解析動力電池的回收與利用
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-10 08:02
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在中國中大型城市，汽車尾氣已經(jīng)成為最主要的大氣污染源，燃燒汽/柴油產(chǎn)生的碳?xì)浠衔?、氮氧化合物以及PM2.5顆粒正在無聲無息地影響我們的健康。而與汽油車相比，電動車因為沒尾氣排放，明顯更加環(huán)保。
但這個環(huán)保也不是絕對的，畢竟動力電池里面含有大量重金屬、電解液等等，如果處理不好也會污染環(huán)境。
隨著新能源車保有量越來越大，動力電池的需求量也在不斷攀升，數(shù)據(jù)顯示。我國新能源車動力電池總裝機(jī)量高達(dá)57.35GWh，其中在2018年就達(dá)到了32.86GWh，同比增長137%，占總裝機(jī)量的57.3%。
如果按照電池壽命8年來算，那首批大規(guī)模退役時間將會在2026年前后。另外，國內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)也預(yù)計了今后幾年動力電池回收數(shù)量，2019年11萬噸、2022年42萬噸，動力電池的回收與利用可以用刻不容緩來形容。
既然退役的電池那么多，怎么處理好呢？
對于動力電池的回收與利用，目前較為主流的有兩種方法，一是再生利用（拆解電池提煉金屬和原料），二是梯級利用（二次或多次利用）。
1.再生利用
目前動力電池主要分三元鋰電以及磷酸鐵鋰兩種，它們都含有鈷、鎳、錳、鋰等重金屬，其中鈷和鎳更是我國較為稀缺的礦藏資源，不回收就浪費了。
一般來說，實際容量低于初始容量的30%便無法梯級利用，目前歐盟主要采用火法冶金-濕法分離提純、熱解-濕法提純、破碎-熱解-蒸餾-火法冶金這幾種工藝提取有用金屬，而國內(nèi)的鋰電池回收企業(yè)則普遍采用熱解-機(jī)械拆解、物理分選、濕法冶煉這幾種工藝進(jìn)行回收處理。
而在回收率方面，因為動力電池的成分比例相當(dāng)復(fù)雜，所以針對不同類型的電池也有相對應(yīng)更高效的回收工藝，例如火法冶金回收鈷和鎳更高效（但鋰的回收不好），而濕法冶金則更有利于磷酸亞鐵鋰的回收。
雖然動力電池再生利用有方法可循，但實際回收起來經(jīng)濟(jì)效益并沒有想象中的高。
據(jù)一份論文表示，目前1噸磷酸鐵鋰電池回收成本在8500元左右，而通過一系列工序提純金屬之后，所得市場價值僅9000元左右，基本沒什么利潤可言。
而三元鋰電方面，因為有鈷、鎳、錳等金屬，回收的效益會比磷酸鐵鋰更高，但因為鈷有毒性，操作不當(dāng)容易造成二次污染甚至引起爆炸，因此對回收企業(yè)的設(shè)備、人員也有更高的要求，這也變相增加了回收成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益。
不過話說回來，一臺電動車跑8年，很難做到容量損失70%以上，而對于這類退役動力電池而言，梯級利用明顯更適合。
2.梯級利用
所謂梯級利用就是把難以滿足汽車?yán)m(xù)航要求的動力電池用于低速電動車、電動工具、太陽能/風(fēng)能儲能裝置等領(lǐng)域，TA們對動力電池的輸出功率、續(xù)航需求沒有汽車那么高，符合安全標(biāo)準(zhǔn)的退役汽車動力電池往往就能滿足使用需求。
*根據(jù)鋰電池容量劃分，100%～80%容量滿足汽車動力使用、80%～30%容量滿足梯級利用，30%以下進(jìn)行再生利用（拆解）。
目前包括北汽新能源、長安等11家車企已經(jīng)和中國鐵塔達(dá)成合作，把退役動力電池用在通信基站的儲能設(shè)備當(dāng)中。
雖然梯級利用無需把電池完全拆解，但因為電芯一致性難以保證，所以在實際應(yīng)用中依然會遇到諸多問題，例如離散動力電池模組如何整合在一起、如何通過SOC、SOH、SOP等指標(biāo)精確預(yù)測電池壽命等等。
除了技術(shù)層面存在難度之外，還需要考慮到經(jīng)濟(jì)效益。因為動力電池成本相當(dāng)高昂（占到電動車總成本的三分一），這些退役電池用在儲能、照明等領(lǐng)域未免有點大材小用，甚至在某些領(lǐng)域用電池儲能（波谷充電）再輸出電能的成本比直接使用電網(wǎng)供電還高。
而此前特斯拉也通過研究，并公開表示動力電池的二次利用沒有多大經(jīng)濟(jì)效益。
既然再生利用、梯級利用經(jīng)濟(jì)效益都不高，那退役動力電池的回收就唯有靠政府推動。
退役動力電池回收，誰在做？
目前包括德國、日本、美國在內(nèi)的國家都制定了相應(yīng)的法律法規(guī)，督促電池生產(chǎn)企業(yè)、車企或是經(jīng)銷商回收退役電池。
舉個例子，德國《電池法》在2009年已經(jīng)生效，法規(guī)規(guī)定動力電池的生產(chǎn)、進(jìn)口需要在政府登記，而經(jīng)銷商則要組織回收。與此同時德國環(huán)境部還資助了兩個動力電池回收項目（Li BRi項目和Litho Rec項目），來促進(jìn)德國退役動力電池的回收利用研究。
而在美國，聯(lián)邦政府制定了《含汞和可充電電池管理法案》，確定了生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，電池生產(chǎn)商負(fù)責(zé)組織回收退役電池。另外，美國很早就對退役動力電池梯級利用進(jìn)行了研究，美國先進(jìn)電池聯(lián)合會（USABC）和美國能源部分別在1996年和2002年資助了動力電池的回收利用研究。和美國一樣，日本《促進(jìn)建立循環(huán)型社會基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進(jìn)法》等法規(guī)體系也規(guī)定電池生產(chǎn)商自行回收退役動力電池，政府給予生產(chǎn)商相應(yīng)的補助。
