動力電池回收利用淺析
能源是社會發(fā)展的動力，現(xiàn)代文明的基石。然而，傳統(tǒng)化石能源過度消耗引起的能源危機(jī)和粗放使用帶來的環(huán)境污染，成為困擾社會健康發(fā)展亟待解決的難題。新能源電動汽車在降低石油依賴和緩解大氣污染方面，具有很大
四、鋰離子電池回收技術(shù)
電池回收采用先梯次利用后再生利用的原則(見圖3)，對于輕度報(bào)廢電池，經(jīng)過篩分、拆解、重組后貼上梯次利用標(biāo)簽，可再用于儲能系統(tǒng)、路燈、UPS電源、低速電動車等領(lǐng)域[4]。經(jīng)多次利用重度報(bào)廢后通過拆解再生，回收其中的電極材料，尤其是鈷(Co)、鎳(Ni)、鋰(Li)等貴金屬。
電池管理系統(tǒng)BMS是動力電池梯次利用的核心：一方面，不同廠商生產(chǎn)的動力電池規(guī)格尺寸、組成成分、電壓容量都有差別;另一方面，即使同一廠家、同一批次的電池也存在一定的不一致性，而這種不一致性在使用一段時間后進(jìn)一步放大對電池成組和再利用提出了更大的挑戰(zhàn)。相比而言，現(xiàn)在回收企業(yè)技術(shù)研究的重點(diǎn)更在于電極材料或者貴重金屬的回收。梯次利用主要用于儲能和工況要求不高的場合，只要做好分類重組，完全可以做到資源的充分利用。因此，應(yīng)優(yōu)先考慮梯次利用，后再生利用。
圖3 廢舊電池回收產(chǎn)業(yè)鏈
電池正極的材料成本占據(jù)單體電池成本1/3以上，而由于負(fù)極目前采用石墨等碳材料較多，鈦酸鋰Li4Ti5O12和硅碳負(fù)極Si/C應(yīng)用較少，所以目前電池的回收技術(shù)主要針對的是電池正極材料回收，相應(yīng)流程如圖4。
圖4 廢舊電池回收工藝流程圖
廢舊電池存在一定的安全隱患，所以在拆解回收之前，需提前對其進(jìn)行預(yù)放電至安全電壓。廢舊電池經(jīng)放電、拆解、破碎等預(yù)處理工藝后，可實(shí)現(xiàn)動力電池的外殼剝離和初步回收。在接下來的金屬/電極材料分離、提取、回收過程中，根據(jù)回收原理不同，可細(xì)分成物理、化學(xué)、生物3種方法(見表1)，也分別稱為干法、濕法和生物浸出法。
表1 電池回收工藝分類及特點(diǎn)
五、鋰離子電池回收模式
行業(yè)競爭多樣性和動力電池種類、價格多樣性，決定了銷售模式和回收模式的多樣性。在不同銷售模式下，動力電池的所有權(quán)不同，也意味著回收責(zé)任和電池回收參與者身份不同。根據(jù)回收企業(yè)主體不同，可將動力電池回收分為3種模式(如圖5所示)，即：生產(chǎn)商回收模式、行業(yè)聯(lián)盟回收模式、第3方回收模式，這3種模式的特點(diǎn)對比見表2。
圖5 廢舊電池回收3種模式
表2 3種電池回收模式分析及特點(diǎn)
電池生產(chǎn)商作為電池回收主要承擔(dān)者，由于對回收產(chǎn)品十分熟悉，回收成本小，再利用難度低，但是也存在一定的問題。對于小企業(yè)來說，回收渠道小，且難以保證穩(wěn)定的廢舊電池貨源，對回收帶來了很大的挑戰(zhàn)。目前來看，行業(yè)聯(lián)盟回收是一種比較經(jīng)濟(jì)的回收模式，覆蓋范圍大，影響力高、回收渠道多，但是在行業(yè)體系不夠完善，電池回收相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不夠明確情況下，存在一定的操作難度，相應(yīng)的回收模式比較見表2。
六、結(jié)語
雖然我國動力電池回收起步較晚，動力電池產(chǎn)業(yè)未來也具有很多不確定性，但是動力電池回收是推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的一環(huán)，具有重要的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展意義，值得全社會的關(guān)注。
文/孫嘉遙1 郭雙桃2
11.深圳協(xié)德科技有限公司
2.清華大學(xué)深圳研究生院新材料研究所
原標(biāo)題:動力電池回收利用淺析
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