近年來，我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速，電動汽車產(chǎn)銷量正快速增長，據(jù)統(tǒng)計，2016年我國新能源汽車產(chǎn)量達51.7萬輛，銷售量達50.7萬輛，預(yù)計2017年全年新能源汽車銷售量將達70萬輛。

伴隨著電動汽車的快速發(fā)展，車用動力電池迎來了前所未有的高速發(fā)展期，然而受電池使用壽命的限制，未來幾年將有大量動力電池報廢。據(jù)預(yù)測，到2020年，我國動力電池報廢量將達到20萬t，累計報廢量50萬t，2024年前后，動力電池報廢量將達到34萬t，累計報廢量將達到116萬t。因此，動力電池的梯次利用和拆解回收市場將迎來爆發(fā)式增長。此外，電池回收成本是制約電池回收行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，對動力電池梯次利用場景及各拆解回收工藝價值體系進行分析，成為產(chǎn)業(yè)市場化運作的關(guān)鍵。

退役動力電池梯次利用場景分析

2016年我國梯次利用電池量不到0.15萬t，即大部分廢舊電池的電能未能得到充分利用。隨著電網(wǎng)儲能、低速電動車、移動電源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國市場對退役電池的需求量增加，據(jù)估算，若將2020年退役的動力電池充分利用，回收市場的收入將達到80~100億元，因此我國動力電池梯次利用市場具有較好的前景。

1.退役動力電池在通信基站領(lǐng)域的梯次利用經(jīng)濟性分析

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隨著我國通訊技術(shù)的快速發(fā)展，通訊基站對電池的需求量也逐年上升，而通訊基站對電池壽命和安全性又有較高要求?？紤]到鉛酸電池成本低，目前我國通訊基站多采用鉛酸電池作為備用電源，而鋰離子電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面具有明顯優(yōu)勢，因此將退役磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在通信基站領(lǐng)域，將具有很大優(yōu)勢。

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，目前市場上回收的磷酸鐵鋰電池價格因電池性能差異而差別很大，4000~10000元/t不等。以剩余能量密度在60~90W·h/kg區(qū)間且具有較高使用價值的磷酸鐵鋰電池為例，此類電池若要得到梯次利用，必須對回收的電池進行拆包、檢測及重組處理，最終才能得到一致性較好的梯次電池，將電池回收費用、預(yù)處理費用、檢測重組費用及人工費用加起來約為10000~16000元/t，此類梯次電池再循環(huán)壽命約為400次。若將循環(huán)壽命為500次，能量密度為40W·h/kg，市場價格為10000元/t的鉛酸電池的性價比視為1，則具有400次循環(huán)壽命，能量密度為60W·h/kg的梯次重組磷酸鐵鋰電池的性價比約為1.2，以此可得到如表1所示鉛酸電池和梯次利用磷酸鐵鋰電池對比數(shù)據(jù)。由對比數(shù)據(jù)可知，梯次利用電池隨著循環(huán)壽命的增加，性價比將得到快速增長，當(dāng)梯次利用電池循環(huán)壽命大于400次時，開始產(chǎn)生較大盈利。

2.退役動力電池在低速電動車領(lǐng)域的梯次利用經(jīng)濟性分析

近年來，我國低速車領(lǐng)域發(fā)展迅速，2016年低速車新增150萬輛，保有量達到300萬輛；三輪車新增900萬輛，保有量達到6000萬輛。面對前景廣闊的低速車市場，若將電動汽車上退役下來的動力電池用于低速車領(lǐng)域，將獲得較快發(fā)展。

從2016年開始將退役電池應(yīng)用于低速車領(lǐng)域，目前主要在快遞車上得到較大發(fā)展。截至2017年9月，某國內(nèi)企業(yè)共在余杭等地的210個快遞點投放了1300臺低速快遞車。據(jù)統(tǒng)計，將退役電池應(yīng)用于低速車成本約650元/kW·h，收益在350元/kW·h左右，收益遠遠大于鉛酸電池在低速車上的應(yīng)用。

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由上述數(shù)據(jù)分析，若將退役電池合理地梯次應(yīng)用于低速電動車領(lǐng)域，也將產(chǎn)生巨大利潤，有很好的經(jīng)濟性。

廢舊動力電池的拆解回收技術(shù)分析

動力電池的回收過程一般分為放電、拆解、粉碎、分選等預(yù)處理流程，然后分離出電池內(nèi)的金屬外殼、電極材料等，再將電極材料經(jīng)過特定的回收工藝處理，最終篩選得到有價值的金屬材料。電極材料的回收工藝一般包括化學(xué)回收、物理回收和生物回收三大類，根據(jù)處理方法不同，化學(xué)回收工藝又分為濕法回收技術(shù)和火法回收技術(shù)，因生物回收技術(shù)需要在特定的環(huán)境下才能實現(xiàn)，目前仍處于實驗室研究階段。因此，文章主要對物理回收工藝、濕法回收工藝及火法回收工藝的工藝流程及經(jīng)濟性進行分析。

1.物理回收工藝

1.1.物理回收工藝流程

物理方法回收技術(shù)是指將廢舊動力電池內(nèi)部成分，如電極活性物質(zhì)、集流體和電池外殼等組分經(jīng)過破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類等一系列手段，得到有價值產(chǎn)物，然后再進行下一步回收的過程。

1.2.物理回收工藝經(jīng)濟性分析

通過對國內(nèi)某動力電池物理回收企業(yè)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)動力電池回收過程中，成本主要集中在原材料回收、電池拆解預(yù)處理、廢水廢棄物處理、人工費用等階段，每噸廢舊電池處理過程中的主要成本去向。其中廢舊三元電池平均回收費用為8900元/t，經(jīng)過梯次利用之后且質(zhì)量較差的磷酸鐵鋰電池平均回收費用為4000元/t。

