鉅大LARGE | 點擊量：5047次 | 2021年04月08日
談談動力鋰離子電池回收的現(xiàn)狀與難點
近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)酵擴張，產(chǎn)量和利潤節(jié)節(jié)攀高，同時也帶來了一些潛在的麻煩。
從2018年開始，我國首批進入市場的新能源汽車鋰動力鋰離子電池將面對報廢回收的問題。據(jù)預測，2018年，我國動力鋰離子電池廢舊回收市場將初具規(guī)模，累計廢舊動力鋰離子電池超過12GWH、報廢量超過17萬噸，從中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場規(guī)模將超過53億元。到2020年，我國車用鋰離子電池累計報廢量將會達到20萬噸。隨著新能源汽車的發(fā)展和時間的推移，動力鋰離子電池回收的壓力會越來越大。而實際上，2015年報廢動力鋰離子電池累計為2~4萬噸，對應的電池回收率僅為2%，即0.04~0.08萬噸。以現(xiàn)有的回收能力，想要擔起未來20萬噸的重擔，無疑是杯水車薪。
政策：緊鑼密鼓，相繼出臺
2016年，國家工信部和發(fā)改委聯(lián)合公布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策》，政策明確了責任主體，即誰污染誰治理。這也就意味著動力生產(chǎn)公司和汽車制造商在動力鋰離子電池回收的問題上有著不可推卸的責任。
2017年一月，國務院辦公廳公布《生產(chǎn)者責任延伸制度推行方法》，確定對電器電子、汽車、鉛酸蓄電池和包裝物等4類產(chǎn)品執(zhí)行生產(chǎn)者責任延伸制度，逐步建立全國統(tǒng)一的汽車全生命周期信息管理體系，加強報廢汽車產(chǎn)品回收利用管理。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
2017年二月初，工信部、商務部、科技部聯(lián)合印發(fā)《有關加快推進再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，及開展新能源汽車動力鋰離子電池回收利用試點，建立完善廢舊動力鋰離子電池資源化利用標準體系，推進廢舊動力鋰離子電池梯級利用。
現(xiàn)狀：迫在眉睫，壓力重重
工信部數(shù)據(jù)顯示，2009-2016年上半年累計生產(chǎn)新能源汽車67.4萬輛。不遠的將來，這批新能源汽車的車用動力鋰離子電池將面對著回收窘態(tài)。
縱觀我國鋰離子電池回收現(xiàn)狀，市場上動力鋰離子電池的回收主體重要有回收小作坊、專業(yè)回收公司，缺乏以動力鋰離子電池生產(chǎn)公司或電動汽車公司為主體的回收體系。同時，國產(chǎn)動力鋰離子電池型號眾多、電池包結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，組裝工藝和技術千差萬別，拆包過程對生產(chǎn)線的整體技術要求非常高。而市場上的回收公司規(guī)模大小不一，工藝設備落后，也無法防止少數(shù)不具有回收資格的公司非法從事廢舊動力鋰離子電池回收。但假如交由依法注冊納稅的正規(guī)公司，取得資質(zhì)并按照國家標準排放，勢必會在回收價格上缺乏競爭力，盡管梯次利用在理論上是一種非常好的方法，但對目前的鋰離子電池來說卻很難實行。
如今，政策的出臺以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面對公司提出了強制措施，另一方面也給電池回收市場描繪出了未來無限好藍圖。出于多方考慮，一些公司紛紛開始布局。這其中不乏傳統(tǒng)回收公司、冶煉公司、材料公司、電池公司和新能源汽車公司等。然而回收行業(yè)有它的行業(yè)特性，僅憑借一腔熱血、缺乏技術沉淀，很難做得長遠。
難處：荊棘滿路，十面楚歌
盡管多方呼吁回收，然而實際走訪中，筆者發(fā)現(xiàn)很多一線城市的廢品回收站都不收購動力鋰離子電池。一些收廢品的小販表示：鉛酸電池我們會弄，直接拆開，里面的鉛極板就能賣錢。鋰離子電池，我們不了解怎么處理，不收。
