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电池回收新技术

可回收100%的铝和98%的锂

近日,瑞典查尔姆斯理工大学日前宣布:该校研究人员近期提出了一种新的、有效的方法来回收废旧电动汽车电池中的金属。这种方法可以回收电动汽车电池中100%的铝和98%的锂。同时,最大限度地减少了镍、钴和锰等有价值的原材料的损失。

此外,整个过程中不需要昂贵或有害的化学物质,因为研究人员使用了草酸——一种可以在植物界找到的有机酸,到目前为止,还没有人能够找到用草酸分离这么多锂的合适条件,同时去除所有的铝。

以水为基础的回收方法称为湿法冶金。在传统的湿法冶金中,电动汽车电池中的所有金属都溶解在无机酸中。然后去除“杂质”,如铝和铜。最后,你可以分别回收有价值的金属,如钴、镍、锰和锂。尽管铝和铜的残留量很少,但它需要几个净化步骤,并且在这个过程中的每一步都可能导致锂的损失。

而在最新研究中,研究人员颠倒了顺序,先回收锂和铝,这可以减少制造新电池所需贵重金属的浪费。该团队的研究人员表示:由于金属具有非常不同的性质,我们认为分离它们并不难。我们的方法是一条很有前途的电池回收新路线:一条绝对值得进一步探索的路线。

电池回收产业加速布局

行业规模进一步扩大

今年7月,我国新能源汽车生产累计突破2000万辆,迈入规模化、全球化的高质量发展新阶段。随着新能源汽车市场快速发展,作为新能源车最重要的部件之一:动力电池的回收和再生利用也在迎来全产业链的同步革新。

动力电池回收被称为锂资源和稀有金属的“城市矿山”。其行业意义首先在于回收能够有效萃取用于制造锂电池的镍、钴、锂等核心金属资源,从而覆盖生产需求。除了供应链安全,动力电池回收在环境效益方面意义重大,专业化回收能有效避免污染,降低废旧电池爆炸、腐蚀等安全隐患。

当前,中国动力电池回收行业市场潜力巨大:新能源汽车动力电池理论寿命为4-8年,我国新能源汽车动力电池大规模装机启动于2017年,在2023年迎来动力电池回收的放量期。根据行业测算,到2030年,我国动力电池回收市场规模预计可达1406亿元,比2022年实际市场规模增长近9倍。今年6月,美国能源部宣布提供超过1.92亿美元的新资金,用于从消费品中回收电池。

合理电池回收方案

仍然需要进一步完善

如何环保、高效地回收动力电池是全球性难题。其技术难点包括残余电量测量不准、电池梯次利用及残值标准不明确等。目前欧洲报废的电池数量远超当地回收能力,大量电池难以处理或流向了不明渠道。根据德国电动汽车新闻网的报道,尽管欧盟已颁布相关法规,但电池回收仍面临挑战。据欧盟委员会统计,欧盟目前每年进口约80万吨汽车电池、19万吨工业电池和16万吨消费电池。其中大部分没有被恰当回收处置。

动力电池回收过程中既有上述技术性难题,中国动力电池回收这个逾百亿元规模的市场,目前已挤入上万家企业,“但上规模的企业只有一两百家,进入工信部白名单的企业更是仅有88家,绝大多数还是小作坊”。此外,废旧电池处理的规范性也成为另一个行业隐患,退役电池存在去向不明、流入非正规渠道等问题。这些电池因拆解回收方法和回收规模化不足等原因,造成环境隐患及资源浪费。

动力电池退役大潮

一个新的产业要来了吗?

一边是不断增加的新能源汽车报废数量,另一边是尚不成熟的动力电池回收行业,这就让动力电池回收在成为产业“缺口”的同时,也成为了一个商业“蓝海”。与此同时,原材料价格的波动,也给了动力电池回收一定的发展机遇。

2022年,碳酸锂价格位居高位,促使磷酸铁锂电池的回收拆解再生利用的经济效益逐步体现,诸多企业开始布局相关产线。但2023年初,碳酸锂价格迎来骤降,动力电池回收的经济效益消退。近期,随着碳酸锂价格回升,动力电池回收行业的经济效益将得到有效改善,行业也将迎来较大发展。庞大的市场规模,也吸引了包括动力电池生产企业、第三方企业、车企以及其它企业纷纷入局。

近年来,退役的动力电池已经成为回收企业争先抢夺的对象。不仅如此,包括电池生产厂商、车企、以及第三方企业在内的不同性质的企业,也纷纷盯上了这门生意。2018年动力电池回收相关企业注册量2160余家,2020年新增动力电池回收企业4500家,2021年动力电池回收企业注册量暴增至2.22万家,2022年动力电池回收企业注册量达3.8万家,这导致我国在业或存续动力电池回收企业达到7.8万余家。截至2023年9月13日,注册“电池回收”的企业达到11.2万余家。

快速且庞大的市场,也让提前布局这一赛道的企业吃到了红利。但即便如此,由于行业尚处于发展的初级阶段,一下子涌入了太多玩家,依旧让本就缺乏行业规范和相关制度的动力电池回收行业,问题更多。

电池分解依然危险

使用手套箱进行回收保护

目前,流向白名单企业的退役电池只有不到25%,有75%的废旧电池被小作坊以及尚未进入白名单的企业消化。众所周知,由于动力电池在分解时会产生废气、废水等对环境污染较大的物质,因此从事相关业务的企业必须通过环评批复并取得排污许可等相关资质。然而,事实上却是,大多数“小作坊”只是逐利,并不拥有拆解甚至分解回收电池能力,不仅缺乏相关资质与监管,甚至还存在很强的安全和环境风险。

在锂电池的回收及生产过程中:金属锂负极的化学活性高,易与电解液发生副反应。燃料电池的生产奖面临更多的不可知因素:可以说整个电池的生产过程都是伴随着很多危险问题的,所以在电池生产中,都会使用真空手套箱进行:手套箱是作为一个全密闭的腔体,把腔体内外的环境完全隔绝开,腔体的一面安装有视窗 和手套,操作人员通过手套对腔体内的物料进行操作:在操作前,对整个箱体抽真空,把箱体内空气完全抽掉,降低水氧含量至0.1ppm以下,然后填充惰性气体气体进行生产。

而生产电池用手套箱,还需要装配专用烘箱以保证整个生产过程中的干燥环境,其技术要求要远远大于一般手套箱;而未来硫锂电池的量化生产,也应该离不开这种特殊的生产保护。