4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電池與技術(shù)應(yīng)用（上）”專場，北京理工大學(xué)教授李麗在會上分享了主題報(bào)告《退役鋰離子電池回收與資源化利用關(guān)鍵技術(shù)》，以下為演講實(shí)錄：

李麗：各位專家，上午好！今天跟各位匯報(bào)交流的題目是“退役鋰離子電池回收與資源化利用關(guān)鍵技術(shù)”。

今天的報(bào)告內(nèi)容主要分為以下幾個(gè)方面：

第一，研究背景和行業(yè)發(fā)展。

我們看到的數(shù)據(jù)圖是美國能源部、美國信息國家中心統(tǒng)計(jì)到的數(shù)據(jù)，全球能源結(jié)構(gòu)主要仍以傳統(tǒng)能源煤、石油、天氣為主，因此可再生能源的發(fā)展受到極大關(guān)注，也就是綠色柱形圖所顯示的發(fā)展態(tài)勢。將它放大以后我們可以看到，2017年各個(gè)可再生能源的分布情況，以及到2040年的預(yù)測情況。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全球面臨著很多環(huán)境問題，我們?nèi)绻ビ^測二氧化碳濃度、當(dāng)量濃度、溫室氣體的變化趨勢，即可明顯的看到全球環(huán)境惡化問題日益嚴(yán)重，因此急需開發(fā)清潔能源以及重點(diǎn)關(guān)注新能源電動汽車及關(guān)鍵零部件行業(yè)發(fā)展。

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剛才很多專家也提到了新能源汽車退役之后動力電池的回收問題，我們主要從兩方面來進(jìn)行考慮：資源儲備與環(huán)境效益。這項(xiàng)數(shù)據(jù)是我們根據(jù)每年倫敦金屬交易所電池當(dāng)中各種金屬含量價(jià)格進(jìn)行的趨勢總結(jié)，各種金屬元素的價(jià)格一直是呈現(xiàn)波動，特別是我們所關(guān)注的鈷和鎳等等這些金屬元素。以三元的111型、50千瓦時(shí)電池包為主進(jìn)行測算，其中所含鈷、鎳和錳是18噸左右，鋰是7噸左右，按照2018年初鈷的價(jià)格是5.5萬美元/噸，碳酸鋰2.5萬美元/噸，具有極大的回收潛值和應(yīng)用市場，因此應(yīng)從整個(gè)全生命周期考慮回收利用的問題。剛才王主任也提到了資源的稀缺性，我們統(tǒng)計(jì)了鎳和鈷全球的原礦分配情況，鎳和鈷的原礦儲量分別占6%和4%，中國新能源汽車所需原礦開采和儲量是完全呈現(xiàn)一個(gè)不匹配的狀態(tài)，面對這樣的現(xiàn)實(shí)國情我們該怎么辦？

動力電池退役之后我們對它進(jìn)行處理處置將面臨很嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，對于單體電池、模組或電池模塊，其組份非常復(fù)雜，我們從左邊可以看到大概內(nèi)部各組分的分配比例，目前國際上，包括中國在內(nèi)，回收處理方式首先要進(jìn)行安全和高效的拆解，之后要根據(jù)它的物理性質(zhì)進(jìn)行前處理或者預(yù)處理，隨后進(jìn)行活法和濕法的深度處理。

關(guān)于動力電池回收政策方面一會兒李主任會跟大家進(jìn)行更詳細(xì)的交流，中國在政策、政府引導(dǎo)方面也進(jìn)行了積極的正像引導(dǎo)?？梢钥吹?，從2012年開始，大家可能也感覺到了，政策方面，關(guān)于動力電池的回收法規(guī)條例等進(jìn)行了較多取得了較大進(jìn)展。在動力電池回收路線方面，主要路線圖如圖所示，剛才各位專家也講了，退役之后能否對它進(jìn)行梯級以及多極利用是我們目前關(guān)注的重點(diǎn)，完全退役之后金屬元素的有效回收和提取也是我們需要緊急跟進(jìn)的一個(gè)研究方向。因此目前對動力電池應(yīng)遵循一個(gè)原則，就是物盡其用的原則為導(dǎo)向。

破碎和拆分部分是非常容易發(fā)生安全隱患的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此很多企業(yè)會基于不同材料本身體系中各種材料的物理性能差異，比如說比重的不一樣或者親水性和疏水性的不同進(jìn)行預(yù)處理。從這項(xiàng)工作我們可以看到，退役動力電池拆解后很難發(fā)現(xiàn)液態(tài)可流動的電解液，目前對其進(jìn)行無害化處理是更多企業(yè)比較現(xiàn)實(shí)的處理方式。將氣相色譜用于拆解電池后對釋放氣體組分進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)仍然是以電解液為主的有機(jī)物質(zhì)的排放。

火法回收技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢都是非常明顯，現(xiàn)在國外企業(yè)很多都是傾向于火法，因?yàn)槠涮幚砺烦瘫容^短，從成本來講是有優(yōu)勢的。問題是，后期的目標(biāo)產(chǎn)物，比如金屬或者金屬的氧化物，經(jīng)濟(jì)價(jià)值或者純度并不是很高。而對于濕法處理技術(shù)，國內(nèi)電池回收龍頭企業(yè)，邦普、格林美、贛州豪鵬、華友鈷業(yè)等，均以濕法處理工藝為主，主要從傳統(tǒng)的濕法冶金過渡到特殊固體廢棄物的處理模式。