市場是敏銳的，廢品站不收動力鋰離子電池，證明回收這種電池不賺錢。像傳統(tǒng)的塑料、紙張、金屬回收，從生產(chǎn)到回收到再利用，早就形成閉環(huán)。公司不要去找，便會自動送上門。動力鋰離子電池回收顯然還達不到傳統(tǒng)材料回收的閉合程度。從利潤角度，以回收處理1噸廢舊磷酸鐵鋰動力鋰離子電池的成本為8540元為例，再生材料的收益僅為8110元，實際虧損430元。
令回收陷入如此尷尬境況的原因，重要有以下幾方面。
首先是理論方面。動力鋰離子電池是新能源汽車的關鍵核心零部件，其回收處理的技術復雜程度比小型電池要高很多，涉及的專業(yè)技術學科也比較廣范，包括化學、材料工程、電化學、機械、車輛等學科，過去回收公司只要對電池行業(yè)有所了解，現(xiàn)在還要了解汽車行業(yè)?？蛻舻男枨蟾淖兞?，原來公司沉淀的基礎理論的東西也要提升。
二是動力鋰離子電池本身?；厥展臼盏降碾姵匕ǜ鞣N形態(tài)、尺寸、規(guī)格、封裝形式、設計工藝和串并聯(lián)成組形式，以及多樣化服役時間、應用車型和使用工況等諸多因素，使得拆解時涉及到多種封裝夾具，公司很難實現(xiàn)大規(guī)模批量化拆解，也給梯次利用帶來很大困難。同時動力鋰離子電池拆解還會涉及到重金屬、有機電解液等，這又會涉及環(huán)保方面問題，對動力鋰離子電池回收再利用而言，每個環(huán)節(jié)都至關重要。電池系統(tǒng)設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包和模組，導致電池拆解時極為不便。國內(nèi)大多依靠人工拆解，工人的技能水平直接影響著電池回收過程效率。同時由于電池包本身具有高能量，可能會出現(xiàn)短路、漏液等情況，進而造成起火或爆炸，導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。
三是梯次利用方面。退役的動力鋰離子電池，仍保持70%-80%的初始能量，假如直接拆解回收，會造成浪費。因此，目前理想的狀況是先將退役電池進行梯次利用，比如制成供家庭、移動電源、后備電源、應急電源等儲能設備。淘汰后再進行資源化回收利用。但實際操作中，要求電池成組后的外形、安裝、動力接口、信號接口以及各種協(xié)議、電壓等級等都必須統(tǒng)一起來。由于退役電池一致性差，品質(zhì)不高，缺乏安全性和穩(wěn)定性，在技術成熟前，尚不適宜梯次利用。
四是技術方面。從廢舊鋰離子電池中直接回收正極材料、負極材料、電解液、隔膜等高附加值的中間品商業(yè)化難度很大。而且在拆解過程中，不同類型電池制造和設計工藝的復雜性、串并聯(lián)成組形式、服役和使用時間、應用車型和使用工況的多樣性都會影響拆解復雜程度和安全性等。原來的傳統(tǒng)濕法冶煉和手工拆解技術解決不了動力鋰離子電池復雜的結(jié)構(gòu)所帶來的環(huán)保問題和安全問題，此外還有材料的定向合成問題。
五是商業(yè)模式的構(gòu)建。動力鋰離子電池回收體系比較復雜，涉及的汽車廠、電池廠等相關方比較多，且不同汽車廠家的動力鋰離子電池結(jié)構(gòu)差異較大，材料體系和應用載體也不同，其生命周期截止模式也不相同，加之鈷鎳鋰等戰(zhàn)略資源的國際化杠桿用途，使得動力鋰離子電池回收難以如法炮制其他回收模式。想要建立一個完善的回收體系，急需汽車公司、動力鋰離子電池公司、回收公司，以及政府部門的相互協(xié)作。
未來：提升技術，心存希望
動力鋰電回收行業(yè)還要相關政策加緊出臺，從國家層面制定動力鋰離子電池回收獎懲措施。盡管在環(huán)保這個基本國策的前提下，沒有哪個公司敢觸高壓線，哪怕只是應付監(jiān)管將廢舊電池在倉庫堆放起來，也能防止在無監(jiān)管狀態(tài)下的大規(guī)模二次污染。但在現(xiàn)階段，針對政策的不同執(zhí)行情況，還需通過財稅等多樣性的獎懲措施來推動動力鋰電回收工作的開展。
此外，著力動力鋰離子電池的回收再利用工作，要進一步完善動力鋰離子電池的標準化，并加大落實力度，還需完整記錄動力鋰離子電池在服役期間的運行數(shù)據(jù)。梯次利用的廠家可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，建立電池模組的壽命模型。
