 一一鉴塑矍苎王坚兰型! ! 竺型堡坌堑丝篓竺 续表3 - 6 指标标准及权重 不适合开展回收 适合开展同收 评价指标权重 利用_ e 作的标准 利州i ：作的标准 废旧锂离子电池中没有可 资源利用 o 1 1 8 回收利用的物质或获得 从废旧锂离子电池中获 价值指标得的物质被大量应用 的物质没有再利用价值 不存在冒烟、着火、 安全价值指标 o 1 1 8 安全问题严重，可能造成人员伤害 爆炸等安全隐患 对人体健康不 健康价值指标 o 1 1 8 严重影响人体健康，造成生理疾病 会产生任何影响 社会价值指标 o 1 7 6 无社会影响提高市民环境意识，促进社会进步 经济价值指标 o 1 1 8 无法获得收益收益显著 资源化处理工 0 1 1 8 没有开展过资源先进的资源化处理 艺可行性指标化处理研究工作技术被应用于实践中 表3 7 指标的评分值 不开展回收利用开展回收利用不开展回收开展回收利 评价指标 工作指标取值工作指标取值利用工作得分用工作得分 随着消费量的增加， 随着消费量的增加， 消费量环境污染累计效应增 较不开展回收利用 影响指标大，有用物质无法进 工作而言，环境污染 o 3 00 6 0 影响减小回收利用 行资源再利用 工作可获得一定收益 重金属、有机电解潜在的环境 环境价值指标 o - 3 80 7 5 液等会造成环境污染污染性降低 资源利用有用物质无法 回收物质硫酸钴、 碳酸锂、氢氧化铝等 0 3 20 6 3 价值指标进行资源再利用 可以进行资源再利用 有冒烟、着火、 安全价值指标安全隐患降低 0 4 20 7 3 爆炸等安全隐患 对人体健康对人体健康产生的 健康价值指标 0 4 00 7 2 产生不良影响不良影响有所降低 对市民意识 提高市民环保意识， 社会价值指标实现环境、资源、 01 没有改变 经济的协调发展 经济价值指标无法获得收益获得一定收益 o06 0 资源化处理工资源化处理技术处资源化处理 0 4 30 ，8 2 艺可行性指标于实验室研制阶段技术不断提高 废旧锂离了i 乜池回收利用分析驶计价 ( 四) 计算综合分数 综合考虑各项评价指标后，利用式( 3 3 ) 分别计算开展废旧锂离子电池回收 利用工作与不开展废旧锂离子电池回收利用工作的综合分数。 s = s 。1 0 0 1 4 , ( 3 3 ) 式中：s 综合分数； n 评价指标个数： s 评价指标的得分： w ；评价指标的权重。 计算得到，不开展废旧锂离子电池的回收利用工作s = 2 6 6 分、开展废旧锂 离子电池的回收利用工作s = 7 4 8 分。 ( 五) 综合评价结果及分析 从得分可以看出，开展废旧锂离子电池的回收利用工作与不开展此项工作 相比具有更高的价值度。说明此项工作的开展，对于减少环境污染、实现资源 综合利用、提高市民环境意识、促进社会进步等具有重要意义。北京市应尽快 开展废旧锂离子电池的回收利用工作，实现环境、资源、经济的协调发展。 回收利用工作开展的前挺条件及现状调点与分析 第四章回收利用工作开展的前提条件及现状调查与分析 一、回收利用工作开展的前提条件 锂离子电池从设计生产、消费到回收物质的再利用是一个生命周期过程， 锂离子电池在此过程中的流通环节如图4 ，l 所示。从图中可以看出；收集是确 保综合利用工作开展的必要前提，综合利用工作是保证收集工作长期进行下去 的后续支持。最大限度的收集废i 旦锂离子电池和作好回收物质的再利用工作是 确保回收利用工作顺利开展的必要条件。如何将市内产生的废旧锂离子电池进 行大量收集是首先需要考虑的问题，分析后发现，在回收利用工作进行前期， 收集主要依靠的是利益驱动、法律法规的约束和市民的环境保护意识及行为。 工作进行一段时期并逐渐稳定后，收集主要依靠的是市民的环境保护意识。面 搞好资源化处理工作和回收物质的再利用工作是始终需要关注的问题，因为简 单、可行、高效的资源化处理技术和充足的市场需求是回收物质获得经济效益 的保障。回收利用工作只有取得经济收益，才能长期开展下去。 