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電池回收技術(shù)不成熟 現(xiàn)有的資料表明,廢舊磷酸鐵鋰電池的回收處理分為兩種:一種是回收金屬,另一種是再生磷酸鐵鋰正極材料。 [3] (1)濕法回收鋰和鐵 此類工藝以回收鋰為主,因磷酸鐵鋰不含有貴金屬,故對鈷酸鋰的回收工藝進行改造。首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料,粉碎篩分得到粉料;之后將堿溶液加入到粉料中,溶解鋁及鋁的氧化物,過濾得到含鋰、鐵等的濾渣;將濾渣用硫酸與雙氧水(還原劑)的混合溶液浸出,得到浸出液;加堿沉淀氫氧化鐵,過濾得到濾液;灼燒氫氧化鐵,可得氧化鐵; 調(diào)節(jié)浸出液的pH值(5.0 ~8.0),過濾浸出液得濾液,加固體碳酸鈉濃縮結(jié)晶得碳酸鋰。 [3




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國內(nèi)動力電池回收利用擺上議事日程,看豐田怎么做。 經(jīng)過近10年的推廣應(yīng)用,國內(nèi)新能源汽車保有量達到了一定的規(guī)模,批車上的動力電池即將步入壽命末期,對這一批電池以及后續(xù)動力電池的回收利用已經(jīng)擺上了議事日程,而且可謂刻不容緩。 中國從2009年開始推廣新能源汽車,截至2017年底累計推廣近180萬輛。推廣分三步走,目前已完成前兩個階段:2009-2012年為階段,推廣量為2.7萬輛;2013-2015年為第二階段,推廣量為42.3萬輛。2016-2020年為第三階段,按照規(guī)劃,2020年底要實現(xiàn)累計推廣新能源汽車500萬輛。新能源汽車在中國的可持續(xù)長期發(fā)展,有賴于對動力電池這個關(guān)鍵單元全生命周期的妥善處理。 工信部聯(lián)合科技部、環(huán)保部等七部委發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。日前,又印發(fā)了《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》,在京津冀、長三角、珠三角、中部區(qū)域等選擇部分地區(qū)開展試點工作,試點內(nèi)容包括: 構(gòu)建回收利用體系:怎么收回來合適 探索多樣化商業(yè)模式:怎么補償消費者和各個環(huán)節(jié) 推動先進技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用:怎么處理更,實現(xiàn)資源循環(huán)利用 建立完善政策激勵機制等:怎么在各個層面實現(xiàn)經(jīng)濟效益 相關(guān)的目標(biāo)是到2020年,建立完善動力蓄電池回收利用體系,探索形成動力蓄電池回收利用創(chuàng)新商業(yè)合作模式。建設(shè)若干再生利用示范生產(chǎn)線,建設(shè)一批退役動力蓄電池回收、高值利用的先進示范項目,培育一批動力蓄電池回收利用標(biāo)桿企業(yè),研發(fā)推廣一批動力蓄電池回收利用關(guān)鍵技術(shù),發(fā)布一批動力蓄電池回收利用相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),研究提出促進動力蓄電池回收利用的政策措施。 圖1電池回收核心難點——怎么收電池細思其中,有這樣幾個核心問題: 汽車企業(yè)的回收量基數(shù)如果不大,就存在回收網(wǎng)絡(luò)效率和回收量處理能力問題 電池的產(chǎn)權(quán)為私人或者購買者所有,如何推動回收率是個大問題。 按照目前這個分散的體系,每個車企的電動汽車保有量并不大,回收量因此也不大,要這些車企都對動力電池的全生命周期進行管理,投入產(chǎn)出比不劃算。 