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废旧的锂电池到底该如何处理?
湿法冶金、火法冶金及机械物理法。
废旧锂电池主要由外壳、正极、负极、电解液与隔膜组成。正极是通过起粘结作用的PVDF将钴酸锂粉末涂布于铝箔集流体两侧构成;负极结构与正极类似,由碳粉粘结于铜箔集流体两侧构成。
对废旧锂电池的回收利用,常用的废锂电池资源化方法包括湿法冶金、火法冶金及机械物理法。相比于湿法及火法,锂电池粉碎机采用机械物理法无需使用化学试剂,且能耗更低,是一种环境友好且高效的方法。
前景
我国的新能源汽车主要采取纯电动的方式,因此动力电池在到期后的报废问题成为了政府关注的问题。锂电池回收行业意义重大,此次动力电池回收利用试点工作,将推动市场加速完善动力电池回收体系。
锂电池回收,下一个即将爆发的行业!锂电池回收市场规模或超百亿,锂电池含有有毒物质较少,讨论他的污染问题并不是很有意义。主要看生产企业的管控,生产化学农药的管控的好,同样很好,相反,生产锂电池的企业不加管控,那也不能忽视。
新能源汽车的旧电池,后来都去了哪儿?
随着新能源 汽车 产量和消费量逐年递增,电池报废率也随之增加。2013年前后是国内新能源 汽车 大规模推广的起点,按照动力电池设计使用年限普遍为5到8年,那么2020年前后无疑是动力电池的 报废高峰期 。据估算,2020年国内累计退役的动力电池规模或将达到 20万吨 (约25GWh) ,2025年累计退役量约为 78万吨 (约116GWh) 。
在如此巨量的退役电池面前,电池报废后该如何处理成为最大的难题。 众所周知,废弃电池内含有的多种贵金属和危险物质,如若处理不当不仅会造成 资源浪费 ,更有可能造成 环境污染 ,所以废旧电池综合回收及处理一直是新能源业内焦点。
目前来看,国内对于废旧动力电池的回收和利用主要有两种方式,一种是 再生利用 ,另一种是 梯次利用 。
先来说说再生利用,它是是对废旧电池进行 拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理后进行资源化利用 。以常见的三元锂电池为例,内部含有大量的锰、镍、钴等有色金属,就算长期使用,直到电池衰减到初始容量的30%以下,里面的一些金属元素仍可以被回收利用,从而被重复利用再加工,尤其是钴和镍更是较为稀缺的矿藏资源。 不过电池回收工艺的过程极为复杂,成本也极高。
听起来很简单,但实际操作的难度很大。首先是要对电池进行彻底放电,然后对电池内部各种材料如隔膜、电解液、正极、负极等材料等进行拆分,取出各部分材料,最后才能冶炼回收金属元素。
目前国内动力电池的主流回收工艺有几种,如 物理拆解 、 干法冶金 、 湿法冶金 等几种工艺,不同的工艺处理都有各自的优缺点,而且针对不同类型的电池也有不同的回收工艺。比如湿法冶金适合磷酸亚铁锂电池的回收,优点是工艺 稳定性好 ,不足在于 成本高 和 工艺复杂 。而干法冶金回收钴和镍的效果更好,优点是 工艺简单 ,但 污染较大 ,这里需要专业的防污染措施。
由于电池回收难度之大,所需要投入的人力物力无疑也是巨大的。有数据显示,目前1吨磷酸铁锂电池回收成本在 8500元 左右,而经过一系列回收处理之后, 市场价值仅9000元左右 ,基本没什么利润可言。
值得注意的是,目前电池回收业务除了小部分被掌握在有资质、有规模且正规的大型第三方回收企业旗下之外,很大一部分退役电池还是被一些作坊类企业分摊,这些非正规的小作坊通过分散的中介将4S店或者废弃回收站里的关系收集动力电池,使用原始、低成本的手工拆解方法将电池拆解后,再加工卖给相关企业赚取利润,但由于非专业拆解以及废液处理,因此环境污染、甚至爆炸的风险较高。
梯级利用是对废旧电池进行必要的检测、分类、拆分、电池修复或重组后,当电池容量降至初始容量的70-80%以下,动力电池就难以满足 汽车 续航要求, 但这些动力电池却可以重新用于低速电动车、电动工具、太阳能/风能储能装置等领域。
在正规的梯级回收利用中,符合安全标准的退役 汽车 动力电池会找到一个“ 新岗位 ”,尽量 榨干它们的剩余价值 。例如给动力/续航需求较弱的电动车辆使用、给通讯基站、路灯等装置当储能装备。