通過調(diào)研數(shù)據(jù)，可以看出回收及拆解每噸三元電池的平均成本為13264元，回收及拆解每噸磷酸鐵鋰電池的平均成本為8364元。動力電池內(nèi)富含的大量有價金屬是電池回收主要的收益來源，特別是近年來鎳、鈷、錳、鋰等金屬材料價格的上漲對動力電池拆解回收領(lǐng)域起到了巨大的促進作用。

因此，每噸三元材料電池經(jīng)拆解后回收有價值金屬和材料的平均收益為16728元。

因此，拆解每噸磷酸鐵鋰電池回收有價金屬和材料的收益約為7703元。從前面分析數(shù)據(jù)可以看出，采用物理法回收每噸三元材料電池的拆解成本為13264元，通過銷售拆解后得到的有價值材料獲得的收益為16728元，因此，拆解回收每噸三元電池可盈利3464元；而每噸磷酸鐵鋰電池拆解成本為8364元，收益為7703元，因此拆解回收每噸磷酸鐵鋰電池將虧損661元。

2.濕法回收工藝

2.1.濕法回收工藝流程

我國大部分企業(yè)采用的拆解回收技術(shù)為濕法回收技術(shù)，采用這種技術(shù)需要將廢舊電池拆解預(yù)處理后溶于酸堿溶液中，萃取出部分有價值金屬元素，再經(jīng)過離子交換法和電沉積等手段，提取出剩余有價值金屬。

這種回收工藝由于工藝流程較長，且處理過程中需要加入鹽酸等腐蝕性溶液，污染治理成本較高。

2.2濕法回收工藝經(jīng)濟性分析

通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)濕法回收工藝的成本主要來源于原材料回收成本、廢水廢棄物處理等方面，表5示出每噸廢舊電池處理過程中的主要成本去向。

因此，濕法回收工藝每處理1t三元電池的平均成本為14815元，每處理1t磷酸鐵鋰電池的平均成本為9915元。此外，采用濕法回收工藝對電池有價值材料回收的效率較高，因此收益情況也更明顯。

通過以上數(shù)據(jù)，可以得到采用濕法回收工藝回收每噸三元電池的平均收益為18073元，回收每噸磷酸鐵鋰電池的平均收益為8220元。因此，采用濕法回收工藝每回收1t三元電池將盈利3258元，每回收1t磷酸鐵鋰電池將虧損1695元。

3.火法回收工藝

3.1.火法回收工藝流程

火法回收技術(shù)首先需要對電池進行自動放電處理，然后按電池種類進行分類，通過振動篩選和磁選分離金屬外殼和電極材料部分，將電極材料部分放入干電弧爐內(nèi)高溫處理，電極碎片中的炭和有機物將被高溫燃燒掉，燃燒時會產(chǎn)生還原氣體，對電極內(nèi)金屬元素具有保護作用，最終經(jīng)篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細粉狀材料。

3.2.火法回收工藝經(jīng)濟性分析

火法回收工藝因需要將預(yù)處理之后的電極材料在電弧爐內(nèi)進行高溫處理，且處理過程中會產(chǎn)生大量的廢氣及廢渣，因此，火法回收工藝的成本主要來源于原材料回收、燃料動力及廢氣廢渣處理等方面。表8展示出每噸廢舊電池處理過程中的主要成本去向。

通過調(diào)研數(shù)據(jù)，可以看出火法回收工藝每處理1t三元電池的平均成本為14390元，每處理1t磷酸鐵鋰電池的平均成本為9490元。

通過以上數(shù)據(jù)，可以得到采用火法回收工藝回收每噸三元電池的平均收益為1705元，回收每噸磷酸鐵鋰電池的平均收益為7994元。因此，采用火法回收工藝每回收1t三元電池將盈利3015元，每回收1t磷酸鐵鋰電池將虧損1496元。

結(jié)論

我國動力電池回收市場還處于發(fā)展階段，對廢舊動力電池的回收程度及回收工藝尚未成熟。在退役動力電池梯次利用領(lǐng)域，退役磷酸鐵鋰電池作為梯次利用電池的主要來源，當(dāng)電池循環(huán)壽命高于400次時，開始產(chǎn)生盈利，隨著未來電池技術(shù)的成熟，動力電池的退役循環(huán)壽命必將呈現(xiàn)增長態(tài)勢，因此，磷酸鐵鋰電池的梯次利用將有更廣闊的盈利前景。

在報廢動力電池拆解回收方面，目前三元電池的物理回收工藝具有較高的收益，而磷酸鐵鋰電池的拆解回收仍處于虧損狀態(tài)。據(jù)預(yù)測，2020年市場上累計報廢動力電池量將達50萬t，按三元電池占35%，磷酸鐵鋰電池占65%來算，在回收效率及成本基本不變的情況下，通過拆解回收這2類動力電池，也將產(chǎn)生4億元的純利潤，隨著電池正極材料價格的上漲，由于濕法回收工藝具有較大的材料回收效率，因此濕法回收工藝在三元電池回收方面呈現(xiàn)出較大盈利潛力，而對于磷酸鐵鋰電池的回收，選擇物理回收工藝更為合適。

將磷酸鐵鋰電池退役后梯次利用和拆解回收結(jié)合起來看，不難發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池退役后的再循環(huán)利用也處于盈利狀態(tài)。隨著我國新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，未來將有大量動力電池退役和報廢，若將這些電池充分循環(huán)利用，動力電池回收市場將具有更廣闊的經(jīng)濟前景。