二、现状调查 为了弄清北京市废旧锂离子电池回收利用工作的现状，从锂离子电池的使 用现状、市民的环境意识、废旧锂离子电池处理现状等几个方面对北京市现有 情况进行了调查。 ( 一) 问卷调查 采用问卷方式对北京市锂离子电池的使用现状及市民对废旧锂离子电池回 收利用工作的认识程度等进行摸底调查。问卷中选择与公众关系最为密切的2 1 个问题作为调查内容( 见附录锂离子电池调查题目) a 调查时间：2 0 0 3 年1 2 月1 9 日2 0 0 3 年1 2 月3 0 日。 调查对象；北京市东城区、西城区、崇文区、宣武区、朝阳区、海淀区、 丰台区、石景山区内的市民。 一一一型坚i ! 墨三生茎鐾塑萱堂墨竺丝翌鉴塑查兰坌塑 设计生产环节 + 销售环节 + 消费环节 收集环节 + 贮存环节 运输环节 + 资源化处理环节 山 综合利用环节 + 无害化处置环节 图4 1 锂离子电池的生命周期 调查方法：以各区为单位，每个区内选择5 个街道办事处，每个街道办事 处内选择1 个居民委员会，每个居民委员会内选择一个居民小区，采用问卷方 法在每个小区内随机调查2 0 个市民，即每区调查1 0 0 个市民。 本次调查共发放问卷8 0 0 份，收回有效问卷7 9 5 份。 ( 二) 处理现状调查 据调查，目前北京市内大部分收集到的废旧电池都被送往北京市政管委环 境处( 原北京市环卫局) 下属的爱清环卫集团公司进行集中贮存。那里的工作 人员介绍说他们主要负责北京市城八区的废旧电池回收工作，收集的废旧电池 达到3 0 公斤以上，可以上门进行回收。公司自1 9 9 8 年成立到2 0 0 3 年1 1 月为 止，共收集废旧电池五、六百吨，其中绝大部分为废旧一次电池，废旧锂离子 电池只有几百公斤。保守估计，近年来北京市产生的废l 羁锂离子电池总量在五 回收利用工作开展的前提条件及现状调查与分析 十吨左右，可见废旧锂离子电池在我市的回收率非常低。目前对收集的废旧锂 离子电池仍采取的是与废旧次电池一起贮存的方式，而未对其进行单独贮存。 2 0 0 3 年11 月，受北京市环境保护局的指示，爱清环卫集团公司将收集的废旧 电池( 包括废旧一次电池、废旧锂离子电池等) 集中运到天津市进行填埋处理。 三、现状分析 ( 一) 市民对废旧锂离子电池回收利用的必要性缺乏足够认识 为了弄清北京市市民对废旧锤离子电池回收利用必要性的认识，利用4 道 题目进行了调查，调查统计结果见表4 - l ( 见附录锂离子电池调查题目第3 、 4 、5 、6 题1 。调查统计结果显示，在北京市有2 8 3 的市民知道废旧锂离子电 池中一些物质具有潜在的环境污染性，2 4 2 的市民知道废旧锂离子电池存在着 冒烟、着火、爆炸等安全隐患，2 9 | 2 的市民知道废旧锂离子电池中一些物质会 对人体健康产生不良影响，2 1 o 的市民知道从废旧锂离子电池中获得的一些物 质具有资源利用价值。由于人们对锂离子电渔的组成普遍缺乏了解，所以造成 大多数市民对废旧锂离子电池回收利用的必要性没有足够的认识。 表4 1 对废旧镘离子电池回收利用必要性的认识 ( 二) 市民具有一定的环境保护意识和行为 调查问卷中有5 道题目可以反映市民的环保意识及行为，调查统计结果见 表4 - 2 ( 见附录锂离子电池调查题目第7 、1 3 、1 0 、1 1 、1 7 题) 。调查统计 2 7 | ：旦l 收利用工作开艘豹前提条件段现状调查与分析 结果显示，市民对于废旧锂离子电池的回收工作给予了很大的支持。在接受调 查的7 9 5 人中，只有2 4 5 的市民将用过的废旧锂离子电池随意扔掉，其余市 民分别选择将用过的锂离子电池投入废旧电池回收箱或保存起来准备交给物资 回收部门。有7 4 6 的市民认为废旧锂离子电池应该被收集，7 6 5 的市民表示 如果身边设有废旧锂离子电池收集容器，愿意主动参与回收。7 2 5 的市民选择 应为废旧锂离子电池设置单独的收集容器，有8 2 1 的市民认为进行回收再利 用是处理废旧锂离子电池的最佳方式。 