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电池知识

如何让动力电池回收成本降低?“梯次利用”?

来源:宝鄂实业    2019-05-18 18:44    点击量:

新能源汽车发展现状

早期在设计锂离子电池的时候,研发人员主要从正极、负极、电解液着手考虑设计。根据材料的组合,共计有一亿一千万种组合,而实际应用的,仅有30余种,不足30ppm,这不禁使我们去想,为什么只有这么少的组合可以实现产业化?研究人员发现,如何把正负极活性物质收束在容器里,是一个很大的难题。

前期,研发人员发现,锂二次电池和镍氢电池可以实现能量的储存与转移,但是储氢合金太重,锂二次电池因为充放电过程中会形成锂枝晶(dendrite),且易燃烧。

研发人员根据存在的困难,先后研发提出多种构想,并检讨这些材料。比如,采用合金:AL、伍德合金(Bi50%、Pb26.7%、Sn13.3%、cd10% mp 70℃)、carbon等材料。经过一系列的检讨,人们发现AL循环不好,伍德合金的cd武汉环境,而C则是一个较好的选择,可是C/Li合金制造在工业上又难以实现。
人们根据电池的特性,对电池的正极材料做了定义:需要含Li的正极,且能保证Li能自由出入。

 

我国的新能源车在2010年开始迅速发展,2013年迎来了一波小高潮。根据相关数据显示,2010年我国新能源车的销量仅为5900余辆,而2016年这一数字已经增长至50.7万辆,截至2017年底,全国新能源车保有量超过150万辆,今年预计会达到180万辆,并且这一数字还在不断增加。

 

根据锂电池实际寿命,通常是在五年左右,从第一批新能源汽车高潮开始,现在,我们将会迎来动力锂电池的报废高峰。颤抖吧!

一辆车通常是由一到两个PACK包组成,一个PACK包由几百到几千不等的电池串并联组成。如果都按照特斯拉使用的18650圆柱电池计算,一辆车大概需要6000只电芯以上,四辆新能源汽车的电池重量就达到了一吨。以最低的电池更换周期来看,那么2015年前的电池都要淘汰掉。粗略计算了一下,10万吨!!!

顺便提醒一句,别忘了之后每一年还有更多的不断递增的新能源汽车电池报废。

回收成本压力大到hold不住

 

看到上面,你肯定会想,为嘛没有企业去回收,里面不是有很多还可以使用的元素。比如三元电池的镍、钴、锰、锂等原素。特别是钴,为我国稀缺金属,全世界已探明钴金属储量148万吨,中国已探明钴金属储量仅47万吨。扎伊尔和赞比亚是最大的钴生产国,其产量约占世界总产量的70%。我国锂资源虽然较为丰富,但受制于开采技术和成本限制,所以我国锂资源很大程度上还需要依靠进口。以三元锂电池为例,钴、锰、镍含量达到了20%,锂含量达到了3%,废旧电池的金属含量是金属原矿品位的40-100倍。随着新能源汽车普及程度的加深,对于这些关键金属的需求将呈现持续快速增长的趋势,当然,价格可能也会蹭蹭上涨。

但是,由于锂电池回收涉及到电池放电、破拆、分选、除杂等等若干步骤,目前锂电池回收处理工艺并不成熟,回收处理成本居高不下。据了解,1吨磷酸铁锂电池回收(平均回收率达到90%)的成本在8500元左右,而回收所得的市场价值仅为8000元,这意味着回收企业每回收处理一吨磷酸铁锂电池将会亏损500-1000元人民币,赔本的买卖估计很少有人做。

而三元电池目前是一个主流发展方向,回收成本更高。约20000元人民币,但是因为含有大量的镍钴锰等金属,故而回收得到的市场价格约为30000元人民币。虽然有力可图,可是别忘了三元电池的特性。回收不当极有可能发横二次污染或起火爆炸(不夸张,三元电池包起火爆炸是很危险的)。所以,有能力、有技术做三元锂电池回收的企业寥寥无几。

动力电池回收的阻碍

 

刚才说了,能够实现锂电池回收的企业寥寥无几,那么如果实现了规模化咧?这样回收成本降低。其实国内很多企业都有布局动力电池回收领域,但是据我所知的,绝大部分只是起步阶段,回收能力相对有限,这是一个机遇,也是一个挑战。

政策的倾斜力度不够,是否能先补贴扶持,再促进其发展。或者出台实质性的相关的锂电池回收管理办法。可是目前这一块均是不明确。就连回收的主体也稍有争议,车企负责回收,可是车企没有回收的能力,退给电池供应商,而电池供应商有没有资质和能力,就另当别论了。

梯次利用可能是缓解得一个办法

 

“梯次利用”回收利用策略能够较为有效地化解动力锂电池的集中换代,将其中具有剩余利用价值的部分转移,不具备剩余价值的再进行报废拆解回收,化解回收能力不足的尴尬。

由于车用动力锂电池当实际容量剩余不足标准容量的80%时即需换新,但它仍具有实际使用价值。此前有将更换下的车用电池二次应用在了风光能电站的储能项目中成功的案例,鉴于我国华北、西北等地还存在大量风、光伏发电并网难的问题,这无疑能有效增加锂电池的剩余价值,另外移动网络基站储能,也是一个巨大的突破口。

总结:

现阶段新能源发展的浪潮掩盖了即将到来的回收压力,预计到2020年相关电池的回收需求将激增400%,如果不及时加以应对,隐藏在新能源之下的生态危机将足以摧毁甚至颠覆由此带来的生态红利。希望更多的企业、政府部门能够关注到未来的境况,先污染、后治理的老路,不要再走了!