新能源汽车是未来汽车产业的发展主流,到2020年我国新能源汽车保有量高达500万辆,每年都有大约12~17万吨退役的动力电池需要处理。随着生产者责任制的推行,动力电池回收梯次利用势在必行。
锂离子电池材料回收利用技术:按提取工艺分类,锂电池的回收方法主要可分为:干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。
1、干法回收:干法回收是指不通过溶液等媒介,直接实现材料或有价金属的回收。其中,主要使用的方法有物理分选法和高温热解法;
2、湿法回收:湿法回收工艺是将废弃电池破碎后溶解,然后利用合适的化学试剂,选择性分离浸出溶液中的金属元素,产出高品位的钴金属或碳酸锂等,直接进行回收。湿法回收处理比较适合回收化学组成相对单一的废旧锂电池,其设备投资成本较低,适合中小规模废旧锂电池的回收。因此,该方法目前使用也比较广泛;
3、生物回收:Mishra等利用无机酸和嗜酸氧化亚铁硫从废旧锂离子电池中浸出金属,并利用S和亚铁离子(Fe2+),在浸出介质中生成H2SO4、Fe3+等代谢产物。
正因为锂电池铝壳具备上述相对优势,所以,铝壳锂电池是目前液态锂电池的主流,几乎应用于锂电池涉及到的所有领域。轻重量和安全性以及由此而来的性能优点,使得锂电池铝壳成为外壳的主流,锂电池铝壳目前还在向高硬度和轻重量的技术上演进,这将会为市场提供技术较加优越的锂电池产品。
回收和循环利用成难题
部分认为,从环境治理和资源利用角度来看,废旧动力电池回收和循环利用将成新能源汽车产业的重要一环。
业内人士介绍,现有动力电池产能中,磷酸铁锂电池占主流。值得注意的是,受特斯拉热潮带动,国内也有部分企业探索将三元材料比如NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)用于动力电池。从2014年开始,国内陆续有用于乘用车的三元动力电池产线投产。
中国科学院过程工程研究所研究员曹宏斌告诉记者,2013年之前,国内铅酸电池回收行业出现严重问题,缺乏的个人和小作坊非法回收铅酸电池,直接排放废弃酸液,对环境造成严重污染,教训十分惨重。
“以动力电池电解液中的六氟磷酸锂为例,这种溶质在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质,对人体、动植物有强烈腐蚀作用,因此要特别注意溶剂和六氟磷酸锂的处理。稍有不慎,较有可能带来‘二次污染’,甚至灾难性后果。”李长东说。
尽管污染就像“达摩克利斯之剑”高悬头上,但另一方面,废旧车用动力电池又是**的“城市矿产”,如果利用得当,不仅能减少环境污染,还能“变废为宝”,避免资源浪费。
清华大学核能与新能源技术研究院研究员徐盛明说,动力电池需要的钴、镍、锂等原材料都是非常重要的战略资源,目前我国80%的钴以及70%的锂、镍资源都依赖进口。
动力锂离子电池的一般使用寿命约为8年,但车用动力锂电池的容量衰减至80%以下时就会被废弃,实际使用时间约为3-6年。在对这些废弃的车用动力锂电池进行材料或能量的回收前,还可以把它们用于电网储能或作为低等级的动力源,建立电池梯级的二次利用体系,充分发挥动力锂电池的社会经济效益。”徐盛明说。
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