楊思蔚，杜光潮，王立新，劉魯平，侯曉川，應(yīng)旭峰

（浙江新時(shí)代中能循環(huán)科技有限公司，浙江 紹興 312369）

1 廢舊鋰離子動力電池回收利用的現(xiàn)狀

縱觀我國鋰離子電池回收現(xiàn)狀，市場上動力鋰離子電池的回收主體重要有回收小作坊、專業(yè)回收公司，缺乏以動力鋰離子電池生產(chǎn)公司或電動汽車公司為主體的回收體系。同時(shí)，國產(chǎn)動力鋰離子電池型號眾多、電池包結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，組裝工藝和技術(shù)千差萬別，拆包過程對生產(chǎn)線的整體技術(shù)要求非常高。而市場上的回收公司規(guī)模大小不一，工藝設(shè)備落后，也無法防止少數(shù)不具有回收資格的公司非法從事廢舊動力鋰離子電池回收。但如果是取得資質(zhì)且依法注冊納稅的正規(guī)公司，按照國家排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行電池回收工作，回收價(jià)格將必定缺乏競爭力，盡管梯次利用在理論上是一種非常好的方法，但對目前的鋰離子電池來說卻很難實(shí)行。

如今，政策的出臺以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面對公司提出了強(qiáng)制措施，另一方面也給電池回收市場描繪出了未來無限好藍(lán)圖。出于多方考慮，一些公司紛紛開始布局。這其中不乏傳統(tǒng)回收公司、冶煉公司、材料公司、電池公司和新能源汽車公司等。然而回收行業(yè)有它的行業(yè)特性，僅憑借一腔熱血、缺乏技術(shù)沉淀，很難做得長遠(yuǎn)。

目前，廢舊鋰離子動力電池的回收主要有梯次利用和拆解兩種方式。其中梯次利用主要針對電池容量下降到原來的70%-80%無法在電動汽車上繼續(xù)使用的電池，進(jìn)行梯次利用，可以繼續(xù)在其他領(lǐng)域，如電力儲能、低速電動車、五金工具等作為電源繼續(xù)使用一定的時(shí)間；拆解則主要針對電池容量下降到50%以下，該類電池?zé)o法繼續(xù)使用，只能將電池進(jìn)行拆解并資源化回收利用。

2 廢舊鋰離子動力電池的拆解

鋰電池的使用具有一定的生命周期，使用一定時(shí)間需要報(bào)廢，即使進(jìn)行梯次利用，最終也要報(bào)廢。鋰電池由殼體、正極（鋁基片）、負(fù)極（石墨與銅基片）、電解液、隔膜等組成。如果不進(jìn)行拆解及分選，無法回收廢舊電池中的有價(jià)材料及成分，即使進(jìn)行分離，也沒有經(jīng)濟(jì)意義。

廢舊動力鋰離子電池拆解導(dǎo)致廢氣、廢液和廢渣等污染問題難以避免，不僅會帶來生態(tài)環(huán)境隱患，還會對人們的健康帶來危險(xiǎn)，但若不進(jìn)行回收和處理，就會造成資源浪費(fèi)。廢舊鋰離子電池拆解、重組、測試和壽命預(yù)測等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)具有重要意義，可以提高自動化水平和回收效率，同時(shí)保證技術(shù)成熟度和生產(chǎn)過程的安全性，兼顧經(jīng)濟(jì)可行性和安全性，實(shí)現(xiàn)動力鋰離子電池的高效回收再利用。因此，回收企業(yè)應(yīng)著力開展廢舊鋰離子動力電池的拆解技術(shù)開發(fā)。

2.1 廢舊鋰離子動力電池拆解回收的現(xiàn)狀

回收公司收到的電池包括各種形態(tài)、尺寸、規(guī)格、封裝形式、設(shè)計(jì)工藝和串并聯(lián)成組形式，以及多樣化服役時(shí)間、應(yīng)用車型和使用工況等諸多因素，使得拆解時(shí)涉及到多種封裝夾具，公司很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量化拆解，也給梯次利用帶來很大困難。重金屬、有機(jī)電解液等也是動力鋰離子電池拆解面臨的難題，如果處理不當(dāng)，對生態(tài)、生活都會環(huán)境造成危害，因此要高度重視拆解的每個(gè)環(huán)節(jié)，確保動力鋰離子電池回收再利用的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。這一難題的關(guān)鍵一方面在于完全不同的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，讓電池包和模組的拆解流水線無法規(guī)?；貜?fù)制使用，導(dǎo)致電池拆解時(shí)極為不便。另一方面，國內(nèi)大多依靠人工拆解，工人的技能水平直接影響著電池回收過程效率。

