本文目录一览:
- 1、新能源汽车的废弃电池污染问题怎么解决?
- 2、锂电池的生产和回收环节会造成哪些污染?
- 3、大家觉得国内车企的动力电池回收产业应该怎么发展?
- 4、?动力电池打响“去钴战”
- 5、镍钴锰三元材料锂离子动力电池会污染环境吗
- 6、锂离子电池对人体有什么危害吗
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。
锂电池的生产和回收环节会造成哪些污染?
博科原料提示你:
神马东西没有污染 是不该有的地方,他出现了 还是该有一定量的,他过量了 河里不应该有重金属,出现了重金属那叫污染,但是重金属矿里没他那也不行。河里有少量磷,现在磷过量造成富营养化,那也是污染。简言之,东西乱放就是污染。不管是啥。当然,欢迎用钞票、黄金、白银、白金、宝石、钻石、有价证券等来污染我家。
讨论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。
从各个成分对人体毒性上看锂电池的污染问题。其组成有以下几种:
1. 正负极集流体,一般,正极用铝箔,负极用铜箔,还可能焊一些镍带做连接导电用。这些基本没有毒性。现在出现的一些废旧锂电池回收单位就是靠回收这些和钢壳铝壳挣钱。标签:可回收利用,无污染。
2. 负极一般是石墨,少数可能是钛酸锂或是硅基材料,当然锡基负极也有,但是太他妈的高端了,现在没人用。石墨分为,天然石墨和人造石墨,天然石墨来源于石墨矿,然后再进行一些加工,这个天然石墨的开采,污染还是比较严重的,主要是对呼吸道的损坏,大家可以搜一下;人造石墨,是用石油焦或是沥青等高分子物高温石墨化制成,基本无污染。有一些锂电池中石墨浮选的回收方法,但是不知道现在应用的怎么样了,肯定可以回收。钛酸锂的生产流程不清楚。硅基负极基本无污染。按照用量最大的石墨进行评估。标签:中度污染,回收情况不明。
3.正极:目前的正极有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂。磷酸铁锂,一般用作汽车电池或是储能电池,无毒性。锰酸锂,电动自行车电池,无毒性。三元材料:镍钴锰酸锂,用途广泛,电动自行车、电子产品、航模等,钴元素有毒。钴酸锂,数码类的产品,手机、pad等,中等毒性。镍钴铝酸锂:不明,猜测和镍钴锰酸锂一样。
4、电解液为有机溶剂和锂盐组成,有机溶剂一般有pc、ec、dec、dmc、dme等,其中dmc为微度,其他是无毒。锂盐是六氟磷酸锂(用的最多,也有其他锂盐),遇水则水解生成hf,有毒。
5、外壳有几大类:铝壳、钢壳、塑料壳、铝塑膜。其中铝壳、钢壳无毒。塑料壳和铝塑膜则是白色污染。
6、隔膜,一般是聚烯烃类的微孔薄膜,pp、pe,白色污染。
7、粘结剂,目前一般有丁苯橡胶sbr、聚偏氟乙烯pvdf、还有一些丙烯酸类的粘结剂。这些就当做是白色污染吧。
另外锂电加工过程中使用到的物质主要是nmp(微毒),用作是正负极的溶剂,在制造过程中蒸发掉,企业需要控制其排放量,并且回收。
我认为,目前锂电存在的污染问题主要有三大类:
第一、生产过程中清洗正负极制浆的设备和涂布设备造成的污染,这两个是包括正极负极材料、nmp、胶等物质,一些企业控制不好(恶意揣测不想控制)导致含毒废水泄露。
第一点一、生产过程中清洗注电解液时的用品,可能导致含电解液的水流入下水道。
一般情况下,技术研发人员很可能将水直接排入下水道。
第二、nmp回收不彻底。
第三、市场上流通的锂电池确实很少有回收的,一是锂电本身污染小,大家重视程度不够;二是、锂电回收收益低。导致现在锂电池不想铅酸电池一样有大规模的回收应用,而更像镍氢等电池一样,只有寥寥的一些“不要随意丢弃电池”这样的标语。
我日,写了40多分钟了,还得加班干活呢,就酱吧。
大家觉得国内车企的动力电池回收产业应该怎么发展?
