發(fā)布時間： 2024年11月29日
編者按
近年來，湖南扎實抓好科技成果轉(zhuǎn)化關(guān)鍵一環(huán)，加快出臺《湖南省加快高等院?？萍汲晒D(zhuǎn)化的若干措施》，大力推動科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，一批優(yōu)質(zhì)科技成果加速涌現(xiàn)，助推新質(zhì)生產(chǎn)力加快形成?！翱萍己稀本牟邉澩瞥觥白呱仙a(chǎn)線的好成果”專欄，講述湖南省優(yōu)秀科技成果轉(zhuǎn)化項目的落地應(yīng)用故事，看實驗室里的好成果，如何走上生產(chǎn)線，走向“貨架”，走進廣闊市場。
電池，貫穿了今天我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫〉诫S身的手機、藍(lán)牙耳機，大到出行必不可少的汽車、電動自行車，電池作為能源的重要載體，在給我們的生活帶來便利的同時，其內(nèi)部的重金屬等有害物質(zhì)，也讓電池在報廢后，成為污染環(huán)境的有害垃圾。 在位于湖南湘潭的湖南江冶機電科技股份有限公司，這里，廢舊電池不僅不是有害垃圾，還能通過新技術(shù)變廢為寶，成為“城市礦山”。
鉛酸蓄電池，是指電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。長期以來，由于低成本、溫度適應(yīng)性好等特點，鉛酸蓄電池被廣泛應(yīng)用于汽車和電動自行車，我國的鉛酸蓄電池產(chǎn)量和消費量占全球比重超過40%，是全球最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)和消費國。
盡管鉛酸蓄電池有著良好的充放電性能，但由于其內(nèi)部含有強腐蝕性的硫酸和鉛等重金屬物質(zhì)，隨著電池使用壽命逐漸減少，報廢后的鉛酸蓄電池一旦處理不當(dāng)，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，成為威脅生態(tài)環(huán)境安全的“定時炸彈”。據(jù)統(tǒng)計，2023年，我國鉛酸蓄電池報廢量達(dá)到了400萬噸。
規(guī)模龐大的鉛酸蓄電池，既可以是污染的源頭，也能成為可利用的寶貴資源，經(jīng)過拆解以后，只要經(jīng)過有效的回收處理，鉛酸蓄電池里面的鉛柵、鉛膏包括塑料、硫酸等都能被再次利用。
過去，鉛酸蓄電池資源回收行業(yè)主要采用“人工拆解—高溫熔煉”工藝，廢舊鉛酸蓄電池經(jīng)過工人手工拆解，就投入土鍋進行熔煉，許多廢棄物甚至被隨意傾倒，不僅資源回收率低，還對工人健康和周圍環(huán)境造成了極大危害。
如何讓鉛酸蓄電池回收利用過程更安全環(huán)保，提高資源回收率？2008年，在湘潭大學(xué)攻讀完化學(xué)工程與技術(shù)博士學(xué)位不久的張俊豐拉上同窗好友黃妍、曹靖，希望用自己掌握的知識研發(fā)出一套回收系統(tǒng)，徹底改變廢舊鉛酸蓄電池手工拆解、低效回收的局面。
研究之初，國內(nèi)幾乎沒有成功的案例和可供借鑒的經(jīng)驗。開發(fā)一套全新的工程系統(tǒng)，既需要環(huán)境、化學(xué)、化工、信息、機械等不同學(xué)科的人才協(xié)同合作，還離不開企業(yè)的幫助——把實驗室的成果變?yōu)楣S能用的設(shè)備。
研究團隊與當(dāng)時同樣想做鉛酸蓄電池回收的江冶機電一拍即合，雙方共同組建“再生鉛科技創(chuàng)新團隊”——學(xué)校團隊負(fù)責(zé)再生鉛技術(shù)研究、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，以及關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)型設(shè)計，企業(yè)負(fù)責(zé)在工廠里進行具體設(shè)計、實施和制造。雙方共同尋求解決之道，一道攜手闖關(guān)。
鉛酸蓄電池回收裝備模型。
