近期,電(diàn)池级碳酸锂的市场价格暴涨,报价已高达43万元/吨,而在去年年初,这个数字仅為(wèi)5.3万元/吨。
原材料的价格暴涨让很(hěn)多(duō)人嗅到了商(shāng)机,不少从事電(diàn)池回收的企业甚至开始大量囤货,以防后续价格持续上扬。这也让一直不温不火的动力電(diàn)池回收产业进入了大众和资本的视線(xiàn)。
同时,今年2月11日,工信部、國(guó)家发展和改革委员会、科(kē)學(xué)技术部等八个部门近日印发《关于加快推动工业资源综合利用(yòng)的实施方案》,其中提出完善废旧动力電(diàn)池回收利用(yòng)體(tǐ)系,推进废旧动力電(diàn)池在备電(diàn)、充换電(diàn)等领域安全梯次应用(yòng)。
其实在去年8月,工信部、科(kē)技部、生态环境部、商(shāng)務(wù)部、市场监管总局就联合印发了《新(xīn)能(néng)源汽車(chē)动力蓄電(diàn)池梯次利用(yòng)管理(lǐ)办法》提出鼓励梯次利用(yòng)企业与新(xīn)能(néng)源汽車(chē)生产、动力蓄電(diàn)池生产及报废机动車(chē)回收拆解等企业协议合作,加强信息共享,利用(yòng)已有(yǒu)回收渠道,高效回收废旧动力蓄電(diàn)池用(yòng)于梯次利用(yòng)。
如果再将时间線(xiàn)拉長(cháng),就能(néng)看到近年来与动力電(diàn)池回收相关的政策文(wén)件可(kě)谓一条接一条,从公式白名单企业到明确回收责任主體(tǐ)再到出台指导管理(lǐ)办法,几乎每年都会有(yǒu)新(xīn)的政策和各种针对动力電(diàn)池回收的提案、建议出现。
这些政策文(wén)件的目的自然是為(wèi)了规范动力電(diàn)池回收市场、加快产业秩序的建立,但同时也从侧面说明,目前动力電(diàn)池回收市场的规范程度和完善程度并不高。
这种情况是显而易见的,毕竟动力電(diàn)池的回收是伴随着新(xīn)能(néng)源汽車(chē)产业发展而发展的一个新(xīn)兴市场。即便我國(guó)从2014年开始大力发展新(xīn)能(néng)源汽車(chē)开始,就考虑到了动力電(diàn)池回收问题,但当时动力電(diàn)池才刚刚被用(yòng)在電(diàn)动汽車(chē)上,没有(yǒu)退役的電(diàn)池让回收政策停留在了纸面上。
所以准确的说,我國(guó)动力電(diàn)池回收市场是近两年才开始真正出现的。
根据相关数据显示,截至2021年底,全國(guó)新(xīn)能(néng)源汽車(chē)保有(yǒu)量达784万辆,占汽車(chē)总量的2.60%,与上年相比增長(cháng)59.25%,且仍在保持高速增長(cháng)。这势必会对动力電(diàn)池回收产业带来增量。
退役的动力電(diàn)池无论如何都不能(néng)变成“垃圾”,这对相关从业者而言,绝对是个逻辑清晰、目标明确的赚钱机会。
但事实真的如此吗?
梯次利用(yòng)和拆解回收
我们需要了解一下目前动力電(diàn)池回收利用(yòng)的两种主要途径:梯次利用(yòng)和拆解回收。
新(xīn)能(néng)源汽車(chē)动力電(diàn)池退役后,一般仍有(yǒu)80%的剩余容量,可(kě)降级用(yòng)于其他(tā)场景,实现余能(néng)最大化利用(yòng)。经过几年的探索和发展,目前我國(guó)退役动力電(diàn)池梯次利用(yòng)已经应用(yòng)在了電(diàn)力储能(néng)系统、通信基站备用(yòng)電(diàn)源、低速電(diàn)动車(chē)以及智能(néng)路灯等领域。
例如2020年7月,上汽通用(yòng)五菱的宝骏基地兆瓦级大型光伏风能(néng)一體(tǐ)化梯次利用(yòng)储能(néng)電(diàn)站就投入了使用(yòng)。
而目前的动力電(diàn)池梯次利用(yòng)一般会选择磷酸铁锂電(diàn)池,这是基于经济性和安全性的考量。
磷酸铁锂電(diàn)池中的贵金属含量并不多(duō),在拆解回收中无法产生太高的经济价值和资源规模化效益;同时三元锂電(diàn)池在電(diàn)池容量衰减后安全性大大降低,且其自燃温度要比磷酸铁锂電(diàn)池低得多(duō),这就使得利用(yòng)退役三元锂電(diàn)池进行梯次利用(yòng)是不明智的。
磷酸铁锂電(diàn)池的梯次利用(yòng)一般包括電(diàn)池组拆解获得单體(tǐ)、筛选检测、配对重组、系统集成等步骤,其中余能(néng)检测和配对重组是梯次利用(yòng)工艺流程中较為(wèi)关键的环节,也是比较有(yǒu)技术含量的一环