文| 腾马丁博士
车图腾出品,未经许可,谢绝转载
动力电池——新能源 汽车 最重要的部件之一,也承载着环保问题的巨大争议。
前期污染
车图腾在先前文章中写过,要测算新能源 汽车 是否比燃油车环保,要算一辆新能源 汽车 的全生命周期,即“材料生命周期”,包括 汽车 原材料的采集、运输、加工、制造和回收(比如动力电池原材料开采和生产回收)。(传送门)
有很多研究机构测算,在动力电池的生产过程中会造成巨大污染,因此很可能使新能源 汽车 的排放远大于传统燃油车。
以锂电池为例,按照其基本组成与加工流程,其污染主要有三大源头:
1.负极 :材料通常为石墨、钛酸锂、硅基、锡基材料。其中石墨分为天然石墨和人造石墨。天然石墨来源于石墨矿,其开采过程中存在比较严重的污染;人造石墨,是用石油焦或是沥青等高分子物高温石墨化制成,基本无污染,但是一些锂电池中石墨浮选的回收方法,可能存在一定程度的污染。
2.正极 :目前的正极材料有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂。磷酸铁锂和锰酸锂没有重金属,不如铅酸电池污染大,但也属于轻污染。
三元材料:镍钴锰酸锂,用途广泛,电动自行车、电子产品、航模等,其中钴元素有毒。
(钴矿石)
3.电解液 :由有机溶剂和锂盐组成,有机溶剂中碳酸二甲酯存在轻微程度的污染。锂盐中包含六氟磷酸锂,遇水会水解生成氟化氢,有毒。
此外,在锂电池中的外壳材料、隔膜、黏结剂中均会出现白色污染,加工过程也会有一定程度上的环境污染,如存在一定毒性的NMP(N-甲基吡咯烷酮)。
回收困境
随着新能源 汽车 产业高歌猛进地发展,“材料生命周期”的另一部分——动力电池回收,就更加迫在眉睫。
遗憾的是,我国的电池回收产业尚不成熟。而且,成熟完善的回收体系需以企业利润为前提,若企业无法实现经济效益,回收工作又耗资巨大,那么无论是政策补贴还是企业自觉都很难可持续发展。
目前动力电池回收利用的两个主要方向是梯级利用和拆解回收。
梯级利用指从电动 汽车 上退役的动力电池,在电池状态良好的情况下,可用在发电站储能、电网储能等相关领域作为电能储存的载体,发挥剩余价值。类似于“玩具车用过后,收音机还能接着用”。
典型例子包括北汽新能源、长安等11家车企已经和中国铁塔达成合作,把退役动力电池用在通信基站的储能设备当中。当然,比亚迪也有深入布局。
不过梯次利用目前也面临一些技术问题,如离散整合技术和寿命检测技术。由于不同厂商生产的电芯一致性差异较大,缺乏统一标准,在拆解和重新组合时通常会遇到兼容问题。
整体来看,梯次利用的投入成本仍高于采购新电池的成本,虽然消化退役电池的优势明显,但在目前的条件下并不具备性价比。
(2018年5月,江苏首家锂电池梯次利用储能电站投入运营)
拆解回收是将电池进行彻底分解并资源化回收利用。对动力电池进行放电和拆解后,提炼出的原材料(特别是对钴、镍、锰、锂)等贵重元素的回收,实现电池材料的循环利用,看起来相对“有利可图”。
但实际回收起来,这种方式的经济效益也没有想象中的高。有研究报告测算,目前1吨磷酸铁锂电池回收成本在8500元左右,而通过一系列工序提纯金属之后,所得市场价值仅9000元左右,基本没什么利润可言。
而三元锂电方面,因为有钴、镍、锰等金属,回收的效益会比磷酸铁锂更高,但因为钴有毒性, 操作不当容易造成二次污染甚至引起爆炸 ,因此对回收企业的设备、人员也有更高的要求,这也变相增加了回收成本,降低了经济效益。而目前市面上的企业多为中小企业,难以形成规模效应,依然盈利困难。
下一个风口,全球加速布局
尽管在技术层面又难以突破的困难,但是行业对动力电池回收市场依旧保持乐观。
国际市场研究机构Allied Market Research日前发布电动 汽车 电池回收市场研究报告称,到2025年全球电动 汽车 电池回收市场规模将达到22.7亿美元,期间年复合增长率达到41.8%。起点研究更为激进,预计中国2021年动力锂电回收市场将达到105亿元。
“未来动力电池的市场规模会非常巨大,我们更愿意自己回收并建立自身的回收能力和体系。”大众集团技术规划主管托马斯·蒂耶说。大众集团近日表示,计划在其德国萨尔茨吉特工厂启动电池回收试点项目,自2020年起,该厂每年将回收约1200吨废旧车用锂电池。
显而易见,废旧电池的回收也有助于降低大众集团对原材料的依赖。
