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前景广阔 谁来争抢锂电回收市场蛋糕?

2017-03-14 14:10:24 电池中国网

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,根据国务院发布的《节能与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电池行业也驶入快车道,据权威数据显示,2016年中国汽车动力电池产量30.8GWh,同比增长82%。

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动力电池是新能源汽车的核心,在电池产量日益增加、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,那就是关于废旧锂电池的回收。有数据统计,2016年我国动力电池的报废量累计约为2-4万吨,预计到2018年中国累计废旧动力电池将达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年废旧动力锂电池市场规模将达250亿元。

2016-2023年动力锂电池回收市场规模(亿元)

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未来,废旧动力锂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电池的保有量日益增加,也因为构成锂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,将会对环境产生很大影响。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,动力锂电池的回收是十分必要的。

目前,动力电池回收主要采用两种方式: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,内阻增加等。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,日本企业算是先行者,包括日产和住友合资的4R Energy、SHARP、NEC等企业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,有的主要面向电力公司,有的主要面向家庭。下图即是蓄电系统应用在家庭住宅的一个例子。

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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提供电力。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。电力企业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的锂电池,出厂时容量为24kWh,降到70%还能存储16.8kWh,这样的电池如果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。

我国早已开始实施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。日本企业的做法,为我们今后在实现动力锂电池二次利用方面提供了很好的经验。

二、拆解回收

目前拆解回收的处理方法主要有以下四种:

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电池的回收,但是成本较高,并且废液需要进一步处理,否则也会产生环境污染。

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。

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12月1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企业、电池生产企业、回收拆解企业与综合利用企业等通过多种形式,合作共建、共用废旧动力蓄电池回收利用网络。

面对锂电池回收巨大的市场诱惑,以及电池产业链企业所必须承担的社会责任,越来越多的国内企业开始着手进行布局动力电池回收领域。目前已开展动力电池回收的企业主要有深圳格林美、邦浦循环科技、赣锋锂业等。

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中航锂电已建成一条自动化锂动力电池拆解回收示范线,该示范线可对锂动力电池中的有价值材料进行最大化回收,其中铜铝金属回收率高达98%,正极材料回收率超过90%。这项技术处于国际领先水平,被评为2016河南省重大专项并于近日获得600万元专项资金支持。此外,很多动力电池生产企业也已开始着手电池回收方面的技术、设备引进工作。

尽管如此,动力锂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,还需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,以及整车及动力电池企业的积极介入,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。

文章标签: 动力电池技术 锂电池

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