表4 - 2 被调查对象的环境意识 ( 三) 配套设施不完善 在收回的7 9 5 份有效问卷中，有2 6 o 的市民居住地设置有废旧电池收集 容器，但只有4 o 的市民居住地设有废旧锂离子电池专用收集容器。可见缺少 专用收集容器是造成本市废旧锂离子电池无法被收集的主要原因之一。当问到 是否应该建立废旧锂离子电池资源化处理工厂时，7 9 0 的市民表示应该。调查 统计结果见表4 - 3 ( 见附录锂离子电池调查题目第8 、9 、1 8 题) 。 ( 四) 处理办法不合理 表4 - 3 配套设施是否完善 从处理现状来看，极少数收集的废旧锂离子电池采用填埋方式进行处理， 这样做不利于资源的合理利用和社会的可持续发展。 ( 五) 缺少管理办法 目前我国和北京市还没有制定针对锂离子电池回收利用的管理办法，这也 是造成本市没有开展废旧锂离子电池收集工作的原因之一。在收回的7 9 5 份有 效问卷中，有8 3 3 的市民希望作好锂离子电池回收利用过程管理工作，调查 统计结果见表4 - 4 ( 见附录锂离子电池调查题目第2 1 题) 。 表4 4 是否希望作好锂离子电池回收利用过程管理工作 通过以上分析可知，除市民的环境保护意识和行为外，在开展废旧锂离子 电池回收利用工作需要的前提条件中，无论是利益驱动、健全的法律法规还是 回收物质的市场需求等在本市的背景值都很低，有些指标值基本上为零。而仅 仅依靠市民的环境保护意识和行为，废旧锂离子电池的回收利用工作是无法开 展的。对废旧锂离子电池的回收利用工作缺乏足够认识以及没有健全的管理办 法是造成现状的主要原因。为了促进废旧锂离子电池回收利用工作在北京市的 尽快丌展，必须作好锂离子电池回收利用过程管理工作。 锂离子电池列收利用过程管理 第五章锂离子电池回收利用过程管理 一、设计依据 第一，中华人民共和国固体废物污染环境防治法中确立的污染防治“三 化原则”减量化、资源化、无害化以及对固体废弃物实施全过程管理的原 则： “减量化”主要是指减少废旧锂离子电池中有毒、有害物质的种类和数量， 从锤离子电池设计之初就考虑污染防治闯题。“资源化”是指应作好废旧锂离子 电池的回收利用工作，利用资源化处理方法从废旧锂离子电池中获得有用物质 进行资源再利用。“无害化”则要求对资源化处理后的剩余物质进行合理的终极 处置，减少环境污染。全过程管理是指对锂离子电池的生产、销售、收集、贮 存、运输、处理、利用、处置的全过程实旌污染防治管理。 第二，日本等发达国家在废旧锂离子电池回收利用方面的先进经验； 第三，国家环保总局、国家发改委、建设部、科技部、商务部于2 0 0 3 年 1 0 月发布、2 0 0 3 年1 1 月实施的废电池污染防治技术政策； 新颁布的废电池污染防治技术政策中提出废电池收集的重点包括废旧 锂离子电池，为锂离子电池回收利用过程管理的设计提供了依据。另外政策中 对电池的生产与使用、收集、贮存、运输、资源再生、处理处置等环节作出的 技术指导与管理规划为锂离子电池回收利用过程管理的设计提供了参考( 政策 中缺少专门针对废旧锂离子电池的管理办法) 。 第四，我国国情和北京市实际情况。 锂离子电池在我国的大量使用只是近几年的事情，废旧锂离子电池回收利 用管理工作在我国还没有开展，北京市锂离子电池消费量居全国前列，这些条 件决定了我国需要采取与发达国家不同的管理办法。 二、确定目标 对锂离子电池实施回收利用过程管理的目标是降低废旧锂离子电池带来的 锂离子电池回收利用过程管理 坏境污染和实现环境、资源、经济的协调发展，促进废旧锂离子电池回收利用 工作在北京市的尽快开展。为达到这个目标，既需要对锂离子电池实施生命周 期过程管理，又需要健全的法律法规、必要的技术投资和教育投资、适当的驱 动机制作支持。本章按照图5 1 的流程图进行锂离子电池回收利用过程管理的 设计。 三、生命周期过程管理 锂离子电池在流通过程中的流通顺序依次是：设计生产环节、销售环节、 消费环节、收集环节、贮存环节、运输环节、资源化处理环节、综合利用环节 和无害化处置环节。