根据大众集团的预估,目前电池组的原材料回收利用率为53%,而上述试点项目可将其提升到72%。大众集团相信,未来10年内,该集团能将电池组原材料的回收利用率提升到97%。
事实上, 汽车 制造商、电池厂商等在电池回收方面负有义不容辞的责任。丰田、比亚迪、日产、戴姆勒、宝马、大众、雷诺、通用等主流车企已经对动力电池及材料回收开始摸索。
欧盟、中国、日本、美国等国家和地区已经从政策层面进行顶层设计与规划。以中国为例,2018年工信部联合七部委出台《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等一系列政策新规,今年2月22日工信部发布的《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用调研报告》,预示着动力电池回收即将进入规范化管理阶段。
但是,多位专家指出,目前动力电池回收市场乱象丛生,小黑作坊活跃。一方面,政府应鼓励规范性企业进入,降低行业“门槛”;另一方面,由于当前动力电池回收模式尚不清晰,企业难以盈利,建议政府在规范管理的同时加强对企业的扶植。
全国动力锂电池回收蓄势待发
我国动力锂电池回收行业的发展脉络与我国动力电池回收政策的出台高度相关,从早期作为部分条款出现在上游行业的产业规划当中,到现在发展指导和行业监管愈发完善。我国动力锂电池回收体系已经初步建立,全国动力锂电池回收产业蓄势待发。我国动力锂电池回收行业经历了大致三个阶段:
再生及梯次利用两项资质企业数量少
按照《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用管理暂行办法》要求,依据《新能源 汽车 废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》,工信部从2018年至今共公示了三批具备合格资质的企业名单,三批共计47家企业,代表我国目前具有工信部认定的具备废旧动力电池回收利用合格资质的企业仅有47家(其中名单企业有部分重合,实际数量为45家)。其中获得再生利用合格资质的企业数量为16家,获得梯次利用合格资质的企业数量为20家,拥有两种合格资质的企业数量仅有9家。
基础设施建设逐渐完善
随着动力锂电池退役潮来临,我国动力锂电池回收的需求也在快速上升。但是目前在动力电池短缺情况下,各类原材料价格也水涨船高,退役动力锂电池回收的价格因此出现一定程度的上升。面对较高的经济效益,部分退役电池流入各类小作坊,对正轨动力锂电池回收企业造成了较大影响。为了促使退役电池流入正轨渠道,我国在动力锂电池回收方面主要建设的基础设施包括共享共建回收服务体系和回收利用溯源管理体系等。其他方面,部分地方政府开始 探索 动力电池梯次利用线上交易等。
全国回收网点布局已初见规模
工信部根据《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用管理暂行办法》和《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,整合并在网站公布新能源 汽车 动力蓄电池回收服务网点的信息情况,每季度更新一次。截止2022年1月11日,工信部认定的新能源 汽车 动力蓄电池回收服务网点共有14899个。其中大概可以分为三类,一类是 汽车 企业的官方回收渠道,一般为品牌4S店和部分经销平台的合作网点,品牌包括吉利、比亚迪、北汽等。第二类为 汽车 企业下属或者专业的拆车公司。第三类是具备《再生资源经营许可证》、《危险品道路运输许可证》等各种资质的新能源企业。
从地域分布来看,广东、江苏、山东是2021年我国动力锂电池回收服务网点分布最多的三个地区,网点数量分别为1504个、1088个和1080个,占比为10.09%,7.3%和7.25%。从回收企业来看,广汽、吉利和一汽是2021年我国动力锂电池回收服务网点分布最多的三个企业,网点数量分别为1675个、1364个和993个,占比为11.24%,9.15%和6.66%。
注:上述企业数据合计统计所有旗下子品牌、控股子公司数据。
—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院 《中国动力锂电池回收行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
