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电池即将进入报废期 废旧锂电池回收再利用成行业难题

发布时间:2018-08-23 作者:洁普环保

  新能源汽车的蓬勃发展,以及政策和市场的推动,使我国成为全球最主要的锂离子电池生产和消费国。大量锂离子电池进入市场,废旧锂离子电池回收和再利用问题也成为行业重大挑战。

大规模报废期将至

  中国汽车技术研究中心发布的数据显示,今年新能源汽车动力电池将逐步进入大规模报废回收期,预计到2020 年我国动力电池回收量将超过22万吨,2022年将达到42.2万吨。

废旧锂电池

  据了解,目前动力电池的回收利用分为梯次利用和拆解回收,梯次利用主要针对容量降低、无法使电动车正常运行但本身没有报废的电池,但仍可在电力储能等领域继续使用;拆解回收则是对电池容量损耗严重的报废电池进行资源化处理,回收有利用价值的再生资源。“旧电池回收的目的是梯次利用。无梯次利用价值的电池称为废电池,把废电池集中处置,是为了资源再生,也为防止污染。”中国工程院院士杨裕生指出。

  面对目前动力电池的回收现状,中国电池工业协会理事长赵金生表现出担忧,“现阶段我国废旧锂离子电池回收体系尚不健全,回收技术和商业模式还没达到成熟的标准。”中国电动汽车百人会理事长陈清泰也表述了类似观点,“目前,利用技术不成熟,收购网络不完善,管理措施不健全,支持政策不到位等问题仍在困扰着我国动力电池回收行业,商业模式和盈利模式尚待探索。”

回收多题待解

  “我国钴、镍资源少,价格受制于人,难以支撑千万辆级别电动车的生产。”杨裕生在谈到电池产业面临的困境时坦言。

  目前,我国新能源乘用车电池的主流技术路线为三元电池,即以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为正极材料的锂电池,钴作为稳定剂不可或缺。

  统计数据显示,我国钴矿中含钴量仅为0.02%,已探明的可开采量仅为8万吨,用于电池生产的钴资源严重依赖进口。“如果能从退役电池中有效回收钴,将在很大程度上缓解我国稀有金属资源对外依赖度。”清华大学教授徐盛明强调。

  同时,企业忽视电池安全性,盲目提高电池比能量的问题也令人担忧。“为了提高比能量,三元电池镍钴锰的配比从333、523进化到622、811,通过增加镍含量来提高电压,热失控温度越来越低!”杨裕生表示,动力电池的安全性与比能量实际存在直接关联,“发展电动汽车的目的是节能减排,有的电动汽车只节油,并不减排。目前很多政策存在误导性,忽略了电池比能量越高,电池就越多,而安全性越低的问题,这背离了节能减排的初心。”

  此外,梯次利用的体系不健全,仍是目前旧电池回收领域面临的最大问题。国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬表示,电池容量达到何种程度可以进入下一阶梯利用,达到何种程度不能进行梯次利用而需要进入回收程序,目前没有明确标准。

  据了解,目前能够应用于梯次利用的早期动力电池只有极少数优质磷酸铁锂电池,其余电池包括三元电池在内都不具备利用价值。针对这一现象,中国科学院物理研究所研究员黄学杰认为,使用一段时间后,三元电池很难保证电池内部材料电化学性能的均一性,所以用于梯次利用存在安全风险。此外,黄学杰还表示,成组电池如果拆解会大幅度增加成本,只有不拆解电池包直接进行应用才有价值。

未来看好磷酸铁锂电池

  我国钴镍匮乏的客观条件,是三元锂电池价格居高不下的重要原因。但磷酸铁锂电池则相反,由于不含任何贵金属,而且其正极材料的主要原料氧化铁、碳酸锂等在中国储量非常丰富。杨裕生对目前国内磷酸铁锂电池的发展充满了信心,“目前,磷酸铁锂电池单体比能量已在140Wh/kg~180Wh/kg,电池循环寿命超过3000次,成组的价格约为1元/Wh,在梯次利用中更突显安全性。”

  针对电池梯次利用中存在的问题,建立可追溯的电池管理系统是众望所归。7部委联合发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》已在8月1日开始实施,该《办法》要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任,同时建立“新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台”,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。对此,黄学杰表示,只有在对动力电池包的历史数据进行全面分析的基础上设计与之一一对应的管理策略,才能让其发挥好二次生命的价值。

  “要坚持安全第一,梯次利用和废电池处置要有系统性的安排,锂离子电池使用全过程应要免受损伤。“杨裕生强调,安全性是动力电池回收利用中需要关注的重点,全过程绿色、节能的生产工艺是未来电池技术的发展趋势。“锂离子电池回收、处置要重视创新,废电池处置要做到高度环保,鼓励创新环保型废电池处置工艺流程,做到资源全部循环利用。”

  此外,发展增程式电动汽车技术,减少纯电动车的电池使用量,也可以从根本上减少废电池的产生。作为该技术的倡导者,杨裕生说:“有人质疑增程式还是要烧油,不是最终的目标。但我认为要以节能减排作为横向标准,来检验政策和技术路线。电动汽车最终目标未必是不烧油的纯电动车,很有可能是不烧油而烧醇类的增程式电动车。我们需要第三代增程式投产,来应对补贴减少对电动汽车的冲击。”