動力電池的回收利用在國內(nèi)還是新事物,在建立完善相關(guān)體系的過程中,國外的經(jīng)驗補發(fā)可借鑒之處。我們以在動力電池回收領(lǐng)域已經(jīng)建立了一套完整完善的模式的豐田為例。 豐田在混合動力汽車領(lǐng)域耕耘已久,雖然與電動汽車的電池相比,HEV的電池比較?。?Kwh),但是豐田HEV在全球的累計銷量和保有量相當(dāng)大,豐田的鎳氫電池回收和處理策略值得作為借鑒基準(zhǔn)。目前豐田混合動力汽車的年銷量大約在150萬輛左右,其中美國的銷售區(qū)間為25~30萬輛、歐洲為30~40萬輛,日本本土穩(wěn)定在65萬輛。累計銷量方面,豐田HEV在2007年突破了100萬輛,2010年超過了1000萬輛。 圖2豐田全球年銷量走勢(單位:千輛)相應(yīng)地,豐田HEV的電池也經(jīng)歷了梯次報廢的階段,相應(yīng)地,豐田在電池的回收利用方面做了很好的應(yīng)對,相關(guān)工作的時間軸如下: 1998年,累計銷量達到1.86萬輛,啟動廢舊鎳氫電池回收計劃 2009年,累計銷量達到225.7萬輛,在全球范圍內(nèi)銷售混合動力車輛的建立回收指導(dǎo) 2010年,延長電池回收協(xié)議,在有條件的地區(qū)確?;厥?2012年,進行電機稀土材料的回收 2013年,嘗試鎳氫電池梯次利用 圖3豐田混合動力汽車全球累計銷量(單位:千輛)豐田在不同地區(qū)執(zhí)行的政策并不相同,回收都是從銷量較大、實施較易的地區(qū)開始,先回收,實現(xiàn)有效儲存,然后達到一定量之后再進行處理利用。 總結(jié)一下,豐田的整個電池回收利用從以下流程展開: 1、建立回收網(wǎng)絡(luò) 日本本土是豐田的廢舊電池處理中心,對回收電池進行集中處理。豐田電池回收網(wǎng)絡(luò)的發(fā)力點是在經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)。 首先發(fā)布每輛混動車輛的應(yīng)急處理策略 通過零售網(wǎng)絡(luò)對廢舊電池進行回收 通過“以舊換新”方式從經(jīng)銷商處回收舊電池 這里需要說明一點,由于混合動力技術(shù)的演進,使得其電池系統(tǒng)的重量和性得到一定的保證,在經(jīng)銷商那里堆廢舊電池問題不大。如果是大的鋰電系統(tǒng),并且還是廢舊的替換產(chǎn)品,那么勢必大幅增加相關(guān)存儲的難度和成本,不同性質(zhì)的鋰電放置在一起對于消防、存儲和運輸都有很大的差異性。所以這一點,對于純電動汽車的鋰電池而言,不具備可借鑒性。 圖4豐田的電池回收處理流程2.對回收電池進行評估 回收以后需要對電池進行評估: 對達到使用壽命需要退役的電池,通過豐田電池回收中心來進行退役電池的統(tǒng)一收集,建立了完善的電池收集網(wǎng)絡(luò)。對收集到的退役電池,通過對電池特性的診斷,分為三類進行處理: 1)進入維修體系:對電池進行充放電試驗和相關(guān)信息的讀取,如電池整體狀況良好,只是個別單體到達使用壽命,則對這些單體更換后重新組裝電池包,可以作為置換電池重新應(yīng)用于普銳斯汽車上。 2)梯次利用:通過檢測,如果回收電池還剩余規(guī)定容量,則可以進行梯次利用,應(yīng)用于分布式儲能電池系統(tǒng),用來平抑、穩(wěn)定風(fēng)能、太陽能等間歇式可再生能量發(fā)電的輸出功率;或者應(yīng)用于微電網(wǎng),實施削峰填谷,減輕用電負荷供需矛盾。 3)拆解:對于完全喪失再利用價值的電池,則對電池進行拆解和化學(xué)處理,完全回收鎳、鈷等金屬,用于生產(chǎn)新的電池,實現(xiàn)循環(huán)利用。 