摘要：現(xiàn)階段動力鋰電池的回收利用主要包括梯次利用和資源再生兩種辦法，在《動力電池梯次利用迎“春風(fēng)” 行業(yè)將呈現(xiàn)“百花齊放”之勢》一文中，已經(jīng)對動力電池梯次利用、資源再生的定義以及動力電池梯次利用在電力系統(tǒng)儲能領(lǐng)域、通信基站、低速電動車的應(yīng)用進(jìn)行了梳理與介紹。本文將對梯次利用的技術(shù)壁壘、應(yīng)用阻礙和拆解回收技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為鋰動力電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

　　由于磷酸鐵鋰電池可循環(huán)次數(shù)較高，因此多通過梯次利用的方式以充分利用其剩余容量;而三元電池含有大量的鋰鈷鎳錳，回收收益較高，此外，考慮到其循環(huán)次數(shù)較低，梯次利用價值較小，因此更適合進(jìn)行拆解回收。

　　梯次利用處于發(fā)展初期 退役電池回收價格將成為關(guān)鍵影響因素

　　目前市場上不同廠商生產(chǎn)的鋰動力電池一致性較低，這給梯次利用帶來了很大阻礙。另外，在梯級利用時，鋰動力電池的內(nèi)阻、電壓、容量會在極低的循環(huán)次數(shù)內(nèi)出現(xiàn)猛跌，后期使用維護(hù)困難。整體而言，梯次利用的經(jīng)濟(jì)效益有待進(jìn)一步提升，國內(nèi)退役鋰動力電池的梯次利用還處于發(fā)展初期。

　　另外，目前梯次利用仍然存在兩大技術(shù)壁壘，離散整合和壽命預(yù)測技術(shù)(見圖1)，其中剩余壽命預(yù)測技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是全生命周期監(jiān)測，具體指的是通過大數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)平臺(見圖2)，對退役鋰動力電池進(jìn)行分析來獲得相關(guān)的大數(shù)據(jù)，從而決定是否進(jìn)入梯次利用市場。汽車生產(chǎn)企業(yè)和電池生產(chǎn)企業(yè)在這方面具備先天優(yōu)勢，但隨著新技術(shù)的發(fā)展和電池性能的快速提升，新電池的成本有望進(jìn)一步下降，汽車生產(chǎn)企業(yè)和電池生產(chǎn)企業(yè)的行動將很大程度受到退役電池回收價格的影響。

　　圖1 梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)

　　(信息來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))

　　圖2 梯次利用的大數(shù)據(jù)追溯數(shù)據(jù)平臺

　　(信息來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))

　　拆解回收以技術(shù)相對成熟的化學(xué)法為主 物理法的商業(yè)化尚需時日

　　通過對退役鋰動力電池進(jìn)行放電、拆解等(見圖3)，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍俅卫玫母呒冞^渡金屬和高純鋰鹽。退役鋰動力電池回收的核心在于電池包處理材料提取，拆解回收主要集中在對正極材料的回收上。目前鋰電回收方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。

　　圖3 動力電池拆解再生利用的流程

　　(根據(jù)公開信息整理)

　　物理法(又稱干法)包括火法、機(jī)械研磨法、機(jī)械破碎浮選法、水熱溶解沉淀法、有機(jī)溶劑溶解法等。其中火法(見圖4)是最常見的物理回收方法，工藝較為簡單，可以有效去除電池中的粘結(jié)劑和電解液，但能耗大，溫度過高時，鋁箔會被氧化生成價值較低的氧化鋁，導(dǎo)致收集困難。與此同時，高溫燃燒產(chǎn)生廢氣也會造成環(huán)境污染。

　　圖4 火法工藝流程圖

　　(信息來源：《動力鋰電池梯次利用及回收處理》)

　　與物理法有所區(qū)別，化學(xué)法(又稱濕法，見圖5)相對比較成熟，回收率比物理法高，但一般得到的是金屬氧化物，不能直接作為鋰電池正極材料，后續(xù)制備正極材料的工藝較為復(fù)雜且成本也更高。

　　圖5 廢鋰離子電池化學(xué)法回收流程圖

　　(信息來源：《動力鋰電池梯次利用及回收處理》)

　　表1為廢舊鋰電池拆解回收工藝，通過對物理法和化學(xué)法工藝流程的對比發(fā)現(xiàn)，物理法能夠直接對正負(fù)極材料、隔膜、電解液進(jìn)行回收，但物理法要求退役鋰動力電池采用的電解液、正極材料、負(fù)極材料等一致。但是實(shí)際應(yīng)用中鋰電池正極材料頗多，三元材料也包含111、522、811等多種型號。因此，目前行業(yè)主要以技術(shù)相對成熟的化學(xué)法為主，物理法的商業(yè)化尚需時日。

　　表1 廢舊鋰電池拆解回收工藝

　　(信息來源：《新材料產(chǎn)業(yè)》)

　　“回收+生產(chǎn)”具備重要的戰(zhàn)略意義 模式將得到進(jìn)一步推廣

　　根據(jù)電池種類的不同，采取的工藝流程也不同，需要注意的是任何一項環(huán)節(jié)的處理不當(dāng)，都可能造成安全隱患和二次污染。目前，國際上已經(jīng)有部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化處理退役鋰動力電池，鋰鈷鎳是主要的回收材料。表2為國外實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要廢舊電池回收企業(yè)。

　　回顧國內(nèi)，從技術(shù)支撐的角度來看，電池材料生產(chǎn)企業(yè)可利用本身對材料合成工藝的理解，深挖材料回收處理技術(shù)，優(yōu)勢更為明顯。事實(shí)上，格林美、邦普、贛鋒鋰業(yè)等開展鋰電回收業(yè)務(wù)的公司亦有正極材料等相關(guān)業(yè)務(wù)布局(見表3)。我國格林美、邦普循環(huán)等企業(yè)的工藝水平已經(jīng)達(dá)到國際水準(zhǔn)，其中，格林美是世界最大的鈷粉制造企業(yè)，超細(xì)鈷分國際市場份額超過20%，國內(nèi)市場份額超過50%，其已經(jīng)世界鎳粉品牌前三名。邦普循環(huán)的綜合回收率國內(nèi)第一，達(dá)到了98.58%。在上游原材料普遍漲價的背景下，通過“回收+生產(chǎn)”鎖定重要原材料價格具備重要的戰(zhàn)略意義，預(yù)計未來這種模式將得到進(jìn)一步推廣。

　　表2 國外實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要廢舊電池回收企業(yè)

　　(根據(jù)公開信息整理)

　　表3 我國代表企業(yè)回收工藝情況

　　(根據(jù)公開信息整理)

　　結(jié)語

　　目前動力電池的梯次利用還處于發(fā)展初期，為了退役電池回收價格將成為關(guān)鍵影響因素;而拆解回收主要以技術(shù)相對成熟的化學(xué)法為主，物理法的商業(yè)化尚需時日。從長遠(yuǎn)來看，先梯次利用，在拆解回收，才能將廢舊電池的經(jīng)濟(jì)效益最大化。從技術(shù)支撐的角度來看，電池材料生產(chǎn)企業(yè)可利用本身對材料合成工藝的理解，深挖材料回收處理技術(shù)，“回收+生產(chǎn)”模式優(yōu)勢更為明顯。