?动力电池打响“去钴战”
作者 | 刘丹丹
编辑 |?王双双
5月18日,蜂巢能源的“无钴,芯未来”发布会,又一次将贵金属钴推上舆论关注的焦点。
作为一种银灰色富有光泽的金属,钴曾经是颇受艺术家青睐的蓝色颜料来源。然而伴随着电动汽车浪潮的兴起,钴“摇身一变”成为锂电池制造过程中不可替代的正极材料。
一边是水涨船高的钴金属价格,一边受制经济与工业水平大量使用童工的非法采矿,在非洲刚果(金)这片钴金属主要产地上,每一克钴元素可能都掺杂着鲜血。
不过,从今年开始,这种“魔幻”的现实或将得以改善。2月份特斯拉表示将自主研发含钴量可能为零的新电池、3月比亚迪推出刀片电池、5月宁德时代透露无钴电池技术储备、广汽新能源表示石墨烯电池量产研发工作将从实验室走上实车…...对于多家车企的一系列举动,业内人士表示,一场动力电池“去钴战”正在打响。
01
企业的“去钴化”探索
一直以来,在动力电池产业中,磷酸铁锂与三元材料电池之间的技术路线之争未曾停歇。更加安全的磷酸铁锂电池能量密度不高,续航能力更强的三元材料电池稳定性较差。尤其值得注意的是,三元锂电池在制造过程中还必须使用昂贵的钴金属当作正极材料。
尽管现在大部分车企在生产电动车时,都选择了三元锂电池,但“去钴”仍是新能源巨头车企以及动力电池厂商的重要研究课题之一。
作为全球新能源电动车的风向标,特斯拉也长期饱受电池成本之苦,公司CEO马斯克一直有着“无钴”的想法。2018年6月,对于有观点认为钴供给稀少将成为Model3扩产的“绊脚石”,马斯克回应称,旗下电池的钴使用量已低于3%,次代电池用量还将降至零。今年2月18日,特斯拉对外透露消息称,其将自主研发新电池。有业内人士告诉记者:“这种新电池的含钴量可能为零”。据了解,特斯拉将在5月第三周举办的“电池日”公布最新的“无钴”电池技术。
3月29日,比亚迪正式发布刀片电池。按照比亚迪官方透露的数据,刀片电池有极强的安全性和稳定性,在普通磷酸铁锂难以解决的能量密度问题上实现了不小的突破,“未来两年内规划单体能量密度提升至180Wh/kg,系统能量密度提升至160Wh/kg”。对此,业内人士评价道:“当更加安全的刀片电池克服了能量密度难题,三元材料电池将很快失去霸主地位。”
5月11日,宁德时代也透露了新研发方向。在2019年业绩发布网上说明会上,宁德时代董事长曾毓群表示,宁德时代有自己的无钴电池技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法完善供应链,“因为是一个全新的、颠覆性的产品”。
5月13日,广汽新能源也对外宣布,今年底石墨烯电池量产研发工作将从实验室走向实车,广汽新能源埃安车型将搭载相关技术成果。据了解,这种“超级快充电池”仅需8分钟就可以将电池充电至85%,充电时间与传统燃油车的加油时间相当。
仅仅5天之后的5月18日,蜂巢能源正式发布两款无钴电池。在技术上,蜂巢选择通过用与钴相近的同族元素替代钴来实现“去钴”。据了解,该产品最早将于2021年6月份推向市场。
02
多重因素推动企业“去钴”
为什么“去钴”会成为趋势?这背后不仅涉及成本与技术,也牵扯到企业社会责任。
公开数据显示,截至目前全球探明的钴资源储量仅为700万吨左右。“由于战略稀缺性,中国、澳大利亚以及加拿大境内的钴矿资源已经处于限制开采状态。而伴随着5G的普及,钴价格更是一路水涨船高,今年最高已经达到28万元/吨,历史最高记录达到80万元/吨。”一位材料专家告诉记者。
以特斯拉曾经于2018年公布的Model3电池钴用量4.5kg/辆这一数据为例,按照当年年底钴报价34.7元/吨的价格计算,在2018年卖出约为138000辆Model 3的特斯拉,仅为生产Model 3就将花费超过2.15亿元购买钴金属。对于所有如特斯拉一样使用三元锂电池的车企来说,这将是一笔巨大的成本。
在成本之外,技术瓶颈也是“去钴化”的一个原因。国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟曾表示,三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了,高镍材料、碳硅负极的锂电池单体能量密度最高在300Wh/kg左右,正负不超过20Wh/kg。
