由數據看市場需求和技術發(fā)展要求

1）據中國汽車工業(yè)協會發(fā)布消息，2017年新能源汽車產銷量分別達79.4萬輛、77.7萬輛，同比分別增長53.8%、53.3%，新能源汽車占總銷量的2.7%。

2）截至2017年底累計推廣新能源汽車180多萬輛，裝配動力蓄電池約86.9GWh，據工信部數據，預計至2020年新能源汽車銷量達200萬輛，且純電動車占比達56%。

3）按照新能源乘用車動力電池使用年限5-6年，商用車2-3年計算，預計我國動力電池回收利用在2020年達到107億元左右，其中梯級利用市場約64億元，再生利用市場約43億元。

以上三點讓我們看到了動力電池回收和循環(huán)利用的巨大市場，但在技術層面也給發(fā)展提出了要求，《促進汽車動力電池產業(yè)發(fā)展行動方案》提出，到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過300Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，使用環(huán)境-30℃到55℃，至2025年，單體比能量達500 Wh/kg。

通過以上數據，我們也能看出新能源汽車的發(fā)展帶動了整個鋰離子動力電池的發(fā)展，也帶來了動力電池梯次利用和再生利用的市場需求。研討會開場趙金生理事長“拋磚引玉”，指出了目前行業(yè)存在投資過熱、關鍵技術缺乏自主創(chuàng)新、新能源汽車快速發(fā)展帶來的產能過剩及產業(yè)鏈無序發(fā)展、梯次利用安全性缺少保障、原材料價格上漲導致失去成本優(yōu)勢等一系列現實問題。楊裕生院士更精準總結了一些亟待解決的問題，并呼吁政府主導、專家參與、協會組織等多方協調解決問題，動力鋰離子電池目前面臨的主要問題：1）補貼過高造成電動汽車企業(yè)騙補，提高補貼門檻又造成以政府部門為龍頭的債務鏈，處于債務鏈末端的電池和電池材料企業(yè)苦不堪言；2）產能過剩，導致鋰離子電池價格下降，利潤降低，通過電動汽車發(fā)展消耗產能需要時間；3）鈷、鎳資源少，價格受制于人，難以支撐千萬輛電動車生產需求；4）補貼與里程掛鉤，使得比能量比安全重要，三元電池由333/523至622/811，鎳含量增加使熱失控溫度降低，安全性降低；5）車重、空調耗能，行駛里程縮短，充電樁費錢，電池壽命短于整車，第二套電池要用戶購買；6）補貼停止后，行駛里程高的很難賣出去。這些問題反映出行業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，正如楊院士所說解決這些問題不是一朝一夕的事，需要政府、企業(yè)、公眾的多方協作。

國內外電池回收技術比較

在電池回收技術方面，國外的Toxco、AEA Technology、Inmetco公司、SNAM公司、東芝的TERUME、住友金屬礦山公司均可以規(guī)模化回收鋰電池，其中Toxco公司能處理不同型號、不同化學性質的鋰電池；國內起步較晚，目前格林美、邦普（被寧德時代收購）和贛州豪鵬三家公司規(guī)模化回收電池合計占市場超90%。在回收工藝上，Toxco采用濕法工藝先將廢鋰離子電池在-198℃液氮中低溫粉碎回收，Inmetco公司采用火法工藝在電弧爐內高溫處理，德國普遍采用火法與濕法結合的工藝，通過“預處理-真空熱處理-機械處理-造塊-火法-濕法”的工藝流程在不同處理階段回收得到材料；國內格林美、邦普普遍以濕法工藝為主，與火法工藝相結合進行回收。

預計至2020年，行業(yè)將實現拆解技術由人工到自動化，提高拆解效率，實現銅鋁分選效率達85%以上，鎳鈷錳回收率達98%以上，鋰資源回收率達60%以上，并突破石墨回收與資源化利用技術。

表中所列鋰電回收前4位的公司均未涉及大規(guī)模回收Li，Li回收研究處于起步階段，缺少機理的分析，工業(yè)案例少；Ni和Co的回收過程酸堿及還原劑消耗量大；對材料修復再生的研究較少。

高校研發(fā)為回收利用提供技術支撐

在梯次利用安全方面，楊裕生院士指出安全是梯次利用的首要問題：1）要在電池包設計-生產階段就考慮梯次利用問題，利用大數據建立可追溯的管理系統(tǒng)，標明電極材料，便于分類利用；2）磷酸鐵鋰單體比能量140-180Wh/kg，壽命3000次以上，量大時單體0.8元/Wh，成組時1.0元/Wh，安全性高適合梯次利用，但再生利用時無利潤。

在正極材料回收利用技術上，蘭州大學的王大輝教授對傳統(tǒng)濕法冶金工藝進行改進，采用“低溫焙燒-水溶解-再制造”的短流程技術簡化了濕法工藝路線，降低了能耗，硫酸用量減少，不再使用H2O2，減少了酸污染，節(jié)約成本＞5000元/噸。正極材料中的鋰元素一般是在第一步堿性環(huán)境下進行回收，溶液成分復雜，置換困難，因此鋰的回收效率往往低于鎳鈷錳，中科院過程所的孫峙研究員采用有機碳為還原劑，選擇性破壞正極廢料晶體結構，促使鋰元素游離，實現鋰的選擇性提取，提取率＞95%。

電解液在電池中含量少，但對環(huán)境的危害最大，哈工大的戴長松教授指出在電解液受熱或粉碎過程中，存在有機溶劑PC、DEC蒸發(fā)，還產生HF、有機磷酸鹽（OPs）、烷基氟類化物等有毒有害化合物的問題，戴教授對比了真空熱解法、有機溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法的優(yōu)缺點，利用超臨界CO2萃取法，在體系中添加甲醇、乙醇等“夾帶劑”能顯著提高極性溶質的萃取效率。