國內(nèi)主要依靠人工拆解進(jìn)行動力電池回收，工人的技能水平直接影響著電池回收效率。同時(shí)由于電池包具有高能量，動力電池拆解過程中會產(chǎn)生廢氣、廢液、粉塵，對環(huán)境和工人都有嚴(yán)重的危害性，所以動力電池回收企業(yè)迫切需要自動化全封閉拆解設(shè)備，才能真正實(shí)現(xiàn)動力電池節(jié)能環(huán)保、安全可靠、高效率地拆解回收。

2.2 廢舊鋰離子動力電池存在的危險(xiǎn)性

儲存的廢電池具有潛在的危險(xiǎn)性，卻對環(huán)境不利，如果不能直接利用退役電池，就必須進(jìn)行回收。退役電池中的廢氣礦物資源的回收可以帶來重要的經(jīng)濟(jì)效益，減輕了對新礦物開采的需求，并對礦物自由供應(yīng)鏈的脆弱環(huán)節(jié)和供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)提供了彈性。對于大多數(shù)的回收過程，電池組至少拆卸到模塊組。然而，與電池拆卸有關(guān)的危害也很多。從汽車上拆卸電池組需要進(jìn)行人員的高壓培訓(xùn)，使用絕緣工具以防止操作人員觸電或者電池組短路。短路會造成快速放電，甚至熱失控。熱逃逸可能產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)物。如果氣體累積到一定程度，最終可能導(dǎo)致電池爆炸。由于電池包含有易燃電解液、有毒和致癌物性電解液添加劑，潛在有毒或致癌性的電極材料，所以電池也存在化學(xué)危險(xiǎn)。

2.3 廢舊鋰離子動力電池拆解需要解決的問題

從廢舊鋰離子電池中直接回收正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等高附加值的中間品商業(yè)化難度很大。而且在拆解過程中，不同類型電池制造和設(shè)計(jì)工藝的復(fù)雜性、串并聯(lián)成組形式、服役和使用時(shí)間、應(yīng)用車型和使用工況的多樣性都會影響拆解復(fù)雜程度和安全性等。

原來的傳統(tǒng)濕法冶煉和手工拆解技術(shù)解決不了動力鋰離子電池復(fù)雜的結(jié)構(gòu)所帶來的環(huán)保問題和安全問題，此外還有材料的定向合成問題。

2.4 廢舊鋰離子動力電池拆解面臨的挑戰(zhàn)

不同的汽車制造商采用了不同的方式為自己的汽車提供動力，市場上的電動汽車擁有各種各樣不同的物理配置、電池類型和電池化學(xué)組成，這給電池回收帶來了挑戰(zhàn)。此外，這對梯次利用和回收利用，目前汽車電池組都是手工拆卸，電動汽車電池的重量和高電壓意味著需要有資質(zhì)的工人和專門的工具來進(jìn)行拆解。對于一個(gè)缺乏技能的轉(zhuǎn)型行業(yè)來說，這同樣是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)值得擔(dān)心的是，未經(jīng)訓(xùn)練的機(jī)械師和人工可能會冒著生命危險(xiǎn)修理電動汽車和處理即將報(bào)廢的車輛，其中隱藏著非常大的安全問題。

3 廢舊鋰離子動力電池的梯次利用

3.1 廢舊鋰離子動力電池國內(nèi)梯次利用進(jìn)展

我國廢舊動力電池的梯次利用與國外相比有一定的差距，但近幾年開展相關(guān)的研究和應(yīng)用，并進(jìn)行了工程示范。如中國電科院、國網(wǎng)北京市電力公司與北京交通大學(xué)合作完成的100kWh電池儲能系統(tǒng)的梯次利用工程示范；北京市電力公司、北京工業(yè)大學(xué)及北京普萊德新能源電池科技有限公司合作完成的北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“電動汽車鋰離子電池系統(tǒng)全生命周期利用技術(shù)研究與示范”；同時(shí)北京海博思創(chuàng)科技有限公司、國網(wǎng)浙江電力公司，國網(wǎng)河南電力公司等單位也相繼進(jìn)行了動力電池的梯次方面的工程示范。