而最新公开数据显示,目前实现量产的三元锂电池单体能量密度普遍已经达到200wh/kg,包体160wh/kg,这意味着行业“天花板”已经触手可及。有动力电池研究人员告诉记者:“三元锂电池短期内已经很难有大的突破,厂商的下一步要么是研究去钴降低成本,要么是寻找新的技术突破口。”
或许相比于成本以及技术这两个原因,企业社会责任看起来与钴金属没有太大关系,但事实上这也是企业考虑“去钴”的重要原因。
位于非洲的刚果(金)地区拥有着占全球已探明钴储量的49%,但受限于经济以及工业发展水平,刚果(金)地区有大量的手抓矿(人力开采,往往使用童工)以及非法开采。同时,在童工、黑矿问题之外,非法采矿也给当地环境带来了一系列污染,受此影响,部分村落肿瘤发病率居高不下。对于使用钴的电动车型,有媒体曾经用“生来带着‘原罪’”来形容。
03
“去钴”存在无限可能
一边是新能源汽车产业对钴元素的依赖居高不下,一边是成本、技术以及企业社会责任要求实现“去钴”,“摆在企业面前的是一条两难的路。”动力电池专家告诉记者。
据上述专家介绍,钴作为三元电池的重要原料之一,主要起稳定结构的作用。目前还找不到其他的新材料可以替代钴在三元电池中的作用。三元电池谈论‘去钴化’只能说是降低钴的用量,如果想实现完全去钴,未来两到三年内,全球电池厂商都做不到量产。
“目前,三元材料的去钴发展方向,一是让材料具有更高电压,二是使材料具有更高容量。其中,在具备更高电压路线上,如果想要实现去钴,三元材料镍钴锰则变成二元材料镍锰酸锂,但目前还没有能与之匹配的电解液。因此目前更可能实现的路线是寻找高容量的材料”,在阐述完“去钴”路线后,该专家还告诉记者他关于特斯拉无钴电池的猜想,“或许是干电池技术+超级电容”技术。
据了解,特斯拉曾于2019年5月收购了全球超级电容与干电极技术领域的龙头企业——Maxwell,其已经在电池“去钴”上探索了多种可能。
在三元材料之外,该专家认为,本质为磷酸铁锂电池的刀片电池如果能突破能量密度限制,或许将有机会取代三元锂电池的地位。蜂巢能源最新发布的通过用与钴相近的元素替代的路线也存在无限可能。只不过,一切都需要交给时间来考验。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
镍钴锰三元材料锂离子动力电池会污染环境吗
毫无疑问,镍钴锰都是重金属元素,处理不当肯定是有污染的,尤其是水污染
锂离子电池对人体有什么危害吗
锂离子电池对人体有危害。
危害最大的是电解质溶液。电解液为有机易挥发性液体,而且有明显的腐蚀性,长时间吸入挥发性气体对呼吸道有损害。引发呼吸道疾病。
锂离子电池有一定的辐射因为它里面含有镉,会造成骨质疏松。
工作环境中可能会含有很多的有害的元素,一些汞元素是比较常见的,还有其他的铅元素等。引发重金属疾病。
拓展资料:
和所有化学电池一样,锂离子电池也由三个部分组成:正极、负极和电解质。电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。
锂离子电池的电解质溶液
溶质:常采用锂盐,如高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)。溶剂:由于电池的工作电压远高于水的分解电压,因此锂离子电池常采用有机溶剂,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。
有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构,导致其剥脱,并在其表面形成固体电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)导致电极钝化。有机溶剂还带来易燃、易爆等安全性问题。
锂电池的正极材料有钴酸锂LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、锰酸锂LiMn2O4加导电剂和粘合剂,涂在铝箔上形成正极,负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上,至今比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。
参考资料:百度百科-锂离子电池