鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:893次 | 2022年04月01日
廢舊動力鋰離子電池去哪了?
在我國中大型城市,汽車尾氣已經(jīng)成為最重要的大氣污染源,燃燒汽/柴油萌生的碳?xì)浠衔?、氮氧化合物以及PM2.5顆粒正在無聲無息地影響我們的健康。而與汽油車相比,電動汽車因?yàn)闆]尾氣排放,分明更加環(huán)保。
但這個(gè)環(huán)保也不是絕對的,畢竟動力鋰電池里面含有大量重金屬、電解液等等,假如解決不好也會污染環(huán)境。
隨著新能源車保有量越來越大,動力鋰電池的需求量也在不斷攀升,數(shù)據(jù)顯示。我國新能源車動力鋰電池總裝機(jī)量高達(dá)57.35GWh,其中在2018年就達(dá)到了32.86GWh,同比上升137%,占總裝機(jī)量的57.3%。
假如按照電池壽命8年來算,那首批大規(guī)模退役時(shí)間將會在2026年前后。另外,國內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)也預(yù)計(jì)了今后幾年動力鋰電池回收數(shù)量,2019年11萬噸、2022年42萬噸,動力鋰電池的回收與利用可以用刻不容緩來形容。
既然退役的電池那么多,怎么解決好呢?
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%
關(guān)于動力鋰電池的回收與利用,目前較為主流的有兩種辦法,一是再生利用(拆解電池提煉金屬和原料),二是梯級利用(二次或多次利用)。
1.再生利用
目前動力鋰電池重要分三元鋰電以及磷酸鐵鋰兩種,它們都含有鈷、鎳、錳、鋰等重金屬,其中鈷和鎳更是我國較為稀缺的礦藏資源,不回收就浪費(fèi)了。
一般來說,實(shí)際容量低于初始容量的30%便無法梯級利用,目前歐盟重要采用火法冶金-濕法分離提純、熱解-濕法提純、破裂-熱解-蒸餾-火法冶金這幾種工藝提取有用金屬,而國內(nèi)的鋰離子電池回收公司則普遍采用熱解-機(jī)械拆解、物理分選、濕法冶煉這幾種工藝進(jìn)行回收解決。
而在回收率方面,因?yàn)閯恿︿囯姵氐某煞直壤喈?dāng)復(fù)雜,所以針對不同類型的電池也有相對應(yīng)更高效的回收工藝,例如火法冶金回收鈷和鎳更高效(但鋰的回收不好),而濕法冶金則更加有利于磷酸亞鐵鋰的回收。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
(動力鋰電池重金屬提純)
雖然動力鋰電池再生利用有辦法可循,但實(shí)際回收起來經(jīng)濟(jì)效益并沒有想象中的高。
據(jù)一份論文表示,目前1噸磷酸鐵鋰離子電池回收成本在8500元左右,而通過一系列工序提純金屬之后,所得市場價(jià)值僅9000元左右,基本沒什么利潤可言。
而三元鋰電方面,因?yàn)橛锈?、鎳、錳等金屬,回收的效益會比磷酸鐵鋰更高,但因?yàn)殁捰卸拘?,操作不?dāng)容易造成二次污染甚至引起爆炸,因此對回收公司的設(shè)備、人員也有更高的要求,這也變相新增了回收成本,降低了經(jīng)濟(jì)效益。
不過話說回來,一臺電動汽車跑8年,很難做到容量損失70%以上,而關(guān)于這類退役動力鋰電池而言,梯級利用分明更適合。
2.梯級利用
所謂梯級利用就是把難以滿足汽車?yán)m(xù)航要求的動力鋰電池用于低速電動汽車、電動工具、太陽能/風(fēng)能儲能裝置等范疇,TA們對動力鋰電池的輸出功率、續(xù)航需求沒有汽車那么高,符合安全標(biāo)準(zhǔn)的退役汽車動力鋰電池往往就能滿足使用需求。
(動力鋰電池的多范疇梯級利用)
*依據(jù)鋰離子電池容量劃分,100%~80%容量滿足汽車動力使用、80%~30%容量滿足梯級利用,30%以下進(jìn)行再生利用(拆解)。
目前包括北汽新能源、長安等11家車企已經(jīng)和我國鐵塔達(dá)成合作,把退役動力鋰電池用在通信基站的儲能設(shè)備當(dāng)中。
(動力鋰電池用在通訊基站的儲能設(shè)備當(dāng)中)
雖然梯級利用無需把電池完全拆解,但因?yàn)殡娦疽恢滦噪y以保證,所以在實(shí)際使用中仍舊會遇到諸多問題,例如離散動力鋰電池模組要怎么樣整合在一起、要怎么樣通過SOC、SOH、SOP等指標(biāo)精確預(yù)測電池壽命等等。
除了技術(shù)層面存在難度之外,還要考慮到經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閯恿︿囯姵爻杀鞠喈?dāng)高昂(占到電動汽車總成本的三分一),這些退役電池用在儲能、照明等范疇未免有點(diǎn)大材小用,甚至在某些范疇用電池儲能(波谷充電)再輸出電能的成本比筆直使用電網(wǎng)供電還高。
而此前特斯拉也通過研究,并公開表示動力鋰電池的二次利用沒有多大經(jīng)濟(jì)效益。
既然再生利用、梯級利用經(jīng)濟(jì)效益都不高,那退役動力鋰電池的回收就唯有靠政府推動。
退役動力鋰電池回收,誰在做?
