于冰潔 白瑋佳

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，中國(guó)·河北 保定 071000

廢舊動(dòng)力電池的回收與再利用是中國(guó)的一個(gè)新興行業(yè)。目前，正處于市場(chǎng)萌芽階段，市場(chǎng)相對(duì)廣闊。雖然近些年國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了有關(guān)電池回收的政策來(lái)保證中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展，但是在具體實(shí)施方面還有待提高。近些年來(lái)，新能源產(chǎn)業(yè)得到光速發(fā)展的同時(shí)，車(chē)企數(shù)量不斷增加，動(dòng)力電池產(chǎn)量越來(lái)越大，廢舊動(dòng)力電池?cái)?shù)量也相應(yīng)的越來(lái)越大。但是，目前中國(guó)在廢舊動(dòng)力電池的回收處理方面仍處于探索階段，廢舊電池的回收網(wǎng)絡(luò)以及處理系統(tǒng)仍不完善。雖然廢舊動(dòng)力電池回收前途好，但仍有不少待解決的問(wèn)題。只有國(guó)家政策真正落實(shí)，高效率的電池回收方式才能開(kāi)展起來(lái)。

廢舊動(dòng)力電池；回收；新能源

1 動(dòng)力電池簡(jiǎn)介

動(dòng)力電池是指為新能源電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)列車(chē)等交通工具提供動(dòng)力的蓄電池，主要種類(lèi)分為鉛酸電池、鎳氫電池、燃料電池等，其優(yōu)勢(shì)是有超長(zhǎng)壽命、使用安全且大容量。動(dòng)力電池與普通電池主要差別在于電池的工作效率，與普通電池相比，動(dòng)力電池的放電功率更大，比能量值更高。論文中我們研究側(cè)重點(diǎn)是主要為新能源電動(dòng)汽車(chē)提供能源的動(dòng)力電池，磷酸鐵鋰電池和三元電池是中國(guó)新能源汽車(chē)目前主要采用的動(dòng)力蓄電池。磷酸鐵鋰電池是由磷酸鐵鋰作為正極材料，電池原料的價(jià)格相對(duì)較低，磷酸鐵鋰的生產(chǎn)資源較為廣泛，安全性也高于普通電池，并且使用年限也較長(zhǎng)，充電快，可適應(yīng)較多的工作溫度，可以應(yīng)用的工作領(lǐng)域較多。鎳鈷錳酸鋰是三元電池的正極材料，由于正極材料的自身性質(zhì)，導(dǎo)致電池能量密度比較高，和正常的鈷酸鋰電池相比循環(huán)性能較高、電池容量也較大。同時(shí)，由于材料本身化學(xué)性質(zhì)具有高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，使電池在高溫工作時(shí)安全性得不到保障，對(duì)環(huán)境的酸堿性也有要求，酸性過(guò)高容易使單體脹氣，危險(xiǎn)性較高，成本也較高。

2 廢舊動(dòng)力電池回收利用

據(jù)研究預(yù)測(cè)，隨著新能源汽車(chē)的更新?lián)Q代，動(dòng)力電池將在2020年將迎來(lái)報(bào)廢潮，動(dòng)力電池的報(bào)廢量將達(dá)到24.8萬(wàn)t。若廢舊電池長(zhǎng)期被擱置得不到及時(shí)的回收處理，將會(huì)嚴(yán)重影響到環(huán)境，使環(huán)境受到嚴(yán)重污染。多種礦物資源在造成嚴(yán)重的浪費(fèi)的同時(shí)也會(huì)造成極大的安全隱患。近些年來(lái)，廢舊動(dòng)力電池給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，國(guó)家對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題愈來(lái)愈重視。從商業(yè)角度來(lái)看，廢舊動(dòng)力電池回收再利用企業(yè)的發(fā)展?jié)摿^大，市場(chǎng)前景也非常廣闊[1]。

動(dòng)力電池的使用壽命周期可以分為生產(chǎn)、利用、梯次利用、材料回收、分解再生產(chǎn)這五部分從電動(dòng)汽車(chē)上報(bào)廢下來(lái)的動(dòng)力電池雖然化學(xué)活性降低，無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的消耗，但是動(dòng)力電池本身僅僅消耗了20%～30%的能量，基本上沒(méi)有改變內(nèi)部的化學(xué)成分，仍有50%以上的能量可以繼續(xù)得到利用。若將這種形態(tài)下的動(dòng)力電池進(jìn)行拆解回收，會(huì)造成大部分的能量浪費(fèi)。目前，拆解回收和梯次利用是對(duì)廢舊電池回收處理較為有效的兩種方法，使用也最為廣泛將新能源汽車(chē)上報(bào)廢下來(lái)的廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用，直到不具有利用價(jià)值時(shí)再進(jìn)行拆解回收，是對(duì)動(dòng)力電池的最大限度地利用。

