中國粉體網訊 通常情況下，新能源乘用車用鋰離子電池的有效壽命為7年左右，新能源商用車為5年左右。隨著我國新能源汽車產業的發展，早期新能源汽車搭載的動力電池也開始進入了大規模的退役期。中國汽車技術研究中心數據顯示，2020年國內累計退役的動力電池將超過20萬噸（約25GWh）。在未來幾年，退役動力電池數量還會呈現指數級增長，預計到2025年累計退役量約為131萬噸。在龐大的數量及未來指數級增長的趨勢下，規范的動力電池回收具有十足的必要性。
圖片來源：浙江省電力學會
從對環境保護層面看，退役動力電池非正規的回收渠道和落后的回收方式會對環境造成嚴重污染，對人類健康造成損害；從可持續發展層面看，采用先進技術的高比例回收鈷、鎳等貴重金屬，將減輕對礦產資源的開采壓力，有利于產業的可持續健康發展；另外，發展退役動力電池梯次利用，同時做好退役動力電池的環保處理，充分挖掘動力電池全生命周期的價值，打造全產業鏈的環保工業，有利于產業健康、有序發展。
▲動力電池回收體系
我國退役動力電池回收體系正在不斷完善，并明確了退役動力電池回收責任主體，各城市對退役動力電池回收利用政策也進行了積極探索，但在落實方面差距甚遠。為推進退役動力電池回收工作有序進行，2018年由工信部等七部委出臺了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，明確并規定了“生產者責任延伸制”，國內各大車企也紛紛與回收企業簽訂合作框架協議。此后，國家標準委又發布了《車用動力電池回收利用拆解規范》、《車用動力電池回收利用余能檢測》等國標，使退役動力電池回收向前邁進一大步。
▲電動汽車及動力電池生產企業為主力的報廢動力電池回收產業鏈
◆關于《車用動力電池回收利用拆解規范》
新能源汽車動力鋰離子電池體積龐大、結構復雜，不當的拆解容易帶來電解液泄漏、短路起火、甚至爆炸等安全隱患。《拆解規范》對廢舊動力鋰離子電池回收利用的安全性、作業程序、存儲和管理等方面進行了嚴格要求，在一定程度上處理行業性的發展難題，規范了我國車用動力鋰離子電池的回收利用及拆解、專業性技術及動力鋰離子電池回收體系。
◆關于《車用動力電池回收利用余能檢測》
◆梯次利用or拆解回收？
廢舊鋰離子電池能否用于梯次利用，主要是依據電池的剩余容量。當電池容量在 20%～80%時，可以進行梯次利用；而電池容量低于20%時，則對其拆解進行材料的回收。
針對目前中國使用數量巨大的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，退役的磷酸鐵鋰電池仍具有較好的循環性和安全性，因此對其先進行梯次利用，再進行資源的再生利用；而退役的三元鋰電池隨循環次數的增多容量呈現快速衰減趨勢，且安全性較 差，對其破碎、拆解和冶煉等，實現鎳、鈷、錳、鋰等資源的再生利用。
◆鋰電池濕法冶金回收
三元鋰電池中含有的鎳鈷錳等金屬元素含量遠高于原礦；磷酸鐵鋰電池雖不含鎳鈷錳等有價技術元素，但其鋰元素含量仍高于我國低品位鋰原礦；鈷酸鋰電池中鈷金屬比例含量比上述兩種電池多得多。貴重金屬價格的上漲及礦產資源的稀缺使得廢舊鋰離子電池回收的價值凸顯，回收效率高，較直接開采礦石的生產方式更具有成本優勢。
▲廢舊鋰離子電池各元素含量(質量分數) %
濕法冶金由于能耗較低、回收率高、產品純度高等特點，得到了廣泛關注，我國廢舊鋰離子電池回收行業主要以濕法回收技術為主。主要工藝步驟包括：
1）預處理過程，包括放電、拆解、粉碎、分選。通過自動化拆解成套工藝和裝備，實現精細化拆解及物料的高歸集率；