圖5檢測到底做了哪些實驗,還是采用歷史數(shù)據(jù)來分析,需要評估費用3.電池的拆解處理 2011年,豐田在日本與住友金屬合作,實現(xiàn)鎳的多次利用,能夠回收電池組中50%的鎳。豐田化學(xué)工程和住友金屬礦山為此配置了每年可回收相當(dāng)于1萬輛混合動力車電池用量的專用生產(chǎn)線。 2012年,本田與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作配置了類似的生產(chǎn)線,這條生產(chǎn)線可以回收超過80%的稀土金屬,用于制造新鎳氫電池。 在歐洲,豐田同時保持著與SNAM公司(法國)、優(yōu)美科(Umicore)集團(比利時)的合作關(guān)系,由后兩者分別對鎳氫電池和鋰電池進行回收。這個涉及到一定的量能和使用率,在電池系統(tǒng)到模組再到電芯的拆解過程中,很多的工作需要去完善。圖6拆解同一規(guī)格和不同規(guī)格電池的處理方式有差異 下面是細節(jié)的處理方法,后續(xù)研報再來詳細介紹。 圖7豐田的電池再處理循環(huán)體系4、梯次利用 鎳氫電池回收后的梯次利用豐田也做了一些嘗試。 2015年,豐田將凱美瑞混合動力車的廢舊電池用于黃石公園設(shè)施儲能供電,重新設(shè)計了儲能電池管理系統(tǒng),208個凱美瑞電池可存儲85KWh電能,將電池的使用壽命延長了兩倍。 圖8整包做梯次,在小電池系統(tǒng)上,HEV/PHEV是必然的 反觀國內(nèi)新能源汽車動力電池的回收利用,一方面,國內(nèi)車企和車型太多了,簡單的把回收的責(zé)任全部交給一家家車企來完成,恐怕不太現(xiàn)實,相關(guān)的信息跟蹤會產(chǎn)生非常多的數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)的有效把控頗有挑戰(zhàn)性;另一方面,大的鋰電池系統(tǒng),接近壽命結(jié)束周期后有很多的狀態(tài),如果沒有數(shù)據(jù)支持,出現(xiàn)漏液和鋰晶枝內(nèi)部生成,與鎳氫電池的容量和危險性不同,不容易就地儲存,如果把責(zé)任分擔(dān)給各自的網(wǎng)絡(luò)、各自處理,一是沒效率,二是會產(chǎn)生新的混亂。 圖9信息跟蹤在電池回收中能起到多大的作用?值得思考!




工人在派爾森環(huán)保科技有限公司動力電池拆解車間作業(yè)。該車間可回收處理廢舊動力蓄電池三萬噸/年。記者 袁景智攝 工人在派爾森環(huán)??萍加邢薰拘履茉椿厥詹鸾廛囬g作業(yè)。 記者 袁景智攝 在政策與市場的雙輪推動下,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。目前,我國新能源汽車保有量為678萬輛。根據(jù)工信部溯源平臺數(shù)據(jù),截至8月底,我省新能源汽車保有量達12.38萬輛,裝備新能源動力電池4.81萬噸。 在新能源汽車產(chǎn)銷兩旺的同時,首批投入市場的新能源汽車動力電池正面臨“退休”。數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國動力電池累計退役量約20萬噸,到2025年預(yù)計將接近80萬噸。退役電池如何處理,成為迫在眉睫的發(fā)展難題。 眼下,在“雙碳”目標(biāo)的推動下,電池回收利用成為新的產(chǎn)業(yè)風(fēng)口。面對龐大的潛在市場規(guī)模,如何做好電池回收利用,資源循環(huán)利用水平?尚需完善的產(chǎn)業(yè)鏈,又有哪些“堵點”亟待打通? 面對即將到來的電池退役高峰期,我們做好準(zhǔn)備了嗎?


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