整体来看,梯级利用的一大优势是 无需把电池完全拆解,更环保也更安全 。但经济效益较低,毕竟这些退役电池主要应用在储能、照明等领域,未免有点大材小用。尽管梯级利用的产生的效益有限,但也是今后动力电池回收利用行业的重点方向,因为不可能所有的闲置退役电池都能被快速的再生利用, 而梯级利用恰好是一种周期较长的电池回收方式 。
如今的电池回收市场,主要的参与者有第三方的电池回收企业 (格林美、邦普等) 、电池生产厂商 (宁德时代、比亚迪等) 、电池材料生产厂商 (赣锋锂业、华友钴业等) 以及小作坊等。值得一提的是,随着此前工信部文件提出 谁产谁负责 , 谁污染谁治理 ,明确了 汽车 生产企业将承担动力蓄电池回收的主体责任,主机厂也在陆续布局电池回收业务。特斯拉去年底也在官网上宣布上线电池回收服务。
不过,由于车企不可对电池进行直接拆解,因此大多数车企选择与电池回收企业合作的方式,这其中 既有梯级利用,也有通过再生利用 。比如比亚迪利用e6车型回收的磷酸铁锂电池组建造了浙江省最大规模的梯次储能电站、比亚迪、三星联合格林美公司成立了福建格林美再生资源有限公司、博世联合宝马集团,用退役电池建造大型光伏电站储能系统。而特斯拉在去年9月份也上线了电池回收服务,官网表示, 报废的锂离子电池均不会做填埋处理,可100%回收利用。
此外,诸如像丰田、大众、通用这样巨头车企都建立了各自完整的电池回收体系,似乎为未来大量退役电池做好了准备。
虽然电池回收的参与者众多,但国内电池回收体系的规范尚未形成。近期发布的 《新能源 汽车 产业发展规划(2021-2035年)》 ,再次强调了完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系,鼓励共建共用回收渠道,建立健全动力电池运输仓储、维修保养、安全检验、退役退出、回收利用等环节管理制度,这将引导动力电池回收利用行业朝着更规范更 健康 的方向发展。
(文/电车资源 大师兄)
都说电动车很环保 那么问题来了:废旧电池去哪了?
近些年新能源车高速发展,逐渐成为市场当中一股新的销量力量。但与此同时,关于电动车是否环保这个问题,圈内圈外人士对此也是争议不断。
其中,争议得最多的就是电动车所用的电池。因为动力电池里面含有重金属、电解液等化学物质,一旦处理不当,对环境会产生巨大的污染。
所以,现在很多厂家以及第三方机构都在积极推动动力电池回收。日前,作为全球第一大车企的大众集团,正式宣布启动动力电池回收计划。
按照大众集团的计划,初期规划每年回收3600个电池系统,相当于1500吨,未来,随着回收管理流程的不断优化,工厂将进一步扩能以处理更大体量的电池回收需求。
不同其它电池回收机构,大众回收利用的是无法另作他用的旧电池,回收过程不再使用高耗能高炉熔炼工艺,而是进行深度放电、拆解,电池组件粉碎成颗粒然后干燥分筛,旧电池核心组件则用来生产新的阴极材料。
受政策、法律法规的影响,现在全球各大车企都在积极推进动力电池回收工作。这当中既有自主品牌里面的长安、比亚迪;也有宝马、奔驰、通用等合资品牌。
比亚迪在新能源领域是当之无愧的一哥,在动力电池回收上面很早就开始布局。2018年1月,比亚迪与国内动力电池回收利用大户中国铁塔公司达成战略合作。
北汽新能源相继和宁德时代以及从事动力电池回收的格林美股份有限公司就动力电池回收展开战略合作;上汽集团、吉利联合宁德时代布局动力电池回收业务。
除自主品牌,合资品牌中的宝马、奔驰、通用等外资车企也在加紧联合第三方机构从事动力电池回收。宝马与博世合作;奔驰与电池回收公司合作实施Lunen项目,利用退役电池建造大型的光伏电站储能系统。
日系三杰当中的日产品牌则选择和住友商事成立合资公司4R Energy,组建专门从事电动 汽车 锂离子电池再利用和再处理的工厂,对回收回来不能再次利用的电池集中起来作商用住宅的储能设备。
首先,我们需要明白什么是回收利用,回收利用其实就是指对新能源 汽车 废旧锂动力电池进行多层次的合理利用,主要包括梯级利用和资源再生利用。
现下,市面上的动力电池主要分为三元锂电池与磷酸铁锂两种,两者的主要成分里面都含有锂、钴、镍、锰等重金属。其中,钴和镍在国内是属于“中华鲟”级别的稀有矿产资源,非常珍贵。
在回收废旧电池重金属方法上国内和海外也不同,欧盟主要通过热解-湿法提纯、破碎-热解-蒸馏-火法冶金等工艺提取有用金属,而国内的回收企业则通常运用热解-机械拆解、物理分选、湿法冶炼工艺处理废旧电池。
