新能源汽車產業進入了爆發期, 整車產量逐年快速攀升, 根據國務院發佈的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》顯示, 到2020年,
動力電池是新能源汽車的核心, 在電池產量日益增加、產品大量投放市場的同時, 一個不容忽視的問題已經迫切擺在我們面前, 那就是關於廢舊鋰電池的回收。 有資料統計, 2016年我們國家動力電池的報廢量累計約為2-4萬噸, 預計到2018年中國累計廢舊動力電池將達12.08GWH, 累計報廢量將達到17.25萬噸左右。 根據測算, 2018年對應的從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創造的回收市場規模將達到53.23億元, 2020年達到101億元, 2023年廢舊動力鋰電池市場將達到250億元。
2016-2023年動力鋰電池回收市場規模(億元)
由此可見, 廢舊鋰電池回收未來將會形成一個十分龐大的市場。 不僅僅是因為鋰電池的保有量日益增加, 同時構成鋰電池的成分結構複雜, 包括鋼/鋁殼、鋁集流體正極負載鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等、銅/鎳/鋼集流體負載碳、聚烯烴多孔隔膜、六氟磷酸鋰/高氯酸鋰的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等等,
動力電池回收主要有兩條路徑, 一是二次利用, 即針對沒有報廢只是容量下降無法被電動汽車繼續使用的電池, 將電池組拆包, 對模組進行測試篩選, 再組裝利用到例如儲能等領域;二是對已經報廢的動力電池拆解、回收與再利用。
一、 二次利用
目前電動汽車的電池一般使用壽命終點是以初始容量的80%規定的,
將“報廢”的鋰電池用來組建用於太陽能發電、風電的蓄電系統是當前比較熱門的方向, 在這方面, 日本企業算是先行者, 包括日產和住友合資的4R Energy、SHARP、NEC等, 已經有多家公司在做這種蓄電系統了, 有的面向電力公司, 有的面向家庭, 下圖是蓄電系統應用在家庭住宅的一個例子。
之所以選擇來做太陽能和風電的蓄電系統, 是因為太陽能和風電受天氣因素的影響比較大, 不能夠持續穩定的提供電力。 例如太陽能, 陽光充足的時候太陽能電池板能輸出很大的功率, 但是晚上或是陰雨天的時候, 功率就會非常微小。 一般不會把這種可能劇烈波動的電力直接連入電網, 而是先儲存到蓄電系統, 再由蓄電系統對外輸出穩定的電力。
我們以日產Leaf的做法為例,由於電池容量的衰減直接影響電動汽車的續航里程及動力性能,日產考慮在Leaf的電池容量降到70%的時候就將其“報廢”,更換新的動力電池。Leaf的鋰電池,出廠時容量為24kWh,降到70%還能存儲16.8kWh,這樣的電池如果直接拿去拆解未免過於浪費,而其剩餘的儲能空間基本能夠滿足蓄電系統的要求,從而很好的實現了二次利用的價值。
我國早已開始實施風能和光伏的綜合利用,在蓄電系統建設和應用方面有著巨大的市場空間,日本企業的做法,為我們今後在實現動力鋰電池二次利用方面提供了良好的借鑒經驗。
二、拆解回收
目前拆解回收的處理方法主要有以下四種:
高溫冶金法
用高溫焙燒經簡單機械破碎的廢棄的鋰離子電池,篩分得到含有金屬和金屬氧化物的細粉體。 高溫冶金法的工藝相對簡單,適合大規模處理,但是電池電解質和其它成分燃燒易引起大氣污染。
濕法冶金法
將廢棄電池破碎後,用合適的化學試劑選擇性溶解,分離浸出液中的金屬元素。濕法冶金法的工藝穩定性好,適合中小規模廢舊鋰電池的回收,但是成本較高,並且廢液需要進一步處理。
物理拆解
將電池組分經破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類後得到高含量物質,再進行下一步回收的過程。
物理拆解法的工藝十分環保,不會對環境造成二次污染,但是其處理效率低並且耗時長。
