舊電池都去哪了? 動力電池正在建立無限循環體系

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本站汽車5月25日報道 2020年,中國提出《新能源汽車產業發展規劃》,推動動力電池價值鏈發展,建立鈷、鎳等材料保障體系,實現到2025年新能源汽車銷量佔比20%,2035年達到50%的發展目標。這意味着會有越來越多的新能源汽車將會替代傳統燃油汽車的市場份額,也意味着動力電池產量將實現指數級躍升。

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與此同時,《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件》企業名單(第二批)公佈了22名新成員名單,自此具備動力電池回收資質企業名單從第一批5家躍升至27家,政策傾斜之勢一目瞭然。

●新能源汽車發展歷史回顧

我國新能源汽車自2014年開始大規模推廣應用以來,按照動力電池5至8年使用壽命推算,2020年前後將迎來首個動力電池報廢高峰。這正是此刻放出《新能源汽車產業發展規劃》指導意見的緣由。

數據顯示,2019年我國鋰動力電池累計退役量約爲8.4萬至12.4萬噸,2020年我國退役鋰電池累計約爲20萬噸。預計到2025年,中國動力鋰電池退役量超過73萬噸,其中70%可梯次利用,市場規模超過200億元。以此類推,鋰動力電池總數將不斷累積增長,建立完善可持續發展、可循環生產-回收體系勢在必行。

回收企業投入到動力電池拆解回收中,勢必要賺得合理利潤才能保證行業健康持續的發展下去。這是一個蓄勢待發的市場。隨着動力電池報廢量不斷增多,整個行業是否已經作好準備?

大衆技術專家分享動力電池循環策略

PS.上文提到幾個專業名詞,這裡作扼要說明。此外,在與大衆汽車技術專家交流過程中,就網友對於新能源電池回收過程中遇到的疑問進行溝通分享。

已被分解回收的金屬材料

Q1:什麼是城市礦山?什麼是優勢梯次利用?

衆所周知,生產動力電池離不開鎳、鈷、錳、鋰等貴金屬材料,這些原材料可以通過礦產開採獲得,但動力電池循環利用中,將貴金屬通過冶金分離提取,採用先進技術的高比例回收貴重金屬,將減輕對礦產資源的開採壓力,在城市資源中獲取金屬元素,這便是城市礦山的來源。

退役動力電池的利用有兩種形式

一是梯次利用,對廢舊動力電池進行必要的檢測、分類、拆分、修復或重組,將其應用至其他領域。如路燈、光伏儲能設備,甚至是電動助力自行車等慢速電動車的共享電池組等領域。

二是再生利用,對廢舊動力電池進行拆解、破碎、分選、材料修復或冶煉等處理,進行資源化利用。

動力電池結構模型

Q2:不通電池的應對策略是否一致

目前動力電池氛圍三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池這兩種主流方案,兩種電池在回收利用時存在一些差異。

磷酸鐵鋰電池因爲它的金屬成份主要是鋰、鐵,沒有太多的再生價值,但是因爲使用壽命長,梯次利用的價值比較高。 - 適合梯次利用

三元電池因爲含有鎳、鈷、鋰、錳,所以它的再生價值很高,但壽命相對短一點。 - 適合拆解再生

動力電池主要由四部分組成:正極、負極電解液以及隔膜,其他結構成分還有外殼材料和粘接劑

其中正極是動力電池的核心部件,也是拆解回收的目標,磷酸鐵鋰和三元材料就是電池正極材料。

原先市場主流的兩種電池方案技術成熟,可以通過機械手臂以高度自動化形式完成拆解,但如今新增加的比亞迪刀片電池,以及寧德時代CTP封裝電池完全顛覆過去電芯封裝方形電池組的模式,拆解難度尚無明確方案。

對於動力電池的回收方式,主要有火法冶金和溼法冶金,火法冶金主要以鎳和鈷爲主要對象,材料回收率僅爲50%左右,而溼法冶金的原材料回收率在95%以上,是未來主流技術方案。

Q3:回收企業與車廠是何種關係?

按照誰生產誰負責回收的原則,車廠需要委託回收企業完成報廢動力電池的分解回收工作,所以車廠將作爲回收企業的客戶身份進行商業合作

目前尚未建立完整的上下游合作生態,隨着大批動力電池淘汰,在政策引導下將建立着眼於未來長期可循環發展的汽車動力電池可循環使用的發展模式。

Q4:面對挑戰法規工藝、安全

動力電池回收行業的最大責任就是確保退役電池得到妥善處理,不得污染環境,爲此需要有一套規則來約束行業參與者。不過,目前出臺的相關政策還是引導爲主,很多企業遊離於監管之外。

此外,不同廠商生產的電池存在技術指標不開放,工藝標準繁雜不統一,拆解企業安全運輸、生產監管等諸多新挑戰。

未來,隨着上下游產業完善,法規監管健全。所有進入回收體系的動力電池均會按要求進行溯源,上傳國家溯源系統,經檢測不符合梯次利用或者不允許梯次利用的電池會直接進入電池包的拆解、電芯破碎工序,直至分解出有循環利用價值的原材料爲止。

動力電池模組

接下來我們來看看大衆汽車是如何規劃動力電池循環發展規劃的,隨着大衆ID.家族大批量國產上市,未來大衆汽車動力電池裝機量將會急劇增加,面對長遠的可持續發展,負責任的大廠,勢必要在電動車銷路拓展前,制定好完整的廢電池回收計劃。

參考大衆汽車在德國的薩爾茨吉特動力電池回收項目,大衆在華兩大夥伴正在攜手建立完整的動力電池循環體系。

在德國,大衆汽車採用高度自動化的機械製備和高效的溼法冶金方式回收電池,鎳、鈷、錳等原材料回收率在95%以上。

對於無法梯次利用的電池,會通過高度自動化的流程,對外殼和組件進行拆卸,電池系統被拆解成模組並進行粉碎。

電池模組被粉碎後,對粉碎顆粒進行乾燥並蒸發電解液中的水分。乾燥顆粒經過篩分,得到有價值的“黑色粉末”,包括鋰、鎳、錳、鈷和石墨的混合物。之後通過進一步的物理篩分,磁性金屬、非磁性金屬和塑料顆粒得到分離。

最重要的材料被分別裝袋,並運送到合作工廠,做進一步的再生和利用。隨後,大衆汽車的合作公司通過溼法冶金手段將其分離成單獨的原材料,可重新加工成電芯正極前驅體並用於電芯製造。

大衆汽車通過與符合國家資質的電池回收企業共同合作,打造動力電池生命週期產業鏈,並提供相應的技術支持

大衆技術專家分享動力電池循環策略

●資源有限、循環無限

中國作爲全球第一大汽車市場,同時也是電動汽車第一大市場,勢必會生產最大規模的動力電池,未來動力電池回收將面臨巨大挑戰,並且我們無法借鑑發達國家成功經驗。隨着退役電池的規模進一步擴大,推薦性標準有必要慢慢變成強制標準,這樣才更有利於行業規範發展。