鉅大LARGE | 點擊量：688次 | 2021年08月08日
有關(guān)動力鋰離子電池的回收還有些問題
新能源汽車動力鋰離子電池再利用范疇緊要瞄準(zhǔn)ICT范疇、家庭以及可再生能源發(fā)電儲能等范疇。雖然動力鋰離子電池再利用踐行在國內(nèi)還未開展，但是在日本、美國已經(jīng)有多年的示范相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗。日韓從新能源汽車發(fā)展伊始就開始著力動力鋰離子電池再利用的研究，這些前期研究工作給我國開展電池再利用研究供應(yīng)了很好的借鑒。
今朝國內(nèi)汽車動力回收產(chǎn)業(yè)剛剛起步。2015年，報廢動力鋰離子電池累計為2萬~4萬噸，對應(yīng)的電池回收率僅為2%，以今朝的回收產(chǎn)量根本無力負(fù)擔(dān)2020年預(yù)計的12萬~17萬噸的報廢電池。因此，在回收利用管理制度建設(shè)、先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、模式探索、標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建等方面存在的很多問題亟待處理。
一、今朝汽車動力鋰離子電池回收產(chǎn)業(yè)的緊要問題
1)廢舊汽車動力鋰離子電池拆解工序復(fù)雜且具有安全隱患
由于國內(nèi)動力鋰離子電池在尺寸及結(jié)構(gòu)規(guī)范尚沒有統(tǒng)一的可根據(jù)的法規(guī)，今朝國內(nèi)各電池廠家屬于八仙過，海各顯神通。電池系統(tǒng)設(shè)計完全不同使得無法采用同一套拆解流水線適合所有的電池組和模組，導(dǎo)致電池拆解時極為不便。倘若要進(jìn)行自動化拆解，那面對今朝大小不一，形狀不一的電池組及模組，要對加工線的靈活性有很高的要求，從而導(dǎo)致處置成本過高?，F(xiàn)國內(nèi)基本都是靠人工拆解，工人的技能水平筆直影響著電池回收過程效率，同時由于電池組本身具有高能量，可能會發(fā)生短路、漏液等各種安全問題，進(jìn)而可能造成起火或爆炸，導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，要公司仔細(xì)研究電池組拆解過程中安全及效率的問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2)產(chǎn)品一致性差且剩余壽命及電池狀態(tài)無法系統(tǒng)評估
廢舊汽車動力鋰離子電池在重新進(jìn)行梯次利用時非得經(jīng)過品質(zhì)測試，將電芯分選分級，包括安全性評估、循環(huán)壽命探測等，將電芯分選分級，再重組后才可以被再利用。但是倘若動力蓄電池在服役期間沒有完整的數(shù)據(jù)記錄，再利用過程進(jìn)行電池壽命預(yù)測時，準(zhǔn)確度可能會下降，電池的一致性無法保障，同時探測設(shè)備、探測費用、探測時間、分解建模等成本都會新增。由于不同電池的內(nèi)阻特性、電化學(xué)特性、熱特性相同，電池的不一致性和可靠性可能也無法保證，倘若一些存在問題的電池在篩選過程中沒有被檢驗出來，而再次被使用，會新增其他整個電池系統(tǒng)的安全風(fēng)險。所以，要怎么樣做到快速無損準(zhǔn)確的測試，是該種情況下梯級利用的關(guān)鍵所在。
近日，國家公布了Gb/T32690《電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)于管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)劃》，法規(guī)將新能源汽車運行數(shù)據(jù)收集及監(jiān)控列入為公司強制要求，將來推廣執(zhí)行后將會彌補這方面的數(shù)據(jù)空缺。
3)系統(tǒng)集成技術(shù)不成熟
由于電芯之間的連接通常都是激光焊接或其他剛性連接工藝，難以做到無損拆解，動力蓄電池梯級利用時最合理的是拆解到模組級，然而不同批次甚至不同廠家加工的電池模組，要實今朝同一系統(tǒng)中混用，需考慮并處理以下系統(tǒng)集成技術(shù)：分組技術(shù)：依據(jù)材料體系、容量、內(nèi)阻、剩余循環(huán)壽命等參數(shù)重新對電池模組進(jìn)行分組并建立數(shù)據(jù)庫。分組參數(shù)設(shè)定要合理，若參數(shù)設(shè)定區(qū)間過大，模組離散性大，成組為系統(tǒng)后，對系統(tǒng)性能和壽命影響大;若參數(shù)設(shè)定區(qū)間過小，分組過于嚴(yán)格，會導(dǎo)致可匹配的模組少，系統(tǒng)集成困難。系統(tǒng)柔性設(shè)計：設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時要充足考慮不同模組可能具有的尺寸、重量和串并聯(lián)數(shù)，所以設(shè)計時應(yīng)當(dāng)是在空間上有很大的彈性，以兼容不同的模組，固定方式既要考慮緊固性和可靠性，又要考慮彈性和便于快速裝卸。
4)回收利用經(jīng)濟(jì)性欠佳
