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电池回收正迎风口,回收难度如何,现今技术状况怎样?

发布日期: 2022-08-11
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“未来五年,动力电池平均每年有近30GWh退役,预计到2026年累计退役量超过142.2GWh。2022年至2026年,动力电池企业累计退役量将达90GWh。”在2022世界动力电池大会上,中国工业节能与清洁生产协会新能源电池回收利用专业委员会副主任兼秘书长王震坡列出的一组数据让不少企业倍感 “兴奋”。 



近年来,随着新能源汽车市场的火热,被称为动力电池市场 “最后一公里”的回收市场也被视为一片新 “蓝海”。电池厂商、下游车企、上游的电池材料公司和锂矿企业纷纷入局,但随着 “蛋糕”不断做大,市场机制不成熟、回收体系尚不健全等问题也逐渐涌现出来。 万亿级的动力电池市场,是否真的能催生出千亿级动力电池回收市场?



1、电池回收“蛰伏”多年,政策不断加码


《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》对废旧动力蓄电池综合利用做了明确的规定。综合利用应遵循先梯次利用后再生利用的原则,提高综合利用水平。梯次利用是指对废旧动力蓄电池进行必要的检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次利用电池产品,使其可应用至其他领域的过程。再生利用是指对废旧动力蓄电池进行拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理,进行资源化利用的过程。



动力电池回收以后,需要对其剩余容量进行检测,判断其适用场景。一辆新能源汽车的电池包约500公斤,电池组有几十件。剩余储能效率较高的电池可以用于一些如外卖、快递行业使用的电动单车等低速车场景;储能效率稍低的可以做成储能电池,作为备用电源用于数据中心以及电信天线领域。对于剩余容量40%以下的动力电池,可以用作原材料回收。这类电池使用锂电池回收处理设备,通过破碎分选,从中提取镍、钴、锰等金属资源。我们的动力电池综合回收利用效率已超过95%。


 

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根据相关政策,锂电池产业链正在不遗余力地推动动力电池回收产业配套体系建设,而锂电池回收处理设备就是其中关键的一环。锂电池回收处理设备,锂电池回收再利用设备采用物理回收工艺,分为自动化拆解和回收再制造两个环节。自动化拆解是将废旧锂离子电池通过放电、拆解得到的电池内金属资源进行单独销售或二次处理。而拆解得到的电池芯包经过精细粉碎和分类等一系列手段,得到正极粉和负极粉等高价值的材料资源。回收再制造是通过将自动化分解中高价值的材料资源通过成分调整、材料修复等工艺进行电池再制造使用。



2、为何锂电池回收越来越受重视?



首先,这在环保层面上是必要的。



锂电池材料中具有金属元素,燃烧后会形成金属含量较高的“灰渣”,如果处理不当,会渗透到土壤中,导致水土污染。电池材料本身也容易与环境中的物质发生化学反应,像其中的钴、镍、铜、铝、锰等金属具有富集效应,会聚集在自然界的食物里,并通过食物停留在人体体内,危害身体健康等。



其次,我们要迎来一波动力电池“退役潮”了。随着新能源汽车发展,动力电池退役量也呈现出“指数级”的增长,让回收变得十分紧迫且重要。


此前,在2017年,我国的新能源汽车的年销量为77.7万辆,2021年达到330万量,而今年上半年的销量为260万量,同比增长近118%。对应的动力电池装机量则为44.5GWh、65GWh、71GWh、80GWh、226GWh和178GWh。



而动力电池使用寿命一般在5-8年左右,如果按照年份来算,2017年的新能源汽车将在今年开始退役。在今年年初时,工信部也表示:“中国将‘真正’迎来第一波动力锂电池的退役潮。”中国工业节能与清洁生产协会秘书长王震坡表示,未来5年,动力电池平均每年退役量将达到20GWh—30GWh或16万吨,到2026年时,累计退役量将超过142.2GWh或92.6万吨。



此外,动力电池回收的背后,是可观的经济价值。EVTank根据退役电池数量估计,到2026年中国废旧锂离子电池回收市场规模将达到943.2亿元。近年来,锂电池的需求增长导致上游金属原料价格出现爆发式的增长趋势。例如,锂就从2021年年初的5万元/吨,涨到了现在50万元/每吨,这使得通过回收电池提取的金属市场价也变得水涨船高。



