中国粉体网讯 通常情况下，新能源乘用车用锂离子电池的有效寿命为7年左右，新能源商用车为5年左右。随着我国新能源汽车产业的发展，早期新能源汽车搭载的动力电池也开始进入了大规模的退役期。中国汽车技术研究中心数据显示，2020年国内累计退役的动力电池将超过20万吨（约25GWh）。在未来几年，退役动力电池数量还会呈现指数级增长，预计到2025年累计退役量约为131万吨。在庞大的数量及未来指数级增长的趋势下，规范的动力电池回收具有十足的必要性。
图片来源：浙江省电力学会
从对环境保护层面看，退役动力电池非正规的回收渠道和落后的回收方式会对环境造成严重污染，对人类健康造成损害；从可持续发展层面看，采用先进技术的高比例回收钴、镍等贵重金属，将减轻对矿产资源的开采压力，有利于产业的可持续健康发展；另外，发展退役动力电池梯次利用，同时做好退役动力电池的环保处理，充分挖掘动力电池全生命周期的价值，打造全产业链的环保工业，有利于产业健康、有序发展。
▲动力电池回收体系
我国退役动力电池回收体系正在不断完善，并明确了退役动力电池回收责任主体，各城市对退役动力电池回收利用政策也进行了积极探索，但在落实方面差距甚远。为推进退役动力电池回收工作有序进行，2018年由工信部等七部委出台了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，明确并规定了“生产者责任延伸制”，国内各大车企也纷纷与回收企业签订合作框架协议。此后，国家标准委又发布了《车用动力电池回收利用拆解规范》、《车用动力电池回收利用余能检测》等国标，使退役动力电池回收向前迈进一大步。
▲电动汽车及动力电池生产企业为主力的报废动力电池回收产业链
◆关于《车用动力电池回收利用拆解规范》
新能源汽车动力锂离子电池体积庞大、结构复杂，不当的拆解容易带来电解液泄漏、短路起火、甚至爆炸等安全隐患。《拆解规范》对废旧动力锂离子电池回收利用的安全性、作业程序、存储和管理等方面进行了严格要求，在一定程度上处理行业性的发展难题，规范了我国车用动力锂离子电池的回收利用及拆解、专业性技术及动力锂离子电池回收体系。
◆关于《车用动力电池回收利用余能检测》
◆梯次利用or拆解回收？
废旧锂离子电池能否用于梯次利用，主要是依据电池的剩余容量。当电池容量在 20%～80%时，可以进行梯次利用；而电池容量低于20%时，则对其拆解进行材料的回收。
针对目前中国使用数量巨大的三元锂电池和磷酸铁锂电池，退役的磷酸铁锂电池仍具有较好的循环性和安全性，因此对其先进行梯次利用，再进行资源的再生利用；而退役的三元锂电池随循环次数的增多容量呈现快速衰减趋势，且安全性较 差，对其破碎、拆解和冶炼等，实现镍、钴、锰、锂等资源的再生利用。
◆锂电池湿法冶金回收
三元锂电池中含有的镍钴锰等金属元素含量远高于原矿；磷酸铁锂电池虽不含镍钴锰等有价技术元素，但其锂元素含量仍高于我国低品位锂原矿；钴酸锂电池中钴金属比例含量比上述两种电池多得多。贵重金属价格的上涨及矿产资源的稀缺使得废旧锂离子电池回收的价值凸显，回收效率高，较直接开采矿石的生产方式更具有成本优势。
▲废旧锂离子电池各元素含量(质量分数) %
湿法冶金由于能耗较低、回收率高、产品纯度高等特点，得到了广泛关注，我国废旧锂离子电池回收行业主要以湿法回收技术为主。主要工艺步骤包括：
1）预处理过程，包括放电、拆解、粉碎、分选。通过自动化拆解成套工艺和装备，实现精细化拆解及物料的高归集率；
2）拆解后的塑料及铁外壳回收；
3）采用酸/碱溶液将电极材料中的金属元素浸出，通过萃取和沉淀的方法实现金属的分离和纯化，以金属或其他化合物的形式加以回收。萃取是关键一步，将铜与钴、镍分离；铜进入电积槽进行电积产生电积铜产品；经萃取后的钴、镍溶液再进行萃取分离，这时经过结晶浓缩，直接得到钴盐和镍盐；或者经萃取分离的钴、镍分别进入电积槽中，得到电积钴和电积镍产品。
必须指出的是，目前已知的企业均是对包括LCO在内的NCM系正极材料/电池的回收。除再生修复和梯次利用之外，企业对LFP正极材料及其电池的回收无过多热情，究其原因，在于现有的回收策略及方法的成本高，而产品的价值较低。在LFP拥有更好的经济前景之前，它们不会成为回收企业的首选。
▲湿法冶金回收钴酸锂电池
◆锂电池梯次利用
梯次利用是什么？举个例子，例如将电池用在新能源汽车上，电池充满电的时候是100%的能量，当电池使用一段时间后，电量会衰减，当电量衰减到80%的时候就不能使用在汽车上；从汽车上衰减下来的电池，电量从20%-80%的区间可以做梯次利用，例如应用在低速车、电动三轮车、电动摩托车、充电站储能、火电站削峰填谷、基站备电、光伏等方面；电量在20%以下的电池可以认为完成了它的寿命周期，这时候就可以进行回收。
▲梯次利用动力电池分选成组流程
实现退役电池的梯次利用需要经过退役电池的性能检测、可用电池的分选成组、重组电池的均衡性设计及寿命评估等过程，其中电池分类、充电曲线设计、寿命预估及性能参数监控等是该过程的技术难点。由于锂电池模块的寿命具有短板效应，即取决于模块中性能最差的锂电池，所以实际配置时需将一致性较高的多节锂电池进行配组，以提高整体锂电池模块的寿命。然而，由于容量、自放电等参数和配组技术的不同都会影响电池的一致性，导致从各类电动汽车退役下来的锂电池存在明显的一致性差异，梯次利用的可靠性降低，相应的维护和利用成本增加。动力电池的梯次利用因为技术、逆向物流、成本、市场接受度等原因限制，并未发展起来，但各级政府、新能源车企、电池企业已经在制定相关研究计划。
◆锂电池回收龙头企业
◆锂电池回收“有市无货”，产能为何大量闲置？
报废体量不足：前景虽好，但现阶段锂电池的报废体量却比较“惨淡”。如上所述，2020年我国累计退役的动力电池只有20万吨。“报废的动力电池不仅有三元电池，还包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池等，其中比较受欢迎的只有价值相对较高的三元电池。但在20万吨的总量中，三元电池占比仅为30%—40%，折算下来也就5、6万吨的量，分散在全国各地，难以统一收集。”从事动力电池回收资源化利用的天奇股份的一位高管说到，“换句话说，这点报废量根本不够回收产线分。“
◆写在最后
随着中国新能源汽车产业的快速发展，未来将退役大量的锂离子动力电池。随着国家相关政策的颁布和实施，以及相关标准的制定与完善，将有效促进废旧锂离子电池的回收利用， 产生巨大的经济和环境效益。
资料来源：
汽车头条、中商产业研究院、钜大LARGE、中国能源报、未来智库
1.张淑英等.中国新能源汽车动力电池报废量预测与对策建议
2.肖武坤等.中国废旧车用锂离子电池回收利用概况
3.钟雪虎等.废旧锂离子电池资源现状及回收利用
4.荆乾坤.典型锂离子电池正极材料的湿法回收与再生基础研究
5.杨阳.退役锂电池梯次利用、容量衰减及回收流程研究
（中国粉体网编辑整理/长安）
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