电池回收指对已使用过的电池进行收集,防止其进入生态系统,对环境造成危害的一种行为。废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液。
三元材料电池与磷酸铁锂电池为行业主流,且三元电池因其金属含量更高,回收经济性更强。二次电池方面,相较于铅酸电池、镍铬电池环境污染较大且循环寿命短,镍氢电池体积重量大且有自放电现象,锂电池具有体积重量小,循环寿命长,环境污染小等优势,其中三元锂电池和磷酸铁锂为主流品种。从电池回收的角度来看,三元电池中镍钴含量更高,回收经济性也更强,而磷酸铁锂电池目前仍主要通过梯次利用的形式进行回收利用,并出现直接进入再生利用阶段的趋势。
动力电池整体回收流程主要分为三个过程:预处理过程、分离提取过程和产品制备过程,其中以分离提取过程为企业技术差异化核心。预处理是将废旧锂电池放入食盐水中放电,除去电池的外包装,去除金属钢壳得到里面的电芯。通过火法冶金、湿法冶金、生物冶金过程,可以提取得到镍钴合金与镍/钴/锂溶液,在直接再生技术下,制备出金属盐前驱体。分离提取过程关系到拆解后的各类废料中高价值组分的回收率,影响提纯度与回收价值;提取过程所用辅助材料作为企业成本之一,影响企业回收利润;提纯度叠加回收成本,使分离提取过程成为企业技术研发核心领域。
废旧锂离子电池的资源化技术,是将废旧锂离子电池中有价值的成分,依据其各自的物理、化学性质,将其分离。一般而言,整个回收工艺分为4个部分:(1)预处理部分;(2)电极材料修复;(3)有价金属的浸出;(4)化学纯化。其中材料分离提纯的手段决定整个工艺的成本。
废旧动力电池回收前景广阔。动力锂电池的使用年限一般为5-8年,有效寿命为4-6年。随着新能源汽车渗透率快速增长,预计大量动力电池将陆续到达使用寿命。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超过20万吨(约25GWh),市场规模达到100亿元。MarketsandMarkets数据则显示,预计2025年全球动力电池回收行业规模将达到122亿美元,到2030年达181亿美元,中国是最大的动力电池回收市场之一。工信部《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》提出要“完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系。
电池回收行业未来空间广阔,伴随新能源汽车渗透率逐渐提升以及未来新能源汽车锂电池退役,预计锂电池回收行业规模将由2019年的15亿美元于2030年提高至180亿美元以上。
国内方面,政策助推锂电池回收市场发展。从工信部、发改委、国务院、环保部、商务部等部门密集出台了多项动力电池回收法律法规和标准来看,国家对锂电池回收领域相当关注,这极大推动了锂电池的回收利用。2021年10月19日工信部表示将加快推进动力电池回收利用立法,完善监管措施等,从法规、政策、技术、标准、产业等方面,加快推动新能源汽车动力电池回收利用。
动力电池回收全生命周期框架初步建立,政策趋严促进产业结构升级。我国动力电池回收利用体系发展历史较短,2012年6月国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》提出制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯次利用和回收管理体系,标志着我国动力电池回收政策的开端,国务院和工信部分别于2017、2018年发布《生产者责任延伸制度推行方案》及《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,明确汽车生产企业承担动力电池回收利用的主体责任,同时将生产者责任延伸到产品整体生命周期,将生产与回收紧密结合以提升回收利用率。
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