其次,考虑到动力电池成分比例较复杂的原因,在回收率上不同类型电池有所不同,不同类电池也有不同的回收工艺,譬如回收钴和镍一般火法冶金提炼效果更好,而湿法冶金对回收磷酸锂铁电池中的金属成效更佳。
另一厢,虽然废旧电池可以回收再利用,但回收起来经济效益不高。据数据显示,目前1吨磷酸锂铁电池回收成本在8500元左右,但对废电池的金属进行提炼后,所得市场价值仅9000-10000元不等,利润很低。
至于三元锂电池,虽说回收的效益会比磷酸铁锂电池要高,但是因为钴有毒性,而且操作不当容易引起二次污染乃至是爆炸,所以对设备、人员也有更高的要求,成本支出更高,但经济效益仍然比较低下。
不过,一般来说,废旧电池的实际容量损失很少能高于70%,所以这些电池通常会进入梯级性利用,比如用于低俗电动车、电动工具、风能发电储电装置等等,从而实现对废旧电池的再次利用。
虽然梯级利用无需把电池完全拆解,但由于电池电芯参差不齐(比如特斯拉NCA),在实际的运用过程中依然会非常多的问题,比如如何才可以将不同的电池模块重组?如何通过SOC等些指标精确地预测电池寿命。
再者就是经济效益问题,动力电池成本一般来说都比较贵,因此在后期的梯级利用中若是将它们用在储能、照明等领域有些大材小用,甚至有些时候有些得不偿失,成本还可能更高。
关于电动车环不环保这个问题,教授个人认为:现在说电动车无污染还为 时尚 早,毕竟电动车还不能够真正实现无污染,动力电池有个保质期就是最好的作证。
但话又说回来,电动车的出现对降低车辆污染排放物对环境的影响确实起到了正面性作用,而对废旧电池回收工作的推进,对加快电动车彻底且真正实现环保、节能百利而无一害。
新能源汽车的废弃电池污染问题怎么解决?
截至2018年底,我国新能源汽车保有量已突破300万辆大关。在我国成为世界新能源汽车第一产销大国的同时,也成了世界最大的新能源汽车动力蓄电池生产和消费国。面对如此庞大的新能源汽车市场,诸多问题也迎面而来,电动车使用一定年限之后,淘汰之时,动力蓄电池的回收就是其中最大的挑战。新能源汽车推广应用的根本目的就在于节能环保。如果,新能源汽车动力电池报废后,不加以合理利用与正确处理,而任由其自生自灭,甚至胡乱抛弃,造成电池里的有害物质四处污染,这是与国家推广应用新能源汽车的初衷相违背的。2018年8月1日,由工信部、科技部、环境保护部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局联合制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,正式实施,旨带来污染,旨在解决新能源汽车动力电池回收利用问题,确保它不会对环境造成污染,不会给社会留下隐患,主要措施是:1.实施全生命周期溯源管理。通过信息采集与管理等功能,实现动力蓄电池来源可查、去向可追、节点可控、责任可究,从而有效监管电池各环节责任主体的回收利用责任落实,这是《办法》为推动动力电池回收利用而推出的重要措施。2.确立生产者责任延伸制度。新能源汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任,要建立并公布回收服务网点,通过4S等网点回收电池;梯次利用企业要承担起梯次利用产品生产者的回收责任,保障动力蓄电池的有效利用和环保处置。具体来说,就是车企通过4S等服务店回收报废动力电池,然后移交给梯次利用企业。梯次利用企业根据电池状况,把车企移交的电池进行区分,衰减率在20%-40%之间的,进行梯次利用,比如生产充电宝、给储能电站使用、作为电动自行车蓄电池等;衰减率在40%以上的,进行拆解分解,作再生处理。在再生环节,不同的电池有不同的办法处理。对于三元锂电池而言,比较常用的是湿法回收技术。这种办法以各种酸碱性溶液为转移媒介,将金属离子从电极材料中转移到浸出液中,再通过离子交换、沉淀、吸附等手段,将金属离子以盐、氧化物等形式从溶液中提取出来,主要包括湿法冶金、化学萃取以及离子交换等三种方法。湿法回收技术工艺相对比较复杂,但该技术对锂、钴、镍等有价金属的回收率较高,是国内外技术领先回收企业所采用的主要回收方法。对于磷酸铁锂电池而言,主要采用干法热修复技术,即不通过溶液等媒介,直接实现各类电池材料或有价金属的回收技术方法。无论是哪种方法,最后都能对锂电池进行有效分解,而不会留下任何污染物。作为消费者,我们在电池报废时,要主动将废弃电池交给服务店回收利用。