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行业新闻

动力电池的回收利用方式及特点

  如果让很多人说不买电动车的理由,那排在第一的一定是电池成本太高。电池不仅在整车成本中占比高;一旦损毁,维修成本很高;电池的折旧,也让电动车不够保值。

  如果能解决电池成本问题,显然对与推广电动车是具有极大的促进作用。除了有利于提高新能源车的渗透率,电池回收还有国家的能源安全战略息息相关。上次写的《锂资源对新能源汽车产业的影响到底有多大?》(视频),最后说到,电池回收这项技术可以让中国对锂资源的需求至少降低一个数量级。

  电池回收,真的有这么神奇吗?

  Part 1

  动力电池回收的诉求

  ● 回收动力电池的原因之一:废旧电池越来越多

  随着中国新能源汽车的发展,中国动力电池累计装机已超 530GWh;动力电池的性能会随着充电次数的增加不断衰 减,当电池容量衰减到总容量的 80%时(最低到70%以后)动力电池将退出应用路线。

  2021 年我国动力电池装机量达到 154.5GWh,2022年1-10月中国的装机量为224.2GWh,截至今年 10 月底我国动力电池累计装机量已达600GWh以上。

  ● 回收动力电池的原因之二:环保和经济性

  ◎ 环保方面:动力电池中有大量钴、镍等金属,以及氟化物、塑料隔膜等物质,这些物质 如果不经过合理处理而直接放置在自然环境中,会对环境造成非常严重的伤害。

  ◎ 经济效益方面:退役的动力电池中大量的钴、镍、锂以及其他稀有金属,并不会随着动力电池使用寿命的终 结而消失,这些金属材料仍具有较好的经济价值。

  将废旧动力电池进行回收后,通过拆解、分离、提纯等加工,可再次用来生产 动力电池或者其他产品,进而可充分利用此类有价金属,实现经济效益最大化。

  总结来说就是,废旧电池规模较大且增长较快,所面临的环保压力和废旧电池所蕴含的经济效益每年都在快速提升,电池回收势在必行。霍克蓄电池也是存在回收利用的问题。

  Part 2

  动力电池怎么回收?

  电池回收按后续的利用方式不同,主要分为两种方式:梯次再利用和拆解回收。

  ● 梯次再利用

  动力电池退役后,以电池包或模块、单体的形式再次应用到储能电站、光 储系统、通信基站以及低速电车等性能要求低于电动汽车的场景的过程。

  这样的处理方式,虽然看上去可以提高电池的利用价值,实现电池全生命周期的价值最大化,但是目前的批量有限,制造成本并不低。

  这是因为梯次利用的电池来源五花八门,现在很难管理成相同寿命,对于长期使用用户来说很难做到标准化。

  ● 拆解回收

  拆解回收是指通过物理回收、湿法回收或者火法回收等工艺,再次利用退役动力电池中的锂、钴、镍、锰、铝箔以及铜箔等有价值的材料,这是目前全球范围内比较行得通的电池回收方案。简单来说,拆解就是把电池一顿暴力操作,还原成原材料使用了。

  Part 3

  拆解回收的方法

  拆解主要分成以下这么几步:

  ● 第一,电池拆解和粉碎

  1)把电池包从车上拆解下来,然后把电放完

  2)把电池包打开,然后分门别类进行拆解

  3)把电池模组进行粉碎化处理

  在这个处理过程中,主要把电池内的金属外壳、电极材料等分离出来。通过机械拆解获得废电解液、螺母垫片、正负极导电柱电池芯包、铝合金外壳和橡胶塑料等。再对拆解获得的电池芯包进行进一步粉碎分选(过筛、磁选分离、精细粉碎等), 进而获得正负极粉、铝粉、铜粉等有价金属。这些金属可以被直接再制造。

  ● 第二,材料回收工艺

  我们知道电池里面有价值的部分,包括正极、负极、集流体和电解液,回收的目标是把电池无害化处理,并且把有价值的金属处理好。简单来说,这里的材料处理回收主要包括物理回收、化学回收以及生物回收工艺,化学回收工艺主要包含火法回收工艺和湿法回收工艺。

  ◎火法回收

  通过将电极活性材料高温煅烧处理,从而将电极中的金属元素以金属 或合金的形式回收利用的回收工艺。 将电极材料部分放入干电弧炉内高温处理,通常高温煅烧处理温度超过 1000°C,筛选得到含有金属和金属氧化物的细粉状材料,新生成的合金可通过湿法回收工艺进一步拆解回收。

  ◎ 湿法回收

  用强无机酸把材料浸出到出来,经过浓缩及提纯等 程进而生成金属盐或其他产物的回收工艺,目前回收废旧电池最常用的方法。

  ◎ 石墨负极材料回收工艺

  通过热处理、浸出或研磨浮选的方式来回收,高温熔炼和筛分工艺之后,石墨才能继续用。

  目前全球范围内,各种回收方法都在不断提高,我们看到各种材料回收率越来越高,都往90%方向走。欧盟有要求,将来的动力电池就是要用一定比例的回收材料才能使用。比如,大众汽车的试点阶段将从一个适度的目标开始——每班回收5批电池。每年的容量将达到3600批电池。每批电池400公斤,回收材料约1500吨。

  Part 4

  谁来回收?

  上面的方法看上去很好,但为什么目前回收并没有大规模铺开呢?因为这个商业模式还得先搞清楚一个问题,就是:谁来进行回收?

  目前参与回收的商业主题有整车企业、电池企业、原材料企业。

  ● 整车企业

  动力电池先于电动汽车 报废时,维修或更换的电池由整车企业承担电池回收责任,整车企业将电池交至动力电 池处理单位的回收模式。整车企业建立电池回收网 络,利用旗下 4S 店等渠道从 C 端回收退役电池。

  ● 电池企业

  动力电池生产商环境责任扩展到电池的整个生命周期中,电池的生产、使用、回收以及报废处置等过程。退役的动力电池沿新品电池的物流路线逆向返回。电池企业通常以建立战略联盟、参股 等形式参与材料企业、第三方回收机构合作。

  ● 锂电材料企业

  锂电材料企业为主导,通过回收废弃电池中锂、钴、镍等关 键有价材料资源,形成产业闭环,从而实现降本的商业模式。材料企业向产业链下游延伸至回收,拓宽其在钴资源等原材料 供应渠道,保障资源维稳及成本掌控。“电池回收-原料再造-材料再造-电池 包再造-新能源汽车服务”的新能源全生命周期价值链开展业务布局。

  但是我们看到这里最难的还是,这三个主体都要先回答:别人为什么要把包含几万块电池金属价值的电池交给你呢,这些钱是买电池的时候就付了的。

  小结:可以看到,通过电池回收,能充分地把废旧电池的最后一点利用价值榨干抹尽,既能实现环保的要求,又有巨大的经济效益;还能更好地促进新能源汽车发展。但是如何解决好电池回收和消费者权益补偿,这是很关键的事情,也能很好地解决国家的能源安全问题。

  目前来说,电池回收的话题在业内也十分的火热。但要走到商业化,要探索的事情还有很多。