鉅大LARGE | 點擊量:441次 | 2022年09月01日
誰來爭搶鋰電回收市場蛋糕
新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入了快速成長期,整車產(chǎn)量逐年快速攀升,根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》要求,到2020年,我國純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量要超過500萬輛。受下游整車市場需求的帶動,處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的動力電池行業(yè)也駛?cè)肟燔嚨?,?jù)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示,2016年中國汽車動力電池產(chǎn)量30.8GWh,同比增長82%。
動力電池是新能源汽車的核心,在電池產(chǎn)量日益增加、產(chǎn)品大量投放市場的同時,一個不容忽視的問題已經(jīng)迫切擺在我們面前,那就是關(guān)于廢舊鋰電池的回收。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2016年我國動力電池的報廢量累計約為2-4萬噸,預(yù)計到2018年中國累計廢舊動力電池將達12.08GWH,累計報廢量將達到17.25萬噸。根據(jù)測算,2018年對應(yīng)的從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場規(guī)模將達到53.23億元,2020年這一市場可達101億元,而到2023年廢舊動力鋰電池市場規(guī)模將達250億元。
未來,廢舊動力鋰電池的回收將會形成一個十分龐大的市場。這不僅僅是因為動力鋰電池的保有量日益增加,也因為構(gòu)成鋰電池的成分和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,包括鋼/鋁殼、鋁集流體正極負載鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等、銅/鎳/鋼集流體負載碳、聚烯烴多孔隔膜、六氟磷酸鋰/高氯酸鋰的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等,如不加以回收,將會對環(huán)境產(chǎn)生很大影響。而回收后,通過技術(shù)提取,很多材料還可以被再次利用。出于環(huán)保和資源再利用方面的考慮,動力鋰電池的回收是十分必要的。
目前,動力電池回收主要采用兩種方式:一種方式是進行二次利用,即針對沒有報廢只是容量下降無法被電動汽車繼續(xù)使用的電池,采取將電池組拆包的方法,對模塊進行測試篩選,再將可用的電池重新組裝利用,如應(yīng)用到儲能領(lǐng)域等;另一種方式是對已經(jīng)報廢的動力電池進行拆解,回收可用材料并進行再利用。
一、二次利用
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%
當(dāng)前階段,電動汽車動力電池使用壽命的終點是以初始容量的80%來規(guī)定的。也就是說當(dāng)車輛跑了5到10年,動力電池即將報廢時,其實電池還是可以使用的,只不過電池的性能出現(xiàn)了一定的下降,如容量減少,內(nèi)阻增加等。目前比較常見的處理方法是把這些報廢電池繼續(xù)利用,在發(fā)電廠(配合風(fēng)能或太陽能發(fā)電使用效果更佳)作為儲能裝置使用,可以繼續(xù)用來削峰填谷,抑制噪聲等。
將報廢的鋰電池用來組建用于太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的蓄電系統(tǒng),是當(dāng)前比較熱門的應(yīng)用方向之一。在這方面,日本企業(yè)算是先行者,包括日產(chǎn)和住友合資的4REnergy、SHARP、NEC等企業(yè)在內(nèi)的多家日本公司,都在進行這種蓄電系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用,有的主要面向電力公司,有的主要面向家庭。下圖即是蓄電系統(tǒng)應(yīng)用在家庭住宅的一個例子。
之所以選擇將報廢電池應(yīng)用于太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的蓄電系統(tǒng),是因為太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受天氣因素影響較大,不太容易持續(xù)穩(wěn)定地提供電力。以太陽能發(fā)電為例,陽光充足的時候太陽能電池板能輸出很大的功率,但是晚上或是陰雨天的時候,輸出功率就會非常微小。電力企業(yè)通常不會把這種可能劇烈波動的電力直接連入電網(wǎng),而是先儲存到蓄電系統(tǒng),再由蓄電系統(tǒng)對外輸出穩(wěn)定的電力。
我們以日產(chǎn)Leaf的做法為例,日產(chǎn)在Leaf的電池容量降到70%的時候就將其“報廢”。Leaf的鋰電池,出廠時容量為24kWh,降到70%還能存儲16.8kWh,這樣的電池如果直接拿去拆解未免過于浪費,而其剩余的儲能空間基本能夠滿足蓄電系統(tǒng)的要求,從而很好的實現(xiàn)了二次應(yīng)用的價值。
我國早已開始實施風(fēng)能和光伏的綜合利用,在蓄電系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用方面有著巨大的市場空間。日本企業(yè)的做法,為我們今后在實現(xiàn)動力鋰電池二次利用方面提供了很好的經(jīng)驗。
二、拆解回收
目前拆解回收的處理方法主要有以下四種:
高溫冶金法:用高溫焙燒經(jīng)簡單機械破碎的鋰離子電池,篩分得到含有金屬和金屬氧化物的細粉體。高溫冶金法的工藝相對簡單,適合大規(guī)模處理,但是電池電解質(zhì)和其它成分燃燒易引起大氣污染。
濕法冶金法:將廢棄電池破碎后,用合適的化學(xué)試劑選擇性溶解,分離浸出液中的金屬元素。濕法冶金法的工藝穩(wěn)定性好,適合中小規(guī)模廢舊鋰電池的回收,但是成本較高,并且廢液需要進一步處理,否則也會產(chǎn)生環(huán)境污染。
物理拆解:將電池經(jīng)破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類后得到高含量物質(zhì),再進行下一步回收的過程。物理拆解法的工藝十分環(huán)保,不會對環(huán)境造成二次污染,但是其處理效率低并且耗時長。
聯(lián)合回收工藝:通過優(yōu)化,采用聯(lián)合回收工藝的方法,發(fā)揮各種基本工藝的優(yōu)點,盡可能提高回收的經(jīng)濟效益。
工信部2016年12月1日組織編制了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(征求意見稿)。意見稿鼓勵汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等通過多種形式,合作共建、共用廢舊動力蓄電池回收利用網(wǎng)絡(luò)。
面對鋰電池回收巨大的市場誘惑,以及電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)所必須承擔(dān)的社會責(zé)任,越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始著手進行布局動力電池回收領(lǐng)域。目前已開展動力電池回收的企業(yè)主要有深圳格林美、邦浦循環(huán)科技、贛鋒鋰業(yè)等。
中航鋰電已建成一條自動化鋰動力電池拆解回收示范線,該示范線可對鋰動力電池中的有價值材料進行最大化回收,其中銅鋁金屬回收率高達98%,正極材料回收率超過90%。這項技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平,被評為2016河南省重大專項并于近日獲得600萬元專項資金支持。此外,很多動力電池生產(chǎn)企業(yè)也已開始著手電池回收方面的技術(shù)、設(shè)備引進工作。
盡管如此,動力鋰電池回收在我國還處于剛剛起步的階段,在合理布局建設(shè)電池回收市場、完善回收網(wǎng)絡(luò)、提高正規(guī)渠道回收效率等方面,還需要各級政府給予更大的扶持力度。隨著環(huán)保和資源循環(huán)利用意識的不斷加強,以及整車及動力電池企業(yè)的積極介入,我國的電池回收產(chǎn)業(yè)終將會循著健康有序的良性軌道發(fā)展。