2012年，團隊研發(fā)出再生鉛回收系統(tǒng)第一代技術(shù)，實現(xiàn)了機器換人，污染也大大降低，不久后，這一技術(shù)陸續(xù)被引進到全國多家鉛酸蓄電池回收工廠，市場占有率一度高達(dá)95%。
首套產(chǎn)品的成功給團隊帶來了更多信心，此后十余年，團隊持續(xù)攻關(guān)再生鉛“清潔”技術(shù)設(shè)備，從第一代實現(xiàn)機械化，到第二代實現(xiàn)智能化，再到第三代用化工替代冶煉，實現(xiàn)全過程無廢水廢氣排放。2023年，團隊成功完成第四代技術(shù)儲備，在實驗室條件下，能夠批量實現(xiàn)對鉛膏和廢鉛蓄電池修復(fù)，可以極大縮短鉛循環(huán)鏈，延長蓄電池使用周期，真正實現(xiàn)了將廢舊鉛酸蓄電池“吃干榨凈”。
目前，國內(nèi)鉛酸蓄電池回收行業(yè)、再生鉛行業(yè)中，團隊研發(fā)的技術(shù)裝備應(yīng)用占比穩(wěn)步保持在85%以上，在世界廢鉛蓄電池資源回收行業(yè)，超過六成的變廢為寶裝備刻上了他們的印記。
近年來，隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，作為新能源汽車主要動力來源的鋰電池需求量快速增長，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。
同鉛酸蓄電池一樣，隨著充電次數(shù)增加，鋰電池的性能也會逐漸衰減，按照新能源汽車國家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量衰減至額定容量的80%以下時，就不再適用于電動汽車上，需要退役并進行回收處理。據(jù)統(tǒng)計，2023年，我國鋰電池退役量達(dá)到58萬噸，預(yù)計到2028年，鋰電池退役量將超過260萬噸。
盡管因續(xù)航能力下降而不再適用于車輛，但退役鋰電池中的各類元素依然可以繼續(xù)發(fā)揮作用。對于電池回收行業(yè)來說，即將到來的鋰電池“退役潮”，既是技術(shù)上的新挑戰(zhàn)，也是一片新藍(lán)海。在鉛酸蓄電池回收行業(yè)先行一步的江冶機電決心再次走在行業(yè)前列。
2018年，在與湘潭大學(xué)合作的基礎(chǔ)上，江冶機電與中南大學(xué)開展產(chǎn)學(xué)研合作，雙方共同成立湖南江冶新能源科技股份有限公司，聯(lián)合研發(fā)廢舊鋰離子電池破碎分選成套裝備及相關(guān)技術(shù)，希望發(fā)揮中南大學(xué)選礦和冶金技術(shù)優(yōu)勢，研制廢舊鋰電池回收處理成套裝備，實現(xiàn)退役動力電池“拆解+梯次利用+破碎分選+濕法冶金”一站式處理。
此后數(shù)年，江冶機電、湘潭大學(xué)和中南大學(xué)共同發(fā)力，在動力電池回收的藍(lán)海里迎風(fēng)逐浪。
2019年，由中南大學(xué)牽頭，江冶機電等企業(yè)參與聯(lián)合攻關(guān)的國家重點研發(fā)計劃項目“退役磷酸鐵鋰電池分選與正極材料高值化利用關(guān)鍵技術(shù)研究”啟動實施；
2022年，全國首條短程低碳廢鋰離子電池資源回收生產(chǎn)線在韶山開工建設(shè)；
2024年，位于湘陰的年處理5萬噸廢舊動力鋰電池綜合回收利用項目（一期）實現(xiàn)階段性竣工；
今年1月，工信部公布第五批新能源動力電池回收利用企業(yè)白名單，江冶機電榜上有名。
“人才是企業(yè)發(fā)展的核心動力?！苯睓C電董事長吳光輝認(rèn)為，企業(yè)與高校合作，可以直接對接高校豐富的人才資源，通過產(chǎn)學(xué)研合作，為企業(yè)培養(yǎng)出一批既懂技術(shù)又懂市場的復(fù)合型人才。
吳光輝說，未來，江冶機電將繼續(xù)深化與高校的產(chǎn)學(xué)研合作，與高校共同打造充滿創(chuàng)新活力的合作平臺，將先進技術(shù)推廣應(yīng)用到更多領(lǐng)域，不斷推動環(huán)保科技領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。
來源：科技成果轉(zhuǎn)化促進處、科技湖南
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