废旧锂离子动力电池的拆解及梯次利用技术浅谈（1）

 

   众所周知,近年来受益于政策、补贴，我国新能源汽车呈现快速增长，进而导致动力锂电池的需求量和报废量不断增长；统计数据显示，2015年中国锂电池总产量47.13Gwh，其中，动力电池产量16.9Gwh，占比36.07%；消费锂电池产量23.69Gwh，占比50.26%；储能锂电池产量1.73Gwh，占比3.67%;到2020年动力锂电池的需求量达到125Gwh，报废量达32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量达到101Gwh，约20万吨；随着新能源汽车保有量的增长，动力锂电池的梯次利用和回收成为一个必须面对的问题；在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下，运营模式就显得尤为重要，这关乎成本和盈利等企业切身利益;目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局，运营模式也各有不同；新能源政策的出台以及新能源汽车产业的发展，一方面对公司提出了强制措施，另一方面也给电池回收市场描绘出了未来无限好蓝图;出于多方考虑，一些公司纷纷开始布局；这其中不乏传统回收公司、冶炼公司、材料公司、电池公司和新能源汽车公司等；然而回收行业有它的行业特性，仅凭借一腔热血、缺乏技术沉淀，很难做得长远；目前废旧锂离子动力电池的回收主要有梯次利用和拆解两种方式；其中梯次利用主要针对电池容量下降到原来的70%-80%无法在电动汽车上继续使用的电池，进行梯次利用，可以继续在其他领域，如电力储能、低速电动车、五金工具等作为电源继续使用一定的时间；拆解则主要针对电池容量下降到50%以下，该类电池无法继续使用，只能将电池破碎、分选(含湿法及干法二类工艺)；当前电池金属材料资源的供需不平衡正逐渐显现。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动力电池厂商2016-2017年纷纷扩大产能，尤其是三元电池的扩张，进一步提升了对钴的需求因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性;对企业而言，动力电池回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本;此外动力电池回收还与政府建设低碳经济和环境友好型社会密切相关；一般情况下，电动汽车的动力电池性能会随着充电次数的增加而衰减，当电池容量衰减至额定容量的80%以下时，动力电池就不适于应用在电动汽车上，这意味着其在电动汽车上的使用寿命终止;如果直接将电池淘汰，必将造成资源的严重浪费，同时也会导致环境污染;总体来说，随着动力电池技术进步和性能的提高，相关标准的逐步完善都利于其梯次利用;而动力电池梯次利用的经济性随着储能市场的发展及电池梯次利用规模化的应用也逐渐显现。

 

1、随着新能源汽车保有量的增长，动力锂电池的梯次利用和回收成为一个必须面对的问题。在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下，运营模式就显得尤为重要，这关乎成本和盈利等企业切身利益。目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局，运营模式也各有不同。

1）动力电池梯次利用的意义在于从电池原材料—电池—电池系统—汽车应用—二次利用—资源回收—电池原材料的电池全生命周期使用角度考虑，可以降低电池成本，避免环境污染。

2)针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法。

(1)一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用。

(2)另一种方式则是考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。

3)退役电池单体之间存在差异，尤其是均匀性上，有时候能量的衰减是非线性、断崖式的，就如同木桶理论——最短的木板起决定作用，最差的电池则决定了整 个储能系统的性能

4)目前我国动力电池回收处理技术发展较为成熟，但管理相对落后，阻碍了动力电池回收产业的发展。主要表现在：回收网络不健全，回收网络主要由中小回收公司组成，难以得到有效回收；回收企业规模较小，工艺水平不健全，较难保证资源回收效率；存在没有经营许可的企业非法从事废旧动力电池回收，带来安全和环保隐患。

5)据了解目前国内外对废旧锂离子电池的回收过程是：首先彻底放电，然后对电池进行拆解分离出正极、负极、电解液和隔膜等各组成部分，再对电极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂后进行萃取以实现有价金属的富集。

 

2、废旧锂离子动力电池回收利用的现状：纵观我国锂离子电池回收现状，市场上动力锂离子电池的回收主体重要有回收小作坊、专业回收公司，缺乏以动力锂离子电池生产公司或电动汽车公司为主体的回收体系。同时，国产动力锂离子电池型号众多、电池包结构不统一，组装工艺和技术千差万别，拆包过程对生产线的整体技术要求非常高。而市场上的回收公司规模大小不一，工艺设备落后，也无法防止少数不具有回收资格的公司非法从事废旧动力锂离子电池回收。但如果是取得资质且依法注册纳税的正规公司，按照国家排放标准严格执行电池回收工作，回收价格将必定缺乏竞争力，尽管梯次利用在理论上是一种非常好的方法，但对目前的锂离子电池来说却很难实行。池进行拆解并资源化回收利用。

3、废旧锂离子动力电池存在的危险性：储存的废电池具有潜在的危险性，却对环境不利，如果不能直接利用退役电池，就必须进行回收。退役电池中的废气矿物资源的回收可以带来重要的经济效益，减轻了对新矿物开采的需求，并对矿物自由供应链的脆弱环节和供应风险提供了弹性。对于大多数的回收过程，电池组至少拆卸到模块组。然而，与电池拆卸有关的危害也很多。从汽车上拆卸电池组需要进行人员的高压培训，使用绝缘工具以防止操作人员触电或者电池组短路。短路会造成快速放电，甚至热失控。热逃逸可能产生有毒的副产物。如果气体累积到一定程度，最终可能导致电池爆炸。由于电池包含有易燃电解液、有毒和致癌物性电解液添加剂，潜在有毒或致癌性的电极材料，所以电池也存在化学危险。

 

 

 

 

(末完/待续)