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新能源汽车爆发式增长 动力电池回收技术与经验是否成熟?

导读: 近年来,新能源汽车领域发展迅速,我国已成为全球新能源汽车的最大市场。然而在大批量的新能源汽车投入市场后,后续的废弃电池将流向哪里,如何回收,如何再次利用?

  近年来,新能源汽车领域发展迅速,我国已成为全球新能源汽车的最大市场。然而在大批量的新能源汽车投入市场后,后续的废弃电池将流向哪里,如何回收,如何再次利用,已成为行业不得不关注的问题,甚至有一部分人针对这个问题,对电动汽车在现在市场上利用是否环保提出质疑。

  北京理工大学教授吴锋曾公开表示:“1个20克的手机电池可污染3个标准游泳池容积的水,若废弃在土地上,可使1平方公里土地污染50年左右。试想,如果是几吨重的电动汽车动力电池废弃在自然环境中呢?大量重金属及化学物质进入大自然,将会对环境造成更大的污染。”

  大量潜在的污染隐患迫使动力电池行业不得不加快完善动力电池回收处理机制的脚步,也开始让这个行业开始集体思考这个问题。

  报废后该去哪里?

  据了解,动力锂离子电池的一般使用寿命约20年,但车用动力锂离子的容量衰减至80%以下就会被废弃,使用时间约3-8年。

  目前,结合循环经济理论和产品生命周期分析(LCA)原理,建立了图中关于动力锂电池的回收示意图:

  由于动力电池废弃时仍保有80%左右的容量,若直接进行资源化回收,将造成极大浪费。所以目前对于动力锂电池的回收主要是想通过对汽车使用后的动力电池进行拆解、检测和分类,实现动力电池梯级回收和利用。动力锂电池再利用终端主要瞄准家庭储能、店铺、新能源分布式发电、防灾据点、通讯基站、微型电动车、电动自行车应用等领域。这些领域应用对能量密度的要求相对较低,通过处理后将新能源汽车的动力电池投入到这些领域,也可以减少资源浪费和成本。

  现在可以用哪些处理方法?

  动力锂电池主要由外壳、正极、负极、隔膜、电解液等组成。动力电池的回收工艺大致两部分:第一步,进行放电、拆解、粉碎、分选等的预处理流程;第二步,分离拆解后的塑料,再对电极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂后进行萃取;或者直接高温焚烧拆解碎片回收金属以及进一步采用湿法回收焚烧残渣。

  这个过程的处理方法可以分为物理回收、化学回收两类。化学回收中,主要有高温冶金法和湿法冶金法两种方法。而物理回收,则是用低温降低锂化合物的化学反应活性来进行处理。具体采用哪种方法,根据电池种类不同,数量不同,后续投入领域不同,选择的方式也不同。

  但是需要注意的是,由于流程和处理方式的复杂性,在回收和处理的每一步流程都有二次污染的可能性。

  我们的模式成熟了吗?

  目前国内对于动力锂电池的回收基本上还处于实践的初级阶段。一方面,是由于锂电池回收工艺太复杂,从废旧锂电池中直接回收正极材料、负极材料、电解液、隔膜等高附加值的中间品商业化难度很大。另一方面,则是国内的动力锂电池行业的发展相较于美国或者日韩市场,技术和企业发展仍然不成熟。目前,日韩动力锂电池行业,资本和技术集中在几家大型的公司,如三星、LG等,而国内的动力电池行业呈现着小而散的行业特点。据中国工程院原副院长、国家制造业创新中心专家组组长干勇说,国内100万千瓦生产能力的锂动力电池厂在10家左右,在这个生产能力之下的的企业可达到至少4、5百家。不同厂家的锂电池材料和配方等各不相同,要完成回收更加不容易。

  日韩和美国由于起步比较早,在新能源汽车行业发展的初期就开始考虑动力电池的回收问题,目前回收意识的模式都已比较成熟。欧盟和日本等国家在废电池法规体系中明确规定在一般情况下收集处理废电池的责任归于电池生产者。如日产汽车在聆风上市之前就和住友集团合资成立了4REnergy能源公司。该公司从事电动车废弃电池的再利用,公司总投资额4.5亿日元,目前已开发了标称功率分别为12、24、48、72、96kW的家用和商用储能产品。而美国的整车企业也都大范围投资建立动力电池回收公司。

  根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》预计,2020年中国新能源汽车将达到500万辆,而动力电池将会出现一个报废的高峰,将产生12万-17万吨的报废量。然而截止目前,我国对于动力电池的处理仍然没有一个完善合理的机制和政策,甚至整个行业在处理和报废环节的预算仍然杯水车薪。

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