目前包括德國、日本、美國在內(nèi)的國家都制定了相應(yīng)的法律法規(guī),督促電池加工公司、車企或是經(jīng)銷商回收退役電池。
舉個(gè)例子,德國《電池法》在2009年已經(jīng)生效,法規(guī)規(guī)定動力鋰電池的加工、進(jìn)口要在政府登記,而經(jīng)銷商則要組織回收。與此同時(shí)德國環(huán)境部還資助了兩個(gè)動力鋰電池回收項(xiàng)目(LibRi項(xiàng)目和LithoRec項(xiàng)目),來促使德國退役動力鋰電池的回收利用研究。
而在美國,聯(lián)邦政府制定了《含汞和可充電電池管理法案》,確定了加工者責(zé)任延伸制度,電池加工商負(fù)責(zé)組織回收退役電池。另外,美國很早就對退役動力鋰電池梯級利用進(jìn)行了研究,美國先進(jìn)電池聯(lián)合會(USAbC)和美國能源部分別在1996年和2002年資助了動力鋰電池的回收利用研究。和美國相同,日本《促使建立循環(huán)型社會基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促使法》等法規(guī)體系也規(guī)定電池加工商自行回收退役動力鋰電池,政府給予加工商相應(yīng)的補(bǔ)助。
最后說說我國,2018年年初,七部委聯(lián)合印發(fā)《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行方法》,規(guī)定了車企承擔(dān)動力鋰電池回收責(zé)任。而為了更高效地進(jìn)行梯級利用,《暫行方法》還要求電池加工公司采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、協(xié)議開放的易回收設(shè)計(jì),還要向車企供應(yīng)電池拆解、存儲技術(shù)信息,方便進(jìn)行再生/梯級利用。
除了國家政策之外,各個(gè)地方也出臺更為細(xì)致的回收方法,例如深圳市提出,對汽車按照20元/kWh的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)提動力鋰電池回收解決資金,然后給予該金額的50%作為回收補(bǔ)貼。
既然政策出來了,車企、電池加工公司同樣要積極應(yīng)和。
除了上文提及到長安、比亞迪、北汽新能源等多家車企已經(jīng)和我國鐵塔合作,實(shí)現(xiàn)梯級利用之外,電池加工公司也在積極應(yīng)和,包括但不僅限于下面幾個(gè)例子:
北汽新能源、上汽、吉利聯(lián)合寧德時(shí)代布局回收業(yè)務(wù)。
比亞迪、三星聯(lián)合格林美公司成立了福建格林美再生資源有限公司。
比亞迪獲簽英國18MW、43MW、50MW集裝箱儲能項(xiàng)目。
比克電池已實(shí)現(xiàn)綜合解決2萬輛報(bào)廢汽車和3萬噸退役動力鋰電池的回收能力。
大眾計(jì)劃在德國薩爾茨吉特建立一家電池回收廠,2020年起每年接收近1200噸退役動力鋰電池。
博世聯(lián)合寶馬集團(tuán),用退役電池建造大型光伏電站儲能系統(tǒng)。
奔馳與回收公司合作實(shí)行了Lunen項(xiàng)目,用退役電池建造電網(wǎng)儲能設(shè)施。
特斯拉CTO、聯(lián)合創(chuàng)始人之一Straubel成立了RedwoodMaterials新公司,主打全行業(yè)的電池回收(再生利用、非梯級利用)。
通用和Abb合作,利用雪佛蘭Volt沃藍(lán)達(dá)的退役電池包組建儲能系統(tǒng)。
日產(chǎn)和住友集團(tuán)合資成立4REnergy公司,用聆風(fēng)的退役電池作為商用、住宅的儲能設(shè)備。
……
截至目前,國內(nèi)已有393家車企,44家報(bào)廢汽車回收拆解公司、37家梯級利用/42家再生利用公司加入了新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺。無論在國內(nèi)還是歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū),退役動力鋰電池的回收利用產(chǎn)業(yè)鏈都在日益成熟。
當(dāng)退役動力鋰電池得到有效解決,再說電動汽車環(huán)保也不遲。