在回收工藝上，國內普遍采用干法與濕法結合，北工大的席曉麗教授引進半自動化的拆解回收工藝，通過“拆解-焙燒-破碎-振動篩（正負極）”實現材料回收，過程中采用酸性浸出“配合-沉淀”法得到Fe、Mn、Cu金屬，采用電沉積法和吸附法實現Ni、Li回收，Co回收先用草酸進行沉淀，再進行結構修復可得到性能可比擬原礦產品的再生產品；席老師研究的三元正極材料鎳鈷錳等有價金屬的浸出率達到99%以上，對鎳鈷正極材料酸浸除雜后共沉淀得到前驅體，再煅燒可得再生正極材料。

企業(yè)紛紛探索回收處理技術，為產業(yè)發(fā)展鋪路

在電池梯次利用和拆解工藝中，一些企業(yè)瞄準了智能化的發(fā)展方向，通過智能化提高效率，降低成本和保證安全。中天鴻鋰在動力電池梯級利用上采用以租代售模式，廢舊鋰電池回收的梯次利用價值占70%，再生利用價值占30%，再生利用的價值集中在三元電池，磷酸鐵鋰電池再生利用價值較低；動力電池拆解難易程度與組件、材料、焊接工藝、電芯類型、灌膠工藝、模組串聯方式、底盤結構等有關，結構、組成、工藝越復雜，拆解難度越大，對電池的損傷越大；中天鴻鋰采用自動化的拆解線配合數據采集系統(tǒng)實現拆解的智能化，提高了拆解效率。深圳乾泰同樣建立了智能化的拆解線，實現每年拆解5萬臺報廢新能源汽車、3萬噸退役電池、梯級利用生產2萬套儲能產品、分離1.5萬噸報廢電池。深圳雄韜引入大數據技術，在產品、成本、產業(yè)鏈、潛在市場中進行應用。我國鈷資源缺乏，主要從剛果等國進口，鈷在三元材料中起到提高材料的循環(huán)和倍率性能以及穩(wěn)定材料層狀結構的作用，華友鈷業(yè)作為鈷原料的供應商，其生產線從專業(yè)化、自動化往智能化方向發(fā)展，建立了智能工廠。

傳統(tǒng)濕法工藝存在回收率低（三元＜50%，鐵鋰＜30%），環(huán)境污染（焚燒或掩埋、酸堿浸洗），無法通過一、二線城市環(huán)評，長距離運輸成本高，磷酸鐵鋰、錳酸鋰中貴金屬含量不高，經濟效益差等問題。為解決傳統(tǒng)濕法工藝的弊端，北京賽德美采用精準拆解+材料修復技術，不僅回收三元電池，還可以處理磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰等多種電池，回收具有良好經濟性；賽德美的回收技術實現了全封閉、全自動、純物理拆解，不產生有害氣體，實現鋰電材料的全組分回收；可以通過最嚴格環(huán)評，方便各地建廠，降低處理成本和環(huán)保成本。此外，一些企業(yè)從自身實際考慮，提出進行退役電池篩選檢測的健康指數評估，在動力電池的設計生產、拆卸、包裝運輸、存儲、余能檢測、拆解、梯級利用、再生利用的階段制定相應標準體系，明確電池生產企業(yè)、汽車生產企業(yè)、報廢汽車回收拆解企業(yè)、梯次利用和再生利用企業(yè)的主要任務。

行業(yè)政策逐步完善，為回收利用保駕護航

在行業(yè)政策方面，存在如下問題：1）缺少動力蓄電池回收利用專項法律法規(guī)；2）廢舊動力蓄電池回收體系暫未有效建立；3）政策標準體系亟待進一步完善；4）對動力蓄電池回收利用技術和裝備研發(fā)支持力度小；5）報廢汽車回收拆解企業(yè)亟待技術升級；6）對梯級利用行業(yè)缺少引導和規(guī)范。廢舊動力電池回收利用的成本包括運輸、包裝、倉儲、環(huán)保、拆解、測試、售后成本，其中運輸應遵循國家有關電池包裝運輸法規(guī)和標準要求，冶煉要遵循國家再生金屬標準及有色金屬冶煉企業(yè)安全生產標準等有關要求，拆解要保證環(huán)境友好和安全性。

在動力鋰電池回收利用政策上，工信部節(jié)能司發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》，規(guī)定指出，對動力蓄電池生產、銷售、使用、報廢、回收、利用等全過程進行信息采集，對各環(huán)節(jié)主體履行回收利用責任情況實施監(jiān)測。電池生產、梯次利用企業(yè)應按照《關于開通汽車動力蓄電池編碼備案系統(tǒng)的通知》（中機函〔2018〕73號）要求，進行廠商代碼申請和編碼規(guī)則備案，對本企業(yè)生產的動力蓄電池或梯次利用電池產品進行編碼標識。

以上總結了動力電池回收及循環(huán)利用中的問題及解決問題的思路，梯級或再生利用的核心問題是技術、環(huán)保和成本問題，要想抓住市場，落腳點還是在核心技術、標準、政策等關鍵性問題的突破，看得出，政府、上下游企業(yè)、行業(yè)協會分工協作，深入布局該產業(yè)。為解決這些問題需要不斷對行業(yè)進行深入研究，需要深入一線，挖掘實際需求，需要技術研究與產業(yè)化相結合，逐步找出解決問題的方案。