2.1 梯次利用

報(bào)廢的動(dòng)力電池會(huì)根據(jù)自身性質(zhì)和所含容量的不同而有不同的處理方式。對(duì)于可用容量低于80%的廢舊動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，較為節(jié)約和高效的處理方法是梯次利用。梯次利用指的是將廢舊的動(dòng)力電池用在儲(chǔ)能或者其他領(lǐng)域上作為電能的載體，延長(zhǎng)電池的使用壽命，使其價(jià)值得到最大的利用，減少能量的浪費(fèi)，同時(shí)解決大量電池報(bào)廢后而導(dǎo)致的環(huán)境污染和回收利用問(wèn)題。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)是梯次利用廣泛的產(chǎn)業(yè)之一。

主要步驟：首先集中回收廢舊的動(dòng)力電池，將電池組通過(guò)物理手段進(jìn)行拆解，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，將還能繼續(xù)工作的電池單體篩選出來(lái)，將拆分后的電池單體重新組成一個(gè)新的電池組，再進(jìn)行系統(tǒng)集成與運(yùn)行維護(hù)，最終應(yīng)用到可以利用的領(lǐng)域。例如，通信基站、路燈等。

近幾年來(lái)，隨著電池拆解重組的生產(chǎn)線升級(jí)，電池的管理系統(tǒng)越來(lái)越成熟，梯次利用難度也在逐漸減小。

2.2 拆解回收

拆解回收是指將不能再繼續(xù)提供能量的動(dòng)力電池集中回收并拆解，動(dòng)力電池中包括了許多稀有金屬，將這些價(jià)值金屬提取出來(lái)，會(huì)大大的降低資源浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題也有所緩解。動(dòng)力電池通過(guò)特定的回收工藝回收電池中的化學(xué)物質(zhì)，將這些有再利用價(jià)值的材料進(jìn)行再加工，得到新的動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，動(dòng)力電池中正負(fù)極材料、電解液、鋁合金外殼、隔膜等成本占比最高，其中三元電池中的正極材料占比成本已達(dá)到了40%，磷酸鋰鐵電池正極材料成本占比也在30%左右，這兩類(lèi)電池都具有很大的回收價(jià)值。

2.2.1 物理回收工藝

物理回收法指的是將無(wú)法為能源汽車(chē)提供足夠動(dòng)力的電池集中拆解，然后將拆解后的電池進(jìn)行粉碎、過(guò)篩、磁選分離、精細(xì)粉碎等過(guò)程，從而分類(lèi)選出可再次利用的物質(zhì)進(jìn)行回收。磷酸鋰鐵電池更適合采用物理回收法進(jìn)行回收，這種方法污染小、成本低、回收收益高，但是技術(shù)不是很成熟，只有將少數(shù)的企業(yè)采用此種方式。

2.2.2 濕法回收工藝

濕法回收法指的是將廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行預(yù)處理后經(jīng)過(guò)放電、拆解、粉碎等步驟，將其熱熔于酸堿溶液中來(lái)完成酸浸出、堿浸出，隨后采用萃取、離子交換法、電沉積等分離方式，將有利用價(jià)值的金屬元素進(jìn)行回收再利用。目前，濕法回收技術(shù)是中國(guó)大部分廢舊動(dòng)力電池回收企業(yè)的首選技術(shù)，但這種方法的缺點(diǎn)在于回收過(guò)程中會(huì)使用腐蝕性溶液，如鹽酸，這會(huì)一定程度上影響到環(huán)境的健康并且成本較高，但由于回收效果較好，所以市場(chǎng)前景較為廣闊。

2.2.3 火法回收工藝

火法回收法指的是將廢舊電池集中放電后區(qū)分出不同種類(lèi)的電池，通過(guò)振動(dòng)磁選將金屬外殼和電極材料分離出來(lái)，然后將分離出的電極材料放到干點(diǎn)弧爐內(nèi)完成高溫處理，最終經(jīng)過(guò)篩選出能繼續(xù)使用的金屬和金屬氧化物等?；鸱ɑ厥展に嚂?huì)產(chǎn)生許多廢棄廢渣，污染環(huán)境，難以處理。

3 政策支持

近些年，新能源汽車(chē)行業(yè)在中國(guó)發(fā)展成果顯著，動(dòng)力電池回收的必要性也受到了越來(lái)越高的重視，因此國(guó)家陸續(xù)發(fā)布來(lái)不少動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策，來(lái)最大化利用動(dòng)力電池，合理高效地回收廢舊動(dòng)力電池。