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這張表我們總結(jié)了從1990年起至今的技術(shù)發(fā)展趨勢，當(dāng)時(shí)90年代初市場上主要還是鎳氫為主，鋰電從2000年以后才逐漸進(jìn)入廣大市場。從廢舊鉛酸電池、鎳氫電池至鋰離子電池的回收技術(shù)發(fā)展來看，濕法處理過程對環(huán)境的影響非常大，如何減少處理工藝對環(huán)境的影響，同時(shí)又降低其回收效率一直是我們所關(guān)注的重點(diǎn)。回收技術(shù)中所涉及的反應(yīng)機(jī)理是基礎(chǔ)，我們只有搞清楚機(jī)理，反應(yīng)過程的成本估算、環(huán)境影響和提取效率影響等才能得到更為全面深入的解釋。因此我們總結(jié)了歷年發(fā)展的機(jī)理分析，主要包括兩方面的機(jī)理，一個(gè)是動力學(xué)、一個(gè)是熱力學(xué)，關(guān)于動力學(xué)主要注重酸性模型、控制步驟的建立與指認(rèn)；熱力學(xué)主要關(guān)注的酸性反應(yīng)以及反應(yīng)驗(yàn)證過程。近幾年來，特別是高校和研究所研發(fā)的生物淋濾技術(shù)，也屬于一種特殊的濕法處理工藝，其優(yōu)點(diǎn)體系可自發(fā)產(chǎn)酸、對環(huán)境非常友好，但處理周期要稍微長一些。

國際上對于電池回收技術(shù)關(guān)注度以及熱度從近一兩年才開始提升，因此在國際上比較頂級的期刊上，我們?nèi)绻氩殚喯嚓P(guān)的綜述是比較困難的，因此我們在去年連續(xù)發(fā)表了兩篇關(guān)于電池回收與資源化再生技術(shù)的綜述。第一篇ElectrochemicalEnergyReivews，基于廢舊鋰電池的回收工藝以及工藝和反應(yīng)機(jī)制、以及經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益做了全方面的綜述。第二篇ChemicalSocietyReviews，整個(gè)二次電池回收體系包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子電池，基于可持續(xù)角度提供二次電池回收的研究和技術(shù)的進(jìn)展，最早關(guān)于固體廢棄物處理處置是日本提出了“3R計(jì)劃”，隨著科技的飛速發(fā)展，它需要重新解釋，因此我們將傳統(tǒng)的“3R計(jì)劃”進(jìn)行重新詮釋，即重新設(shè)計(jì)、重復(fù)使用和回收利用。

下面簡單跟各位專家來匯報(bào)一下我們實(shí)驗(yàn)室在退役鋰離子電池回收與資源化技術(shù)方面的研究進(jìn)展。環(huán)境友好的有機(jī)酸體系是我們課題組在國際上首次發(fā)明并系統(tǒng)研究的新型電池材料回收體系，至今已成功相繼開發(fā)出三代有機(jī)酸體系，具有鰲合功能的第一代有機(jī)酸體系，具有還原功能的第二代有機(jī)酸體系，具有分離和沉淀一步完成的第三代有機(jī)酸體系。

下面五項(xiàng)工作是我們近期在實(shí)驗(yàn)室開展的研究工作：第一項(xiàng)，對三元的電池材料采用雙向并行浸出，各種金屬浸出率在98%以上，溶液合成前軀體后制備正極材料，經(jīng)全電池測試，再生材料的穩(wěn)定性、倍率性能都滿足電池的要求。第二項(xiàng)，面向鈷酸鋰、錳酸鋰、三元混合材料，以一代有機(jī)酸體系進(jìn)行浸出研究，并從反應(yīng)機(jī)理和浸出效應(yīng)進(jìn)行了動力學(xué)模擬；第三項(xiàng)，以新型研發(fā)的乳酸體系對電池材料進(jìn)行回收，鎳、鈷、錳都在98%以上，鋰是97%；第四項(xiàng)，針對電池企業(yè)生產(chǎn)的邊角料嘗試直接修復(fù)技術(shù)，其反應(yīng)機(jī)理、電化學(xué)性能以及表面形貌都得到了實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證；第五項(xiàng)，磷酸鐵鋰因其回收成本與經(jīng)濟(jì)性問題，面臨能否在短期內(nèi)有效實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)和投入成本均衡。我們通過一種短程高效的再生方式，降低回收成本，鋰主要以碳酸鋰的形式回收，回收率99%以上，鐵以水合草酸鐵回收。

最后是總結(jié)和展望，對于退役動力鋰離子電池梯次利用以及回收技術(shù)日益受到關(guān)注，后期我們?nèi)匀恍枰谝韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)，包括梯次利用、安全拆解、材料純度調(diào)控、環(huán)境二次污染以及效率和回收資源化效率等方面展開詳細(xì)研究工作。

以上是我的匯報(bào)內(nèi)容，感謝大家！