動力電池報廢量的迅速增長,廢舊電池如何處理?
近年來,隨著動力電池報廢量的迅速增長,未來趨勢成幾何數(shù)攀升。不少企業(yè)看到苗頭,趁著發(fā)展初期紛紛投入廢舊電池再生利用行業(yè)。
根據(jù)我國“十三五”新能源汽車規(guī)劃,2020年我國新能源汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量預(yù)計達(dá)到500萬輛。在補貼激勵下,進入電動車制造行業(yè)的企業(yè)如雨后春筍,動力電池用量也隨之水漲船高。根據(jù)市場研究預(yù)測,2020年動力電池的報廢量大約會達(dá)到20萬噸(20GWh)。到2025年,報廢量預(yù)計將會達(dá)到100萬噸(100GWh);而到了2030年,預(yù)計會達(dá)到300萬噸(300GWh)的驚人數(shù)字。
目前我國動力電池主要是以磷酸鐵鋰和三元鋰電池為主,還有少量的鈷酸鋰、錳酸鋰電池和鈦酸鋰。據(jù)相關(guān)資料顯示,廢舊動力鋰電池中含有大量的錳、鈷、鎳等重金屬元素,同時在其電解液中也包含有例如六氟磷酸鋰這樣的高毒性物質(zhì),以及其它容易揮發(fā)性有機物,如果得不到妥善處置,不僅會造成資源的浪費,還會對環(huán)境造成巨大污染。科學(xué)家們提出一種儲能能力衰退的解釋。CFN電子顯微鏡小組的科學(xué)家、共同首席作者Sooyeon Hwang說,“由于氧化鋰的電子導(dǎo)電性較低,它的積累會對在電池正負(fù)極之間穿梭的電子形成屏障,我們把它叫做內(nèi)部鈍化層。同樣,電解質(zhì)分解也會形成表面鈍化層,阻礙離子傳導(dǎo)。這些障礙累積起來,阻礙電子和鋰離子到達(dá)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的活性電極材料。”
科學(xué)家們指出,在低電流下運行電池,可以通過減慢充電速度,恢復(fù)部分容量為電子傳輸提供足夠的時間;然而,要徹底解決這一問題,還需要其他方案。他們認(rèn)為,在電極材料中添加其他元素和改變電解質(zhì),可以改善容量衰減。
據(jù)悉,目前對于動力電池的妥善處置的主流方法有兩種,一是梯級利用(即二次或多次利用)。二是回收再利用。
N次利用價值幾何?梯級利用指把已經(jīng)難以滿足電動車?yán)m(xù)航里程運行需求的廢舊電池,用于低速電動車、電動工具、風(fēng)能發(fā)電等儲電裝置,從而實現(xiàn)對廢舊電池的再次利用。
梯級利用無需將電池完全拆解,只是由于電池電芯參差不齊,在實際的運用過程中,依然會存在比較多的問題,比如怎么樣才可以將不同的電池模塊重組?怎么樣通過SOC等指標(biāo)精確地預(yù)測電池壽命?
廢舊動力電池的二次利用,說到底,最終還是得回歸到回收提煉再利用。因為通常情況下當(dāng)廢舊電池的實際容量不足初始容量30%就已經(jīng)不適合梯級利用了。那么廢舊電池回收都是誰在做呢?
其中涉及新能源和鋰電池的主要有以下幾個方面:
大幅降低新能源汽車成本。加快新一代車用動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,提升電池能量密度和安全性,逐步實現(xiàn)電池平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化,降低電池成本。引導(dǎo)企業(yè)創(chuàng)新商業(yè)模式,推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費方式,降低購車成本。優(yōu)化產(chǎn)品準(zhǔn)入管理,避免重復(fù)認(rèn)證,降低企業(yè)運行成本。
加快發(fā)展使用便利的新能源汽車,聚焦續(xù)駛里程短、充電時間長等痛點。借鑒公共服務(wù)領(lǐng)域換電模式和應(yīng)用經(jīng)驗,鼓勵企業(yè)研制充換電結(jié)合、電池配置靈活、續(xù)駛里程長短兼顧的新能源汽車產(chǎn)品。推進高功率快充、無線充電、移動充換電等技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用,提高新能源汽車充換電便利性。
穩(wěn)步推動智能汽車創(chuàng)新發(fā)展。加強汽車制造、信息通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域骨干企業(yè)深度合作,組織實施智能汽車關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),重點開展車載傳感器、芯片、中央處理器、操作系統(tǒng)等研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。堅持自主式和網(wǎng)聯(lián)式相結(jié)合的發(fā)展模式,不斷提升整車智能化水平,培育具有國際競爭力的智能汽車品牌。
持續(xù)提升汽車節(jié)能環(huán)保性能。適應(yīng)汽車燃料消耗量、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)升級要求,重點突破整車輕量化、混合動力、高效內(nèi)燃機、先進變速器、尾氣處理等關(guān)鍵技術(shù),增強達(dá)到國六排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車市場供給能力。優(yōu)化整車結(jié)構(gòu)設(shè)計,積極采用高性能電池和輕量化材料,不斷提高新能源汽車節(jié)能水平。
“終點”再回收
據(jù)了解,動力電池主要分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰兩種,兩者的主要成分里面都含有鋰、鈷、鎳、錳等重金屬。其中,鈷和鎳在國內(nèi)屬于“中華鱘”級別的稀有礦產(chǎn)資源,非常珍貴。
在回收再利用廢舊動力電池重金屬的方法上,國內(nèi)外有所不同。國外主要是通過火法冶金(濕法分離提純)、熱解(濕法提純)、破碎(熱解)、蒸餾(火法冶金)等這幾種工藝提取有用金屬;而國內(nèi)則通常是運用熱解(機械拆解)物理分選、濕法冶煉等這幾種工藝進行回收處理廢舊鋰電池。
由于動力電池的成分比例一般比較復(fù)雜,所以在回收率方面,不同類型的電池有所不同,不同類的電池也有不同的回收工藝,像回收鈷和鎳通常使用火法冶金提煉的效果會更好,但對鋰的效果較差;而濕法冶金則對回收磷酸鋰鐵電池的金屬頗有成效。
誰來回收?
據(jù)悉,德國處理廢電池的的模式主要是以政府立法為主,生產(chǎn)者承擔(dān)責(zé)任,設(shè)立基金完善的市場化體系建設(shè)。美國主要是以銷售渠道為主,通過押金制對其進行約束。日本和我國比較接近,主要以循環(huán)再利用的模式,以企業(yè)作為主體參與電池回收。
2018年2月工信部、科技部、環(huán)保部、交通運輸部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、能源局等七部委聯(lián)合發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》就已明文規(guī)定車企承擔(dān)動力電池回收的責(zé)任。至于電池生產(chǎn)企業(yè)則必須運用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、協(xié)議開放的易回收設(shè)計,還要向車企提供電池拆解、存儲技術(shù)信息,方便進行再生與梯級利用。
我國不同地區(qū)對于廢舊動力電池的回收,也給出了相應(yīng)的方案,比如深圳市地區(qū),以20元/kWh的標(biāo)準(zhǔn)計提汽車動力電池回收處理資金,在此基礎(chǔ)上給予50%作為回收補貼。目前來看,動力電池的回收再利用產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日漸完善、成熟,這對促進新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展頗有裨益。
















