詳解動(dòng)力電池的發(fā)展與隱憂
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-26 12:36
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根據(jù)工信部今年2月份發(fā)布的《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用調(diào)研報(bào)告》顯示,我國動(dòng)力蓄電池累計(jì)配套量超過131GWh,產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界第一。配套類型上,磷酸鐵鋰、三元鋰電池分別占比約54%、40%。
我國的新能源汽車規(guī)?；慨a(chǎn)始于2014年左右,而動(dòng)力電池的壽命(目前普遍認(rèn)為當(dāng)電池衰減高于20%時(shí)便不再使用)一般是5-8年,最早一批成規(guī)模的動(dòng)力電池已經(jīng)處于淘汰臨界點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2020年新能源汽車的動(dòng)力電池退役量將達(dá)到24GWh,相當(dāng)于80萬輛電動(dòng)車的電池。而從近幾年新能源汽車的增長速度來看,在達(dá)到此臨界點(diǎn)之后,動(dòng)力電池的退役數(shù)量將會(huì)越來越多。如何在這波沖擊到來之前預(yù)先做好準(zhǔn)備顯得尤為重要。
如上文所提,我國純電動(dòng)汽車所用的電池主要為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種,雖然鋰電池不像傳統(tǒng)電池那樣含有大量鉛、鎘等對人類和環(huán)境具有較大危害的重金屬,但其電解液中除了鋰離子仍然含有鎳、鈷、錳等重金屬(如以這三種金屬作為正極材料的三元鋰電池),不經(jīng)專業(yè)回收處理會(huì)造成重金屬污染。電解液溶質(zhì) LiPF6屬有毒物質(zhì)且易潮解,會(huì)造成氟污染,其溶劑會(huì)造成水污染,對人體、動(dòng)植物有強(qiáng)烈腐蝕作用。
在動(dòng)力電池循環(huán)利用的過程中,要想提純其中的金屬以作回收,就必須引入大量的氨水來進(jìn)行處理,如此一來,必然排出有害的含氨廢液。過量的含氨廢液排入水體,則是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要原因。
此外,廢舊動(dòng)力電池的回收處置也存在安全層面的問題,如處理不當(dāng)也會(huì)存在觸電、燃爆、腐蝕等隱患。
從資源角度講,不同種類的動(dòng)力電池因正極材料不同,分別含有鋰、鎳、鈷、錳及稀土等金屬,而這些金屬是可以重復(fù)使用的。隨著市場需求的不斷增加,廢舊電池中的這些資源如不能有效回收利用,將會(huì)造成資源的極大浪費(fèi),且不利于降低電池成本。
動(dòng)力電池回收利用的方式
由此可見,動(dòng)力電池的回收利用既關(guān)乎保護(hù)環(huán)境,也關(guān)乎節(jié)約資源和降低成本。
目前動(dòng)力電池回收利用的兩個(gè)主要方向是梯次利用和材料回收循環(huán)利用。前者可將新能源汽車淘汰下來的電池進(jìn)行拆解改造,在諸如應(yīng)急電力儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域繼續(xù)使用一定時(shí)間;后者則會(huì)將電池進(jìn)行徹底分解并資源化回收利用。
(1)梯次利用
通常情況下,動(dòng)力電池容量衰減至 80%以下時(shí),將不能完全滿足汽車動(dòng)力需求,但可梯次利用于其他領(lǐng)域。這一方式最典型的例子便是中國鐵塔公司,其龐大的基站、儲(chǔ)能布局,足夠承接退役動(dòng)力電池規(guī)模。2018年,中國鐵塔公司宣布停止采購鉛酸電池,轉(zhuǎn)而將新能源汽車淘汰下來的電池用作其通信基站的備用電源,并在儲(chǔ)能、對外發(fā)電應(yīng)用場景加強(qiáng)業(yè)務(wù)拓展。
此外,比亞迪、國軒高科等企業(yè)也專門為此開發(fā)了適用于備電、風(fēng)光電儲(chǔ)能的梯次利用電池產(chǎn)品。
不過梯次利用目前也面臨一些技術(shù)問題,如離散整合技術(shù)和壽命檢測技術(shù)。由于不同廠商生產(chǎn)的動(dòng)力電池規(guī)格差異較大,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),在拆解和重新組合時(shí)通常會(huì)遇到兼容問題。同時(shí),電池的容量、電壓、內(nèi)阻等在梯級利用時(shí),會(huì)在很少的循環(huán)次數(shù)下形成斷崖式下跌,對后期使用維護(hù)造成極大困難。整體來看,梯次利用的投入成本仍高于采購新電池的成本,雖然消化退役電池的優(yōu)勢明顯,但在目前的條件下并不具備性價(jià)比。
(2)拆解再生
動(dòng)力電池拆解再生主要集中在對正極材料的回收上,一般流程為:放電、拆解電池系統(tǒng)、拆解電池模組、電池包處理和材料提純。主要環(huán)節(jié)在于電池包處理和材料提取,在這兩個(gè)環(huán)節(jié)采用物理、化學(xué)或者生物的方法,將廢舊動(dòng)力電池中的金屬元素提純和回收。
值得注意的是,成熟完善的回收體系需以利潤為前提,若企業(yè)無實(shí)際利潤,僅靠政策一時(shí)的補(bǔ)貼推動(dòng)終將難以為繼。以目前磷酸鐵鋰電池回收為例,有統(tǒng)計(jì)指出,一噸廢舊電池提取的材料價(jià)值8110元,但相應(yīng)的回收成本高達(dá)8540元。而三元鋰電池由于含有更多的可回收金屬,利潤有保證,但在尚未形成規(guī)?；?yīng)之前也是需要企業(yè)承擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)的。
然而,當(dāng)隨著技術(shù)的進(jìn)步,動(dòng)力電池回收變得有利可圖時(shí),又難免會(huì)產(chǎn)生小作坊式違規(guī)回收處理的現(xiàn)象。例如當(dāng)年很多小作坊式的回收站利用王水溶解出手機(jī)等電子產(chǎn)品中的貴金屬,將材料和廢液隨意排放丟棄,對環(huán)境造成了巨大的危害。因此,動(dòng)力電池的拆解再生會(huì)是一個(gè)涉及技術(shù)、政策、資金等多個(gè)方面的極其復(fù)雜的系統(tǒng),需要政府聯(lián)合車企、科研機(jī)構(gòu)、電池生產(chǎn)廠、第三方回收廠等多方密切配合。
