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前景广阔 谁来争抢锂电回收市场蛋糕?

时间:2022-01-14 09:00:03       点击数: 0

新能源汽车产业进入了快速成长期,整车产量逐年快速攀升,根据国务院公布的《节能和新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》要求,到2020年,我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量要超过500万辆。受下游整车市场需求的带动,处于产业链上游的动力锂电池行业也驶入快车道,据权威数据显示,2016年我国汽车动力锂电池产量30.8GWh,同比上升82%。

 

动力锂电池是新能源汽车的核心,在电池产量日益新增、产品大量投放市场的同时,一个不容忽视的问题已经迫切摆在我们面前,那就是有关废旧锂离子电池的回收。有数据统计,2016年我国动力锂电池的报废量累计约为2-4万吨,预计到2018年我国累计废旧动力锂电池将达12.08GWH,累计报废量将达到17.25万吨。根据测算,2018年对应的从废旧动力锂离子电池中回收钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属所创造的回收市场规模将达到53.23亿元,2020年这一市场可达101亿元,而到2023年废旧动力锂离子电池市场规模将达250亿元。

 

2016-2023年动力锂离子电池回收市场规模(亿元)

 

未来,废旧动力锂离子电池的回收将会形成一个十分庞大的市场。这不仅仅是因为动力锂离子电池的保有量日益新增,也因为构成锂离子电池的成分和结构较为复杂,包括钢/铝壳、铝集流体正极负载钴酸锂/磷酸铁锂/镍钴锰酸锂等、铜/镍/钢集流体负载碳、聚烯烃多孔隔膜、六氟磷酸锂/高氯酸锂的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等,如不加以回收,将会对环境出现很大影响。而回收后,通过技术提取,很多材料还可以被再次利用。出于环保和资源再利用方面的考虑,动力锂离子电池的回收是十分必要的。

 

目前,动力锂电池回收重要采用两种方式:一种方式是进行二次利用,即针对没有报废只是容量下降无法被电动汽车继续使用的电池,采取将电池组拆包的方法,对模块进行测试筛选,再将可用的电池重新组装利用,如应用到储能领域等;另一种方式是对已经报废的动力锂电池进行拆解,回收可用材料并进行再利用。

 

一、二次利用

 

当前阶段,电动汽车动力锂电池使用寿命的终点是以初始容量的80%来规定的。也就是说当车辆跑了5到10年,动力锂电池即将报废时,其实电池还是可以使用的,只不过电池的性能出现了一定的下降,如容量减少,内阻新增等。目前比较常见的处理方法是把这些报废电池继续利用,在发电厂(配合风能或太阳能发电使用效果更佳)作为储能装置使用,可以继续用来削峰填谷,抑制噪声等。

 

将报废的锂离子电池用来组建用于太阳能发电、风力发电的蓄电系统,是当前比较热门的应用方向之一。在这方面,日本公司算是先行者,包括日产和住友合资的4REnergy、SHARp、NEC等公司在内的多家日本公司,都在进行这种蓄电系统的研发和应用,有的重要面向电力公司,有的重要面向家庭。下图即是蓄电系统应用在家庭住宅的一个例子。

 

之所以选择将报废电池应用于太阳能发电和风力发电的蓄电系统,是因为太阳能发电和风力发电受天气因素影响较大,不太容易持续稳定地供应电力。以太阳能发电为例,阳光充足的时候太阳能电池板能输出很大的功率,但是晚上或是阴雨天的时候,输出功率就会非常微小。电力公司通常不会把这种可能剧烈波动的电力直接连入电网,而是先储存到蓄电系统,再由蓄电系统对外输出稳定的电力。

 

我们以日产Leaf的做法为例,日产在Leaf的电池容量降到70%的时候就将其"报废"。Leaf的锂离子电池,出厂时容量为24kWh,降到70%还能存储16.8kWh,这样的电池假如直接拿去拆解未免过于浪费,而其剩余的储能空间基本能够满足蓄电系统的要求,从而很好的实现了二次应用的价值。

 

我国早已开始实行风能和光伏的综合利用,在蓄电系统建设和应用方面有着巨大的市场空间。日本公司的做法,为我们今后在实现动力锂离子电池二次利用方面供应了很好的相关经验。

 

二、拆解回收

 

目前拆解回收的处理方法重要有以下四种:

 

高温冶金法:用高温焙烧经简单机械破碎的锂离子电池,筛分得到含有金属和金属氧化物的细粉体。高温冶金法的工艺相对简单,适合大规模处理,但是电池电解质和其它成分燃烧易引起大气污染。

 

湿法冶金法:将废弃电池破碎后,用合适的化学试剂选择性溶解,分离浸出液中的金属元素。湿法冶金法的工艺稳定性好,适合中小规模废旧锂离子电池的回收,但是成本较高,并且废液要进一步处理,否则也会出现环境污染。

 

物理拆解:将电池经破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类后得到高含量物质,再进行下一步回收的过程。物理拆解法的工艺十分环保,不会对环境造成二次污染,但是其处理效率低并且耗时长。

 

联合回收工艺:通过优化,采用联合回收工艺的方法,发挥各种基本工艺的优点,尽可能提高回收的经济效益。

 

工信部2016年十二月一日组织编制了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(征求意见稿)。意见稿鼓励汽车生产公司、电池生产公司、回收拆解公司和综合利用公司等通过多种形式,合作共建、共用废旧动力蓄电池回收利用网络。

 

动力锂离子电池回收在我国还处于刚刚起步的阶段,在合理布局建设电池回收市场、完善回收网络、提高正规渠道回收效率等方面,还要各级政府给予更大的扶持力度。随着环保和资源循环利用意识的不断加强,以及整车及动力锂电池公司的积极介入,我国的电池回收产业终将会循着健康有序的良性轨道发展。

 

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