3.2 廢舊鋰離子動力電池國外梯次利用進(jìn)展

國外的梯次利用主要也以儲能為主，日產(chǎn)汽車和住友集團(tuán)合資的4REnergy公司，將日產(chǎn)leaf氣車的二手電池用于家庭和商業(yè)儲能設(shè)備；夏普公司開發(fā)了智能功率調(diào)節(jié)器，以使車載動力電池可以用于家庭電源管理；同時(shí)美國Ener Del公司和日本伊藤忠商社合作，在新建公寓中推廣梯次利用電池。美國TeslaEnergy、通用公司及ABB集團(tuán)，德國BOSCH、BMW等公司也開展了梯次利用的實(shí)踐。

3.3 鋰離子動力電池梯次利用的安全性

退役動力電池經(jīng)歷了嚴(yán)酷的車用使用環(huán)節(jié)，各方面的性能衰退難以直接判別，尤其是電池的安全問題應(yīng)當(dāng)引起行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注。隨著電池循環(huán)壽命的增加，起火、自燃等隱患大幅上升。對于新電池的安全標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法已經(jīng)很完備，但對于梯次電池的安全性，目前沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可以參考。部分企業(yè)提出利用大數(shù)據(jù)的方式判斷電池模組的健康情況，這種方式可否單獨(dú)使用還是作為人工篩選的輔助手段需要進(jìn)一步研究。

同時(shí)，梯次電池的使用場景缺乏管控。哪些場景下可以使用梯次電池，哪些場景禁止使用梯次電池沒有相應(yīng)要求;在梯次電池的應(yīng)用中，如何應(yīng)對其進(jìn)行監(jiān)控、出現(xiàn)事故后責(zé)任如何判斷都是行業(yè)監(jiān)管的空白地帶。

3.4 廢舊鋰離子動力電池的測試和評估

廢舊的鋰離子動力電池可以在做好電池的性能評估、分類篩選以及重新組合等工作，能很好降低電池之間的差異性，進(jìn)一步減少電池在再利用過程中的成本。但是，廢舊鋰離子動力電池的回收再利用，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)效益，更要關(guān)注環(huán)境保護(hù)和安全問題。廢舊鋰離子動力電池再利用的最關(guān)鍵因素之一是安全性能。在惡劣條件下，電池經(jīng)過數(shù)百甚至上千次循環(huán)后，內(nèi)部和外部特性都發(fā)生了明顯的變化，導(dǎo)致安全性能降低。因此，在廢舊鋰離子動力電池的回首再利用和拆解時(shí)，都要對廢舊電力進(jìn)行安全性能測試和評估，通過測試和評估獲取廢舊電池的性能特征，從而判斷廢舊電池的價(jià)值和安全特性，確實(shí)是否值得再利用以及對環(huán)境安全的影響。

廢舊動力電池梯次利用可以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，符合綠色、循環(huán)、可持續(xù)的發(fā)展理念。其使用場景豐富，市場空間巨大，在利用得當(dāng)?shù)那疤嵯拢梢詣?chuàng)造很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但該產(chǎn)業(yè)也面臨著經(jīng)濟(jì)性、安全性的雙重考驗(yàn)，只有突破這兩大瓶頸，才能迎來產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié)語

我國動力電池的回收利用還處于初始階段,現(xiàn)階段我國廢舊鋰電池回收體系尚不健全，回收技術(shù)和商業(yè)模式還沒達(dá)到成熟的標(biāo)準(zhǔn)。

針對不同類型的動力鋰離子電池?zé)o論在拆解、梯次利用及資源綜合利用方面缺乏成熟的技術(shù)。對廢舊鋰電池進(jìn)行回收再利用，不但是環(huán)境保護(hù)的要求，同時(shí)也有利于資源循環(huán)利用。因此在廢舊鋰離子動力電池回收利用方面必須進(jìn)行技術(shù)開發(fā)及創(chuàng)新。