由于动力電(diàn)池電(diàn)芯种类多(duō),在退役后单只電(diàn)芯参数个性化很(hěn)强,剩余效能(néng)也有(yǒu)區(qū)别。目前,相关部门已经发布了《車(chē)用(yòng)动力電(diàn)池回收利用(yòng)余能(néng)检测》國(guó)家标准,规范了退役动力電(diàn)池的检测流程与方法。通过余能(néng)检测,企业可(kě)将使用(yòng)情况(主要指充放電(diàn)情况)类似、可(kě)以重组的電(diàn)芯筛选出来,进行后续加工。
在配对重组环节,厂家需要利用(yòng)電(diàn)池均衡技术来解决多(duō)个電(diàn)芯的一致性问题。目前这几乎是一个世界难题,需要工程技术人员考虑不同電(diàn)芯的充放電(diàn)電(diàn)压和充放電(diàn)效率,并制定最优的解决方案,避免電(diàn)池出现热失控等不良状态。
而系统集成环节需要引入新(xīn)的BMS系统,使電(diàn)池管理(lǐ)系统能(néng)够更好地应用(yòng)这个“新(xīn)”電(diàn)池组的效能(néng),并结合寿命预测技术保证其可(kě)以長(cháng)时间稳定工作。最后通过封装、打包,应用(yòng)在具體(tǐ)的客户端。
除了梯次利用(yòng),动力電(diàn)池最终归宿的是拆解回收。
拆解回收就是将退役动力電(diàn)池进行拆解、破碎、提炼,进而得到贵金属化合物(wù)(主要是镍、钴、锰、锂化合物(wù)),再将这些化合物(wù)出售,以此获取利润。目前市场上较為(wèi)常见的回收工艺主要是干法回收和湿法回收两种。
干法回收是指不借助溶液等媒介,而实现材料或有(yǒu)价金属的直接回收。干法回收中最常用(yòng)的技术手段是高温热解法,即采用(yòng)高温焚烧分(fēn)解去除黏结剂,实现材料分(fēn)离,而且经过高温焚烧,電(diàn)池中的金属及其化合物(wù)会氧化、还原、分(fēn)解、蒸汽挥发,然后通过冷凝将其收集。
利用(yòng)高温热解发回收动力電(diàn)池原理(lǐ)简单、应用(yòng)广泛,且能(néng)够回收如汞、锌等多(duō)种重金属。但是高温热解法能(néng)量消耗大、回收效率低,而且有(yǒu)二次污染和安全性的问题。例如電(diàn)解液中的 LiPF6遇水易发生水解,产生有(yǒu)毒气體(tǐ);有(yǒu)机溶剂则因為(wèi)较低的闪点,在回收过程中可(kě)能(néng)发生燃烧和爆炸。
湿法回收则是对废旧電(diàn)池进行破碎分(fēn)选-溶解浸出-分(fēn)离回收的处理(lǐ)过程,包括湿法冶金、化學(xué)萃取及离子交换等流程。采用(yòng)湿法冶炼回收,首先应该对已失活的废旧電(diàn)池进行粉碎与研磨,以实现均质化,然后物(wù)理(lǐ)分(fēn)选粉碎后的产物(wù),以达到湿法回收的要求。
湿法回收应用(yòng)较為(wèi)广泛,回收退役动力電(diàn)池时能(néng)够较大程度的回收稀有(yǒu)金属和其他(tā)金属,回收率和纯度较高,且设备投资成本较低。但这种方法往往会因工艺过程较長(cháng)而造成整體(tǐ)成本的上升,且化學(xué)试剂的持续使用(yòng)会造成环境污染,如在回收过程中无机酸会产生有(yǒu)害气體(tǐ),使用(yòng)的萃取剂对土壤和水也有(yǒu)影响。
此外市场上还出现了一些新(xīn)的动力電(diàn)池回收方法,例如动力電(diàn)池回收企业赛德美就是通过精细机械拆分(fēn)得到電(diàn)池零部件后,再将其进行修复,最终形成可(kě)复用(yòng)的外壳、電(diàn)解液、隔膜、铜箔、铝箔、正极粉、负极粉等。这种方法没有(yǒu)生成金属化合物(wù)原料,而是将合格的電(diàn)池零部件直接供给到電(diàn)池生产制造环节。同时这种方法也能(néng)较好地控制化學(xué)污染。
还有(yǒu)生物(wù)回收技术,主要是利用(yòng)微生物(wù)浸出,将體(tǐ)系的有(yǒu)用(yòng)组分(fēn)转化為(wèi)可(kě)溶化合物(wù)并选择性地溶解出来,实现目标组分(fēn)与杂质组分(fēn)分(fēn)离,最终回收锂、钴、镍等有(yǒu)价金属。但是目前这种技术还处于初期发展阶段,存在很(hěn)多(duō)不确定性。
我國(guó)是世界上发展新(xīn)能(néng)源汽車(chē)最积极的國(guó)家,不出意外的话,在未来我國(guó)将拥有(yǒu)世界上最大的动力電(diàn)池回收市场。但即使是世界最大,这个行业目前仍然面临着很(hěn)多(duō)不确定性,即需要政策、技术的持续推动和发展,同时也容易收到全球资源市场波动的影响。
即使大量的研究报告都显示,未来我國(guó)动力電(diàn)池回收市场有(yǒu)着超千亿的规模,但总的来看,这个新(xīn)能(néng)源时代的“炼金”产业对于中小(xiǎo)型企业来说并不友好,“诱惑”可(kě)能(néng)要大于“回报”。