聯合回收工藝
通過優化,採用聯合回收工藝的方法,發揮各種基本工藝的優點,盡可能提高回收的經濟效益。
工信部2016年12月1日組織編制了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(徵求意見稿)。意見稿鼓勵汽車生產企業、電池生產企業、回收拆解企業與綜合利用企業等通過多種形式,合作共建、共用廢舊動力蓄電池回收利用網路。面對鋰電池回收巨大的市場誘惑,越來越多的國內企業開始著手進行佈局,目前開展動力電池回收的企業主要有深圳格林美、邦浦迴圈科技、贛鋒鋰業和超微集團等。
另據消息報導,中航鋰電建成一條自動化鋰動力電池拆解回收示範線,該示範線可對鋰動力電池中的有價值材料進行最大化回收,其中銅鋁金屬回收率高達98%,正極材料回收率超過90%。這項技術處於國際領先水準,被評為2016河南省重大專項並於近日獲得600萬元專項資金支持。
綜上所述,鋰電池回收在我剛還處於剛剛起步的階段,在合理佈局建設電池回收市場、完善回收網路、提高正規管道回收等方面,還需要各級政府採取更大的扶持力度和措施。隨著環保和資源迴圈利用的意識不斷加強,汽車及電池企業不斷的積極介入,我國的電池回收產業終將會循著健康有序的良性軌道發展起來。
再由蓄電系統對外輸出穩定的電力。我們以日產Leaf的做法為例,由於電池容量的衰減直接影響電動汽車的續航里程及動力性能,日產考慮在Leaf的電池容量降到70%的時候就將其“報廢”,更換新的動力電池。Leaf的鋰電池,出廠時容量為24kWh,降到70%還能存儲16.8kWh,這樣的電池如果直接拿去拆解未免過於浪費,而其剩餘的儲能空間基本能夠滿足蓄電系統的要求,從而很好的實現了二次利用的價值。
我國早已開始實施風能和光伏的綜合利用,在蓄電系統建設和應用方面有著巨大的市場空間,日本企業的做法,為我們今後在實現動力鋰電池二次利用方面提供了良好的借鑒經驗。
二、拆解回收
目前拆解回收的處理方法主要有以下四種:
高溫冶金法
用高溫焙燒經簡單機械破碎的廢棄的鋰離子電池,篩分得到含有金屬和金屬氧化物的細粉體。 高溫冶金法的工藝相對簡單,適合大規模處理,但是電池電解質和其它成分燃燒易引起大氣污染。
濕法冶金法
將廢棄電池破碎後,用合適的化學試劑選擇性溶解,分離浸出液中的金屬元素。濕法冶金法的工藝穩定性好,適合中小規模廢舊鋰電池的回收,但是成本較高,並且廢液需要進一步處理。
物理拆解
將電池組分經破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類後得到高含量物質,再進行下一步回收的過程。
物理拆解法的工藝十分環保,不會對環境造成二次污染,但是其處理效率低並且耗時長。
聯合回收工藝
通過優化,採用聯合回收工藝的方法,發揮各種基本工藝的優點,盡可能提高回收的經濟效益。
工信部2016年12月1日組織編制了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(徵求意見稿)。意見稿鼓勵汽車生產企業、電池生產企業、回收拆解企業與綜合利用企業等通過多種形式,合作共建、共用廢舊動力蓄電池回收利用網路。面對鋰電池回收巨大的市場誘惑,越來越多的國內企業開始著手進行佈局,目前開展動力電池回收的企業主要有深圳格林美、邦浦迴圈科技、贛鋒鋰業和超微集團等。
另據消息報導,中航鋰電建成一條自動化鋰動力電池拆解回收示範線,該示範線可對鋰動力電池中的有價值材料進行最大化回收,其中銅鋁金屬回收率高達98%,正極材料回收率超過90%。這項技術處於國際領先水準,被評為2016河南省重大專項並於近日獲得600萬元專項資金支持。
綜上所述,鋰電池回收在我剛還處於剛剛起步的階段,在合理佈局建設電池回收市場、完善回收網路、提高正規管道回收等方面,還需要各級政府採取更大的扶持力度和措施。隨著環保和資源迴圈利用的意識不斷加強,汽車及電池企業不斷的積極介入,我國的電池回收產業終將會循著健康有序的良性軌道發展起來。