（1）工信部等七部委在2018年2月聯(lián)合發(fā)布《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。

（2）工信部等七部委在2018年3月聯(lián)合發(fā)布《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)實(shí)施方案》。

（3）工信部等五部委、質(zhì)檢總局、能源局在2018年7月聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于做好新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作的通知》。

（4）工信部在2018年9月發(fā)布《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》。

（5）工信部在2019年11月發(fā)布了《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)指南》。

近幾年，廢舊動(dòng)力電池越來(lái)越受到國(guó)家和社會(huì)的重視，政府也發(fā)布了多項(xiàng)有關(guān)動(dòng)力電池回收的政策文件。在政策利好的情況下，動(dòng)力電池行業(yè)只有真正落實(shí)各項(xiàng)國(guó)家政策，不斷地升級(jí)回收技術(shù)，積極尋求企業(yè)之間的合作，才能真正營(yíng)造健康發(fā)展的行業(yè)氛圍，實(shí)現(xiàn)電池回收行業(yè)窘境的突破，從而為新能源汽車(chē)行業(yè)的持久發(fā)展保駕護(hù)航。

4 現(xiàn)狀與建議

4.1 現(xiàn)狀

4.1.1 可回收量少

實(shí)際生活中的廢舊動(dòng)力電池大多數(shù)都留在了消費(fèi)者手中，由于在生活中沒(méi)有較集中的廢舊電池回收地點(diǎn)，大家對(duì)廢舊動(dòng)力電池回收的重要性也不是很了解，大量的廢舊電池被隨意丟棄，得不到妥善的回收。能被回收到的電池大多數(shù)是在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到出廠要求的、倉(cāng)庫(kù)中長(zhǎng)期囤積的，真正從新能源汽車(chē)上退役下來(lái)的動(dòng)力電池的回收率少之又少。

4.1.2 電池整體的回收體系不健全，回收產(chǎn)業(yè)仍然處于起步階段

2016年，工信部和發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策》，文件指出了廢舊動(dòng)力電池回收的責(zé)任主體，還指出電池生產(chǎn)企業(yè)和車(chē)企需要承擔(dān)起回收電池的責(zé)任。但考慮到現(xiàn)狀，新能源汽車(chē)是新興企業(yè)，市場(chǎng)大好，所以車(chē)企會(huì)將大部分精力投入到產(chǎn)品的研發(fā)和銷(xiāo)售上，只有少部分企業(yè)在探索廢舊動(dòng)力電池的回收體系。因?yàn)榛厥占妓嚥怀墒?，成本高，利?rùn)小，電池基數(shù)大，企業(yè)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)也很大，在沒(méi)有得到國(guó)家政策大力支持的情況下，回收機(jī)構(gòu)很難盈利，所以要想讓車(chē)企真正地承擔(dān)起回收廢舊動(dòng)力蓄電池還有一段很長(zhǎng)的路要走[2]。

4.1.3 動(dòng)力電池回收環(huán)節(jié)的關(guān)鍵性技術(shù)還不夠成熟

我們了解到，大多數(shù)廢舊電池回收機(jī)構(gòu)仍然通過(guò)傳統(tǒng)回收方式回收或者手工拆解，在安全性無(wú)法保證的同時(shí)，還面臨著技術(shù)不成熟，廢舊電池拆解成本高的問(wèn)題，這就造成了“不回收處理廢舊電池會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，回收處理廢舊電池成本又很高”的尷尬局面。一方面由于廢舊電池回收技術(shù)還不成熟，少有企業(yè)愿意做電池回收；另一方面，雖然退役動(dòng)力電池可以用到儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上，但由于中國(guó)技術(shù)水平受到限制，導(dǎo)致電池梯次利用在中國(guó)的效益不高，一定程度上影響了中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.1.4 準(zhǔn)入門(mén)檻高

大型企業(yè)想要投身于廢舊動(dòng)力電池的回收處理，需按照中國(guó)相關(guān)規(guī)定申請(qǐng)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證，如《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》《危險(xiǎn)廢物經(jīng)驗(yàn)許可證管理辦法》等，但是大部分的公司并不能獲得廢舊電池資質(zhì)。反觀規(guī)模小的公司，數(shù)量眾多，技術(shù)低下，造成了電池?zé)o法集中回收現(xiàn)狀。所以目前很多的大型公司想要從事電池回收，但有心無(wú)力。