只要材料的精度达到电池级标准,能用到动力电池制备中。通过回收电池提取的锂,就可以用在磷酸铁锂和三元锂电池生产中,在性能方面,与原材料制备的电池并无差异。而且,目前,锂盐价格依然居高不下,其产能扩张周期较长,产量大上升仍需要时间,通过回收动力电池来缓解锂原料的紧张也不失为良策。


从“碳中和”的角度,电池回收的意义十分重大。国家发展新能源汽车的目的是减少化石能源的使用,降低能耗水平,但目前制备锂电池的过程伴随着大量的碳排放,无论是开采锂矿,制备锂盐,还是生产电池所需正负极材料,电解液等产品,都需要大量能耗,甚至会排放污染气体。



即便将生产过程全部转为电力能耗,也并不“绿色”。一般每制备1Kwh(电池容量)的动力电池,需要消耗90Kwh(度)左右的电力,而目前电力系统中主要还是煤电等化石能源电力为主,绿色电力占比并不高。


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回收电池再利用,能从整体上降低电池产业的“能耗成本”,达到“低碳”发展的效果。



欧洲为此也制定了《新电池法》,对新能源汽车动力电池中的“钴、铅、锂、镍”四种金属的“再生原材料低占比”提出了相应的要求。法案指出,到2030年,动力电池中钴、铅、锂、镍再生原材料含量占比分别要达到12%、85%、4%、4%;到2035年则需要提升至20%、85%、10%、12%。



这意味着,未来中国动力电池厂商要想在欧盟开展业务,得保证电池生产所用的原材料,有一部分是来自回收再生渠道。



3、电池回收技术难不难?

在世界动力电池大会上,宁德时代与天齐锂业,就电池回收技术话题展开了争论。



宁德时代董事长曾毓群在世界动力电池大会上表示:"目前我们镍钴锰的回收率已经达到了99.3%,锂的回收率达到了90%以上。"



对于锂回收率达到90%以上的说法,天齐锂业相关人士直接质疑称"实验室应该能做到,但是商业上我个人还没见过"。



宁德时代则马上回应:"欢迎到广东邦普看先进量产技术。"



电池提取技术主要分为采用湿法工艺和干法工艺,回收过程较为复杂,无论哪种工艺都涉及到“拆解”和“提取”两个部分。“拆解”难度高的原因,一是基于安全性方面的考虑,电池结构组装首要满足其密封性、耐压性等,较少考虑后续的拆解是否简单容易等。像市场上新型的电池结构如“刀片电池、麒麟电池”等,也整体上提高了维修拆解的难度。


 

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二是每个电池企业的电芯级别、模组级别标准不一,电池封装技术也不同,这使得市场上的电池规格众多,很难形成较为统一的拆解技术,会给“收到退役电池不多,且规格又混乱”的企业带来了许多技术难题。



其次是“提取”难。通过精细拆解技术,需要将电池中的正负极材料、电解液、隔膜等7种材料分开,进行破碎预处理,采用物理机械法或高温热解法分选。或者直接进行溶解浸出,对不同物质分别采用化学沉淀、溶剂萃取,或离子交换方式进行提取。



具体的提取工艺设计起来非常繁杂,想要提高提取率,对化学添加剂剂量、温度变化等控制要求非常高。市场上许多小企业的提取手段也较为“粗鲁”,多为机械物理回收,金属的提取率甚至在50%以下,不仅成本高,也会造成二次浪费。



这也是让政府“头疼”的地方。



关于“拆解”与“提取”的难题,蜂巢能源高级副总裁张放南表示,可在电池设计端就考虑拆解的便利性,发展易拆解电池,从源头解决拆解难题,并提倡从电芯级别、模组级别做到标准化,最好整车整包(电池包)都做到统一。



四川省新能源汽车创新中心董事长华剑锋也表示:“只有从设计时就关注回收问题,才可能真正形成全生命周期管理”。



转载自:贤集网
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