它们之间是相互依存与约束的关系。废旧锂离子电池回收 利用工作的j 顷利运行，需要流通过程中各个环节的参与和配合。运行过程中， 每个环节都应该按照各自的管理办法和实施细则进行运作，接受公众的监督， 实行政府、企业、社会三位一体的城市管理模式m j 。 ( 一) 设计生产环节 按照我国城市固体废物污染防治中“预防为主、防治结合”的指导思想， 生产者应尽量使用清洁原料进行生产，从锂离子电池设计之初就考虑污染的防 治问题，生产的锂离子电池必须贴有回收标识。作为收益方之一，锂离子电池 的设计生产者应参与到收集活动中来并承担部分处理费用。生产过程中出现的 锂离子电池残次品，要注意作好保存工作。 ( 二) 销售环节 锂离子电池的销售者( 批发、零售商) 应参与收集废旧锂离子电池的活动， 并承担部分处理费用。鼓励销售内装锂离子电池用电器具的商店积极参与到收 集废旧锂离子电池的活动中来。 ( 三) 消费环节 消费者是废1 日锂离子电池的直接产生者，其参与回收活动热情的高低，直 匝否i爆舡魁剐舡骥般哩幕擎回爨脚忡韫剐hm匝 甜扯舌!捌旺霹掣凰碧管卜霹驰 铿离子电池回收利用过程管理 接影响到收集工作的成效和回收利用工作能否顺利运行。通过开展各种教育活 动，提高市民对废旧锂离子电池回收利用工作的认识，增强其参与积极性。 ( 四) 收集环节 为了作好废旧锂离子电池的资源化处理工作，应采用单独的收集容器对其进 行回收。锂离子电池消费者具有分布范围广、集中管理难的特点，因此需要在全 市设置多个废旧锂离子电池收集网点。对这些网点实行统一规划、分散管理。 1 收集网点的划分 锂离子电池的生产者、销售者应设立收集网点，无条件接受市民返还的废旧 锂离子电池。对于收集的废旧锂离子电池，可由所在辖区街道办事处( 乡、镇政 府委员会) 或一级收集网点负责统一回收。另外，根据地域面积、锂离子电池实 际使用情况的不同，还应该在各区、县内集中设置一个或几个大的废旧锂离子电 池收集网点f 称作一级收集网点) ，不同一级收集网点负责将不同区域面积的下级 收集网点( 称作二级、三级收集网点) 收集的废旧锂离子电池进行集中存放。 2 一级收集网点 主要指各个区、县内统一设置的不同数量的收集网点。 3 二级收集网点 主要指各个企事业单位内设置的收集网点。各个企事业单位( 如工厂、饭店、 机关、学校等) 应选派专门的组织( 如工会组织、学生会组织等) 负责本单位废i b 锂 离子电池收集容器的设置及管理工作。当容器内的废旧锂离子电池到达一定数量 后，可与辖区内街道办事处( 乡、镇政府委员会) 进行联系，定期将收集的废旧锂 离子电池运往一级收集网点，也可与一级收集网点直接进行联系。 街道办事处( 乡、镇政府委员会) 是二级收集网点的管理部门。主要负责与一 级收集网点的联络工作、组织工作以及居民区、家属院( 管辖村) 内收集网点( 称 作三级收集网点) 的设置和管理工作。 钝离子电池回收利用过程管理 点。 4 三级收集网点 主要指各个居民区、家属院( 村) 内和京城主要繁华街道上设置的收集网 居民委员会( 村委会) 负责管理各个居民小区、家属院( 各村) 内废le t 锂离子 电池的收集工作。各个居民区、家属院( 各村) 内收集网点收集的废旧锂 离子电池到达一定数量后，居民委员会( 村委会) 派人与街道办事处( 乡、 镇政府委员会) 进行联系，由运输车辆运送到级收集网点集中存放： 为了方便市民收集废旧锂离子电池，在京城主要繁华街道的废物收集容 器旁边设置废旧锂离子电池专用收集容器，由街道办事处( 乡、镇政府委 员会) 负责管理。 ( 五) 贮存环节 北京市有关管理部门在市内设一个大的废旧锂离子电池集中贮存网点，该网 点负责将各个区、县内一级收集网点收集的废旧锂离子电池进行集中存放。贮存 地点尽量选择对周围环境影响小、空气湿度小、通风换气条件好的场所。贮存设 施必须密闭化，并注意作好贮存过程中二次污染的防治工作。为贮存工作制定出 严格的管理制度，并认真执行。废旧锂离