4.1.5 動(dòng)力電池回收后的電池處理技術(shù)還不成熟

目前，雖然已經(jīng)存在了不少種類(lèi)的廢舊動(dòng)力電池回收工藝，但各種工藝都存有利弊，企業(yè)也期待著更大利益化的回收方法。另外，大量廢舊電池的擱置，出現(xiàn)的不僅僅是回收技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)處理后的電池的性能也面臨著考驗(yàn)。怎樣準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出梯次利用中電池的有效壽命，怎樣能保障廢舊電池再利用的安全性和可靠性，怎樣讓用戶(hù)信任二次利用乃至梯次利用電池，這些難題還亟待解答。

4.1.6 回收意識(shí)薄弱

多年以來(lái)，中國(guó)關(guān)于廢舊電池利用回收的重要性鮮少對(duì)公民進(jìn)行宣傳，公民缺少知識(shí)的認(rèn)知，沒(méi)有形成主動(dòng)回收的意識(shí)。導(dǎo)致大量的動(dòng)力電池被當(dāng)作垃圾散落各地，不易進(jìn)行集中處理。

4.2 建議

目前，中國(guó)動(dòng)力電池回收行業(yè)存在著較多問(wèn)題：規(guī)模較小；沒(méi)有形成真正的回收市場(chǎng)；回收方法只能參照電子產(chǎn)品中的電池回收路線；只能通過(guò)濕法回收工藝，然后再用火法工藝或火法工藝提取其中有再利用價(jià)值的金屬或稀有金屬等。從事回收處理路線的工人大多是沒(méi)有合格資質(zhì)證明的個(gè)體經(jīng)營(yíng)者，只是受利益的驅(qū)使但是又缺少相關(guān)知識(shí)和約束，再加上與之合作的再利用企業(yè)規(guī)模小，企業(yè)不規(guī)范，環(huán)保設(shè)備缺失，技術(shù)不成熟，回收不到位，造成廢舊電池二次利用率較低，并且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。

4.2.1 出臺(tái)和完善相關(guān)政策

國(guó)家應(yīng)不斷出臺(tái)和完善廢舊動(dòng)力電池回收再利用的相關(guān)政策，合理引導(dǎo)和規(guī)劃廢舊動(dòng)力電池回收，鼓勵(lì)廢舊動(dòng)力電池回收機(jī)構(gòu)和新能源車(chē)企積極參與到構(gòu)建回收網(wǎng)絡(luò)體系中來(lái)。同時(shí)，出臺(tái)的政策應(yīng)規(guī)范動(dòng)力電池的尺寸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池模塊化，降低梯次利用的成本。

4.2.2 研發(fā)技術(shù)

進(jìn)一步研發(fā)廢舊動(dòng)力電池回收技術(shù)以及廢舊電池再處理技術(shù)。進(jìn)一步研究物理自動(dòng)拆解電池網(wǎng)絡(luò)，降低回收動(dòng)力電池的成本，簡(jiǎn)化動(dòng)力電池回收工藝，同時(shí)保證回收過(guò)程中的安全性與可靠性。

4.2.3 鼓勵(lì)企業(yè)之間達(dá)成合作

鼓勵(lì)企業(yè)與企業(yè)之間形成合作模式，建立電池生產(chǎn)、汽車(chē)生產(chǎn)、電池回收、動(dòng)力電池的梯次利用、廢舊電池拆解回收等企業(yè)的聯(lián)合，形成高效率的電池回收循環(huán)體系，減少?gòu)U舊動(dòng)力電池積壓，真正擴(kuò)大動(dòng)力電池梯次利用和回收的規(guī)模。

4.2.4 思想宣傳落實(shí)到位

加強(qiáng)關(guān)于電池回收的宣傳教育，有了良好的回收體系、回收條件，新能源汽車(chē)才能最終服務(wù)于居民。不管在網(wǎng)絡(luò)上，還是現(xiàn)實(shí)生活中，企在銷(xiāo)售的時(shí)候的宣傳，都會(huì)加強(qiáng)公民回收電池、節(jié)約資源的意識(shí)。

5 總結(jié)與展望

中國(guó)動(dòng)力電池回收市場(chǎng)發(fā)展剛剛起步，企業(yè)對(duì)廢舊動(dòng)力電池的處理技術(shù)有待提高，動(dòng)力電池的梯次利用技術(shù)體系也不完善，但隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，我們不難預(yù)測(cè)在將來(lái)會(huì)有大量動(dòng)力電池從市場(chǎng)退役。隨著技術(shù)的進(jìn)步，退役電池將會(huì)得到充分的循環(huán)，物盡其用，同時(shí)完善電池回收管理機(jī)制，并建立良好的商業(yè)模式，我們相信在不久的將來(lái)，廢舊動(dòng)力電池回收再利用行業(yè)會(huì)有很大的突破和進(jìn)步。