電池我國網(wǎng)認為，只有不停鉆研技術，提高金屬冶煉效率及降低成本，才有可能建立新的商業(yè)運營模式，為動力鋰離子電池回收行業(yè)創(chuàng)造利潤。關于動力鋰離子電池的梯次利用衍生產(chǎn)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阻礙。在產(chǎn)品的推廣和應用方面，要充分考慮客戶的現(xiàn)狀和訴求，多種商業(yè)運作方式相結(jié)合，在充分幫助客戶獲利的基礎上，獲得自己的利益?？沙浞纸梃b其他行業(yè)的一些成功相關經(jīng)驗，如分期付款、分時租賃、盈利后結(jié)算、托管運營、甚至免費供貨等后續(xù)增值服務，探索梯次利用方面的有效商業(yè)模式。
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，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。未來隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大、行業(yè)標準和法律法規(guī)的逐步健全，回收渠道和回收成本則將成為該產(chǎn)業(yè)競爭的核心。鋰金屬電池，也就是使用二氧化錳為正極材料，金屬鋰或其合金金屬為負極材料的電池；鋰離子電池，使用鋰合金金屬氧化物為正極材料，石墨為負極材料電池。
鋰金屬電池其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電，所以不屬于二次電池。關于新能源汽車來講，我們平時說的鋰離子電池，就是指鋰離子電池。
我們來看看鋰離子電池的工作原理，如下圖：
鋰離子電池重要由正極（含鋰化合物），負極（碳素材料），電解液，隔膜四個部分組成：
電池充電時，正極上鋰原子電離成鋰離子和電子（脫嵌），鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極，得到電子，被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中（插入）；
電池放電時，嵌在負極碳層中的鋰原子，失去電子（脫插）成為鋰離子，通過電解液，又運動回正極（嵌入）；
鋰離子電池的充放電過程，也就是鋰離子在正負極間不斷嵌入和脫嵌的過程，同時伴隨著等當量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多，充放電容量就越高。
分類
因正極材料不同，鋰離子電池重要分為：磷酸鐵鋰（LFP），鎳酸鋰（LNO），錳酸鋰（LMO），鈷酸鋰（LCO），以及鎳鈷錳酸三元鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸三元鋰（NCA），負極材料重要采用石墨碳材料。
各類型的化學成分，結(jié)構(gòu)以及重要性能比較如下：
基于上表，我們來理一理不同類型鋰離子電池在市場的應用情況。
先說說鈷酸鋰，作為鋰離子電池的鼻祖，當然也可能是作為動力鋰電池先試試水，最先用在特斯拉Roadster上，但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低，事實證明其并不適用作為動力鋰電池。為了彌補這個缺點，特斯拉運用了號稱世界上最優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)來保證電池的穩(wěn)定性。鈷酸鋰目前在3C領域的市場份額很大。
第二是錳酸鋰離子電池，重要最先由電池公司AESC提出，這個AESC來頭可不小，是日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司（NEC）的合資。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風，由于其價格低，能量密度中等，安全性也一般，具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何，也是正因為這種不溫不火的特性，其逐步被新的技術所替代。
接著是磷酸鐵鋰，作為比亞迪的主打，其穩(wěn)定好，壽命長，且具有成本優(yōu)勢，特別適用于要經(jīng)常充放電的插電式混合動力汽車，但其缺點是能量密度一般。
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