汽車動力鋰離子電池回收前非得先進(jìn)行預(yù)解決，包括放電、拆解、粉碎、分選。拆解之后的塑料和金屬殼體可以回收，但代價高昂：因為殘余電壓依然高達(dá)數(shù)百伏(不包括18650電池)，有一定危險;電池殼體為了安全要，封裝為不可自拆卸的形式，打開頗費功夫。就預(yù)解決環(huán)節(jié)而言，肯定是賠本買賣。
就算是鋰離子電池，正極材料也是五花八門，主流的就有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。用酸堿溶液浸出，然后再經(jīng)過多種化工程序，對金屬氧化物進(jìn)行萃取。但這些氧化物的成分萃取條件不同，混合液更為棘手。事先按照正極材料對電池分類，成本也不低。回收正極金屬，已經(jīng)是電池回收行當(dāng)中最有利可圖的一個環(huán)節(jié)。但是程序太過復(fù)雜，會算賬的公司都對之卻步，除非金屬價格高到2011年的份兒上。今朝大宗商品和有色金屬、稀土產(chǎn)品價格都在低谷徜徉，用這些辦法回收金屬相當(dāng)不劃算，更別提事后麻煩更大的廢液解決。照目前的技術(shù)水準(zhǔn)，單只廢液解決一項，就足以吃掉可憐的回收金屬收益。而負(fù)極材料都是石墨(硅電池只是實驗室規(guī)模)，該材料太便宜，只能做丟棄掩埋解決。幸好石墨本身并不污染環(huán)境，只占用空間。在目前技術(shù)條件下，沒有公司會主動投入回收產(chǎn)業(yè)。
總結(jié)：國內(nèi)動力蓄電池品種繁多，電池構(gòu)造復(fù)雜且沒有固定標(biāo)準(zhǔn)，造成拆解回收工藝復(fù)雜，回收成本高，公司缺乏回收熱情，難以形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，且重組技術(shù)手段不成，加之政府缺乏監(jiān)管及鼓勵政策，動力蓄電池回收面對極大困難。
二、回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向及趨勢
1.管理制度要進(jìn)一步明確，獎罰需明顯
為增強新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)管理，規(guī)范行業(yè)和市場秩序，工業(yè)和信息化部陸續(xù)制定了《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》及其配套《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范通告管理暫行方法》。
今年以來，政府部門著力開展《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理方法》的研究制定工作，該《方法》的制定基于加工者責(zé)任延伸制度理念，立足于對動力蓄電池產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理?！斗椒ā泛w產(chǎn)品設(shè)計、加工、銷售、回收、梯級利用、再生利用等相關(guān)階段，明確動力蓄電池加工公司、汽車加工公司、梯級利用公司以及報廢汽車回收拆解公司等承擔(dān)各階段動力蓄電池回收利用的相關(guān)責(zé)任。目測這也是為了以后強制性監(jiān)管作準(zhǔn)備，在環(huán)保這個基本國策的前提下，沒有哪一個公司敢觸高壓線，哪怕只是應(yīng)付監(jiān)管將廢舊電池在倉庫堆放起來，也能戒備在無監(jiān)管狀態(tài)下的大規(guī)模二次污染。
2.急需建立動力鋰離子電池回收標(biāo)準(zhǔn)體系
目前我國對退役動力蓄電池的殘余價值評估、健康狀態(tài)評價等關(guān)鍵技術(shù)還不成熟，梯級利用和再生利用環(huán)節(jié)相關(guān)技術(shù)研發(fā)相對滯后，需行業(yè)專家協(xié)同合作，推動技術(shù)創(chuàng)新與使用，攻堅克難，沖破技術(shù)難點。比如在電池拆解方面，要進(jìn)行柔性化的配置，將拆解流水線進(jìn)行分段細(xì)化，針對不同的電池pack，在制定拆解操作流程時，要盡可能復(fù)用現(xiàn)有流水線的工段和工序，以提高作業(yè)效率，降低重復(fù)投資。同時，要完整記錄動力蓄電池在服役期間運行數(shù)據(jù)，梯次利用的廠家可以依據(jù)這些數(shù)據(jù)，建立電池模組的壽命模型。
現(xiàn)動力鋰離子電池回收急需技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，電池容量達(dá)到要進(jìn)入回收程序，何種程度可以進(jìn)入下一階梯利用，何種程度不能再進(jìn)行梯次使用，都沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)可以參照，這要政府層面建立相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。更深層次，倘若以后將動力電模組的外形尺寸，內(nèi)部結(jié)構(gòu)作一個較為統(tǒng)一的法規(guī)規(guī)范，那將為下游電池回收產(chǎn)業(yè)節(jié)約龐大的支出，也將進(jìn)一步降低梯次使用的電池成本，為自動化電池拆解創(chuàng)造了可能，對電池回收產(chǎn)業(yè)推進(jìn)有極大的幫助。依據(jù)小道消息，目前這方面法規(guī)在醞釀中，不知是不是會很快公布并執(zhí)行。
