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旧电池都去哪了? 动力电池正在建立无限循环体系

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电动汽车的动力电池回收正处于生长期,还有许多未知需要从业者逐步探索。

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网易汽车5月25日报道 2020年,中国提出《新能源汽车产业发展规划》,推动动力电池全价值链发展,建立钴、镍等材料保障体系,实现到2025年新能源汽车销量占比20%,2035年达到50%的发展目标。这意味着会有越来越多的新能源汽车将会替代传统燃油汽车的市场份额,也意味着动力电池产量将实现指数级跃升。

与此同时,《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单(第二批)公布了22名新成员名单,自此具备动力电池回收资质的企业名单从第一批5家跃升至27家,政策倾斜之势一目了然。

●新能源汽车发展历史回顾

我国新能源汽车自2014年开始大规模推广应用以来,按照动力电池5至8年使用寿命推算,2020年前后将迎来首个动力电池报废高峰。这正是此刻放出《新能源汽车产业发展规划》指导意见的缘由。

数据显示,2019年我国锂动力电池累计退役量约为8.4万至12.4万吨,2020年我国退役锂电池累计约为20万吨。预计到2025年,中国动力锂电池退役量超过73万吨,其中70%可梯次利用,市场规模超过200亿元。以此类推,锂动力电池总数将不断累积增长,建立完善可持续发展、可循环的生产-回收体系势在必行。

回收企业投入到动力电池拆解回收中,势必要赚得合理利润才能保证行业健康持续的发展下去。这是一个蓄势待发的市场。随着动力电池报废量不断增多,整个行业是否已经作好准备?

PS.上文提到几个专业名词,这里作扼要说明。此外,在与大众汽车技术专家交流过程中,就网友对于新能源电池回收过程中遇到的疑问进行沟通分享。

Q1:什么是城市矿山?什么是优势梯次利用?

众所周知,生产动力电池离不开镍、钴、锰、锂等贵金属材料,这些原材料可以通过矿产开采获得,但动力电池循环利用中,将贵金属通过冶金分离提取,采用先进技术的高比例回收贵重金属,将减轻对矿产资源的开采压力,在城市资源中获取金属元素,这便是城市矿山的来源。

退役动力电池的利用有两种形式:

一是梯次利用,对废旧动力电池进行必要的检测、分类、拆分、修复或重组,将其应用至其他领域。如路灯、光伏储能设备,甚至是电动助力自行车等慢速电动车的共享电池组等领域。

二是再生利用,对废旧动力电池进行拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理,进行资源化利用。

Q2:不通电池的应对策略是否一致

目前动力电池氛围三元锂电池和磷酸铁锂电池这两种主流方案,两种电池在回收利用时存在一些差异。

磷酸铁锂电池因为它的金属成份主要是锂、铁,没有太多的再生价值,但是因为使用寿命长,梯次利用的价值比较高。 - 适合梯次利用

三元电池因为含有镍、钴、锂、锰,所以它的再生价值很高,但寿命相对短一点。 - 适合拆解再生

动力电池主要由四部分组成:正极、负极、电解液以及隔膜,其他结构成分还有外壳材料和粘接剂。

其中正极是动力电池的核心部件,也是拆解回收的目标,磷酸铁锂和三元材料就是电池正极材料。

原先市场主流的两种电池方案技术成熟,可以通过机械手臂以高度自动化形式完成拆解,但如今新增加的比亚迪刀片电池,以及宁德时代CTP封装电池完全颠覆过去电芯封装方形电池组的模式,拆解难度尚无明确方案。

对于动力电池的回收方式,主要有火法冶金和湿法冶金,火法冶金主要以镍和钴为主要对象,材料回收率仅为50%左右,而湿法冶金的原材料回收率在95%以上,是未来主流技术方案。

Q3:回收企业与车厂是何种关系?

按照谁生产谁负责回收的原则,车厂需要委托回收企业完成报废动力电池的分解回收工作,所以车厂将作为回收企业的客户身份进行商业合作。

目前尚未建立完整的上下游合作生态,随着大批动力电池淘汰,在政策引导下将建立着眼于未来长期可循环发展的汽车动力电池可循环使用的发展模式。

Q4:面对挑战:法规、工艺、安全

动力电池回收行业的最大责任就是确保退役电池得到妥善处理,不得污染环境,为此需要有一套规则来约束行业参与者。不过,目前出台的相关政策还是引导为主,很多企业游离于监管之外。

此外,不同厂商生产的电池存在技术指标不开放,工艺标准繁杂不统一,拆解企业安全运输、生产监管等诸多新挑战。

未来,随着上下游产业完善,法规监管健全。所有进入回收体系的动力电池均会按要求进行溯源,上传国家溯源系统,经检测不符合梯次利用或者不允许梯次利用的电池会直接进入电池包的拆解、电芯破碎工序,直至分解出有循环利用价值的原材料为止。

接下来我们来看看大众汽车是如何规划动力电池循环发展规划的,随着大众ID.家族大批量国产上市,未来大众汽车动力电池装机量将会急剧增加,面对长远的可持续发展,负责任的大厂,势必要在电动车销路拓展前,制定好完整的废电池回收计划。

参考大众汽车在德国的萨尔茨吉特动力电池回收项目,大众在华两大伙伴正在携手建立完整的动力电池循环体系。

在德国,大众汽车采用高度自动化的机械制备和高效的湿法冶金方式回收电池,镍、钴、锰等原材料回收率在95%以上。

对于无法梯次利用的电池,会通过高度自动化的流程,对外壳和组件进行拆卸,电池系统被拆解成模组并进行粉碎。

电池模组被粉碎后,对粉碎颗粒进行干燥并蒸发电解液中的水分。干燥颗粒经过筛分,得到有价值的“黑色粉末”,包括锂、镍、锰、钴和石墨的混合物。之后通过进一步的物理筛分,磁性金属、非磁性金属和塑料颗粒得到分离。

最重要的材料被分别装袋,并运送到合作工厂,做进一步的再生和利用。随后,大众汽车的合作公司通过湿法冶金手段将其分离成单独的原材料,可重新加工成电芯正极前驱体并用于电芯制造。

大众汽车通过与符合国家资质的电池回收企业共同合作,打造动力电池生命周期产业链,并提供相应的技术支持。

●资源有限、循环无限

中国作为全球第一大汽车市场,同时也是电动汽车第一大市场,势必会生产最大规模的动力电池,未来动力电池回收将面临巨大挑战,并且我们无法借鉴发达国家成功经验。随着退役电池的规模进一步扩大,推荐性标准有必要慢慢变成强制标准,这样才更有利于行业规范发展。

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