2）拆解后的塑料及鐵外殼回收；
3）采用酸/堿溶液將電極材料中的金屬元素浸出，通過萃取和沉淀的方法實現金屬的分離和純化，以金屬或其他化合物的形式加以回收。萃取是關鍵一步，將銅與鈷、鎳分離；銅進入電積槽進行電積產生電積銅產品；經萃取后的鈷、鎳溶液再進行萃取分離，這時經過結晶濃縮，直接得到鈷鹽和鎳鹽；或者經萃取分離的鈷、鎳分別進入電積槽中，得到電積鈷和電積鎳產品。
必須指出的是，目前已知的企業均是對包括LCO在內的NCM系正極材料/電池的回收。除再生修復和梯次利用之外，企業對LFP正極材料及其電池的回收無過多熱情，究其原因，在于現有的回收策略及方法的成本高，而產品的價值較低。在LFP擁有更好的經濟前景之前，它們不會成為回收企業的首選。
▲濕法冶金回收鈷酸鋰電池
◆鋰電池梯次利用
梯次利用是什么？舉個例子，例如將電池用在新能源汽車上，電池充滿電的時候是100%的能量，當電池使用一段時間后，電量會衰減，當電量衰減到80%的時候就不能使用在汽車上；從汽車上衰減下來的電池，電量從20%-80%的區間可以做梯次利用，例如應用在低速車、電動三輪車、電動摩托車、充電站儲能、火電站削峰填谷、基站備電、光伏等方面；電量在20%以下的電池可以認為完成了它的壽命周期，這時候就可以進行回收。
▲梯次利用動力電池分選成組流程
實現退役電池的梯次利用需要經過退役電池的性能檢測、可用電池的分選成組、重組電池的均衡性設計及壽命評估等過程，其中電池分類、充電曲線設計、壽命預估及性能參數監控等是該過程的技術難點。由于鋰電池模塊的壽命具有短板效應，即取決于模塊中性能最差的鋰電池，所以實際配置時需將一致性較高的多節鋰電池進行配組，以提高整體鋰電池模塊的壽命。然而，由于容量、自放電等參數和配組技術的不同都會影響電池的一致性，導致從各類電動汽車退役下來的鋰電池存在明顯的一致性差異，梯次利用的可靠性降低，相應的維護和利用成本增加。動力電池的梯次利用因為技術、逆向物流、成本、市場接受度等原因限制，并未發展起來，但各級政府、新能源車企、電池企業已經在制定相關研究計劃。
◆鋰電池回收龍頭企業
◆鋰電池回收“有市無貨”，產能為何大量閑置？
報廢體量不足：前景雖好，但現階段鋰電池的報廢體量卻比較“慘淡”。如上所述，2020年我國累計退役的動力電池只有20萬噸。“報廢的動力電池不僅有三元電池，還包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池等，其中比較受歡迎的只有價值相對較高的三元電池。但在20萬噸的總量中，三元電池占比僅為30%—40%，折算下來也就5、6萬噸的量，分散在全國各地，難以統一收集。”從事動力電池回收資源化利用的天奇股份的一位高管說到，“換句話說，這點報廢量根本不夠回收產線分。“
◆寫在最后
隨著中國新能源汽車產業的快速發展，未來將退役大量的鋰離子動力電池。隨著國家相關政策的頒布和實施，以及相關標準的制定與完善，將有效促進廢舊鋰離子電池的回收利用， 產生巨大的經濟和環境效益。
資料來源：
汽車頭條、中商產業研究院、鉅大LARGE、中國能源報、未來智庫
1.張淑英等.中國新能源汽車動力電池報廢量預測與對策建議
2.肖武坤等.中國廢舊車用鋰離子電池回收利用概況
3.鐘雪虎等.廢舊鋰離子電池資源現狀及回收利用
4.荊乾坤.典型鋰離子電池正極材料的濕法回收與再生基礎研究
5.楊陽.退役鋰電池梯次利用、容量衰減及回收流程研究
（中國粉體網編輯整理/長安）
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