3.建立新的商業(yè)運營模式，尋找盈利點
有關(guān)動力鋰離子電池回收，惟有不停鉆研技術(shù)，提高金屬冶煉效率及降低成本，倘若出現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，在國家的補貼和扶持政策下能夠站穩(wěn)腳跟，那以后還是可以大有可為的。
有關(guān)動力鋰離子電池的梯次利用衍加工品，客戶在知情的情況下，會對產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性、安全性等心存疑慮，產(chǎn)品的推廣會存在一定的妨礙。在產(chǎn)品的推廣和使用方面，要充足考慮客戶的現(xiàn)狀和訴求，多種商業(yè)運作方式相結(jié)合，在充足幫助客戶獲利的基礎(chǔ)上，獲得自己的利益?？沙渥憬梃b其他行業(yè)的一些成功相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗，如分期付款、分時租賃、盈利后結(jié)算、托管運營、甚至免費供貨(靠后續(xù)增值服務(wù))等，探索梯次利用方面的有效商業(yè)模式。
總結(jié)：目前國內(nèi)汽車動力鋰離子電池回收產(chǎn)業(yè)的運營模式總體還處于摸索階段，今朝急需政府介入，在制定政策和建立標(biāo)準(zhǔn)體系上引導(dǎo)公司逐漸走上健康的發(fā)展道路。也要產(chǎn)業(yè)上下游一起成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立健康的產(chǎn)業(yè)鏈，尋找可行的盈利點。
三、借鑒日本的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗
直到今天，日本沒有針對動力鋰離子電池的專門法規(guī)。但日本環(huán)保法規(guī)(《資源有效利用法》、《節(jié)能法》與《再生資源法》)明確的情況下，沒有理由單獨為動力鋰離子電池制訂一部法律，況且法律本身也不能處理技術(shù)問題。
日企在新能源車范疇起步比我們早十幾年，豐田的普銳斯誕生于1997年。按照日本人極其重視垃圾回收(全國垃圾解決率達(dá)到100%)推理，日本應(yīng)在新能源車誕生5年內(nèi)建立動力鋰離子電池回收產(chǎn)業(yè)鏈，但實際上并沒有。即便有關(guān)豐田而言，回收鎳氫電池(混動車用動力鋰離子電池)，同樣面對無利可圖的困境。
日本直到2011年才在本土啟動回收鎳氫電池項目的。在本土，豐田與住友金屬合作，借助后者世界一流的高純度提取技術(shù)，豐田實現(xiàn)了混合動力車動力鋰離子電池中鎳的多次利用，該項業(yè)務(wù)可回收電池包中50%的鎳;同時豐田化學(xué)工程和住友金屬礦山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加工線;而2012年，本田則與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作做了類似的事情。不過，本田回收項目可以回收超過80%的稀土金屬，用于制造新鎳氫電池。在幾年前，混合動力車電池中回收的鎳只能用來加工不銹鋼。隨著高精度鎳提取及分離技術(shù)的發(fā)展，今朝回收的鎳可以用來加工新電池。豐田已經(jīng)將鎳回收利用技術(shù)推廣到海外廠。
回收電池雖然是責(zé)任所在，但日企也是依賴回收金屬(包括對日本來說極為珍貴的稀土元素)作為回收產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力。
在歐洲，豐田則表現(xiàn)出更積極的態(tài)度，這與歐洲更為苛刻的環(huán)保法規(guī)有關(guān)。豐田去年宣布，實現(xiàn)對混動車電池100%的回收目標(biāo)，之前回收率91%。豐田同時延長SNAM公司(法國)、優(yōu)美科(Umicore)集團(tuán)(比利時)合作關(guān)系，由后兩者分別對鎳氫電池和鋰離子電池進(jìn)行回收。而豐田(含雷克薩斯)自2000年起，已經(jīng)在歐洲累計銷售了85萬輛混動車，比目前我國的新能源車車保有量還要大。同時，為了延長動力鋰離子電池的使用壽命，戒備解決高峰的產(chǎn)量限制。豐田還推進(jìn)動力鋰離子電池梯次利用項目。去年，豐田將凱美瑞混合動力車的廢舊電池用于黃石國家公園設(shè)施儲能供電。日產(chǎn)也與住友合作，利用電動汽車聆風(fēng)的廢舊鋰離子電池開發(fā)蓄電池系統(tǒng)，作為太陽能發(fā)電的輔助儲能系統(tǒng)，用于在夜晚和光照不足天氣下的獨立供電。住友商事與日產(chǎn)合資成立的4REnergy公司，以電動汽車EV廢舊鋰離子電池的商業(yè)再利用為目標(biāo)，其公司成立5年來，已經(jīng)成為商業(yè)上最成功的鋰離子電池回收公司。
