废旧锂电池对环境有多大的危害你知道吗？
来源：宝鄂实业
2019-05-30 14:19
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2016 年上半年，中国新能源汽车产销分别达到 17.7 万辆和 17 万辆， 依旧是全球最大的新能源车市场。1-2 月受春节和政策因素影响而产销较低，随着政策调整推进，上半年的 3-6 月新能源车逐步实现恢复性增长，6 月冲刺到 3.5 万台水平。下半年的 7-8 月新能源车处于 3 万台左右的位稳定状态，等待进一步的增长动力。
据中汽协会统计，8 月新能源汽车生产 21303 辆，销售 18054 辆，同 比分别增长 2.9 倍和 3.5 倍，其中纯电动汽车产销分别完成 13121 辆和12085 辆，同比增长 3.8 倍和 6.1 倍，插电式混合动力汽车产销分别完成 8182 辆和 5969辆，同比分别增长 2 倍和 1.6 倍。
根据工信部的相关政策规定，纯电动乘用车补助标准在综合考虑规模效应、 技术进步等因素后逐年退坡；此外，在 16 年上半年政府加大查骗补力度之后，考虑对于政策进行调整和修改。
国家将对补贴政策进行多方面的改善，研究建立动态调整机制，调整 产品结构，提升补贴产品的先进性水平。
政府查骗补的力度增大，有助于规范行业发展，提升企业自主技术研 发和产业升级的动力；也有助于防止行业产能过度扩张，完善新能源车行业发展的政策和制度环境。
新能源汽车行业目前和未来 3~5 年仍将处于高速发展的阶段，政策转型和 产业结构调整都是使得产业发展更加健康完善的必经之路。随着电动汽车技术的不断升级和产业集中度的不断提高，未来行业仍将经历较快发展。
动力电池的需求量和报废量不仅与新能源车新增产量密切相关，还与不同 车型的占比、电池技术路线的转移趋势、不同动力电池的使用寿命及不同电动车型的报废年限等有关。目前行业内的平均标准如下，可以作为预测动力电池需求量和报废量的假设条件：
不同动力电池的平均质量分别为：插电式乘用车 275kg、插电式商用 车 235kg、纯电动乘用车 550kg、纯电动商用车 1900kg；
根据公路部门统计，轿车、轻型车年平均行驶里程为 5 万 km、中型车 为 4 万 km、重型车为 3 万 km；在同样的行驶条件下，纯电动乘用车动力电池的使用寿命约为 4-6 年；而纯电动商用车日行驶次数多、行驶里程长、充电较为频繁，其动力电池的使用寿命约为 2-3 年。
目前我国私人乘用车平均报废年限在 12-15 年，商用车强制报废年限 为 10 年，电动汽车在其寿命周期内至少更换 2次动力电池，而且由于不确定性因素（意外事故、人为原因等），动力电池的寿命周期会不断变化。
根据我们的测算，按商用车（按3 年电池寿命假设）和乘用车（5 年）所使 用的动力锂电池报废量，将在2020年分别达到27Gwh和4.2Gwh，在2023年分别达到84Gwh和17.5Gwh
根据测算，从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属所创 造的市场规模将会在 2018 年开始爆发，达到 52 亿元，2020 年达到136亿元，2023 年将超过300 亿元。
这些因为发展新能源汽车产业而产生的电池报废量如果不得到妥善的 处置，将会对环境造成较大的污染；此外，废弃的锂离子电池具有显著的资源性，下文我们将分析锂离子电池回收的技术可行性和成本经济性。
废弃动力锂电池具有显著的资源性，其中钴和锂潜在价值最高
组成锂离子电池的正极、负极、隔膜、电解质等材料中含有大量的有价金 属。不同动力锂电池正极材料中所含的有价金属成分不同，其中潜在价值最高的金属包括钴、锂、镍等。例如，三元电池中锂的平均含量为 1.9%、镍 12.1%、钴 2.3%；此外，铜部分、铝部分等占比也达到了 13.3%和12.7%，如果能得到合理回收利用，将成为创造收入和降低成本的一个主要来源。
钴是一种银灰色有光泽的金属，有延展性和铁磁性。因具有很好的耐高温、 耐腐蚀、磁性性能，钴被广泛用于航空航天、机械制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域，是制造高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、电池的重要原料之一。
钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中，独立钴矿物极 少，陆地资源储量较少，海底锰结核是钴重要的远景资源。 再生钴的回收也是钴资源的重要来源之一。据 USGS 数据，2015 年全球产出钴矿 12.38万金属吨，刚果（金）产出钴矿 6.3 万吨，占比超过 50%，中国仅产出钴金属 7700 吨，占比 6.2%。
钴矿扩产项目包括：2016 年刚果（金）的 Etoile Leach SX-EW plant、澳 大利亚的 Nova Nickel、美国的 ldaho Cobalt 和 NorthMet,phase 1 等，合计新增产能 7235 吨； 2017 年新增项目较少，仅加拿大 NICO 和赞比亚Cobalt converter slag 等，合计新增产能 2215 吨；2018 年澳大利亚Gladstone Nickel 和刚果（金）Project Minier 的新矿山投产，合计新增产能 9600 吨。
钴矿减产项目包括：嘉能可的 Katanga 和 Mopani 项目、巴西的 Votorantim Metais 矿山，预计减产金属量 5200 吨。未来随着铜镍价的继续低迷，不排除其它大型矿企也会加入减产的阵营。
由于 2016 年上半年动力锂电池市场的快速发展所带动的对于钴的需求提 振以及各大矿山减产的预期，钴价在 2016 年年中出现了拐点 ，预计未来两年内仍将维持供给紧平衡的态势 。从全球市场来看，钴的需求 42%集中在锂电池领域，其次是高温合金（16%）和硬质合金（10%）；从中国市场来看，电池材料占比高达 69%。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动力电池厂商2016 年-2017 年纷纷扩大产能，对于钴的需求将进一步提升。因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性。
锂元素作为广泛用于动力锂电池中的元素，其用途非常广泛，且目前市场 上碳酸锂的价格不断走高， 需求端尤其是新能源汽车驱动的需求扩大以及供给端产能释放的难度共同作用于碳酸锂的价格，促使越来越多的企业开始关注锂电池回收的经济效益。
锂资源在自然界中广泛分布，然而锂资源的提取工艺行业壁垒较高， 因此供需格局较为稳定，近年来的供应端变动主要有：银河资源复产（Mt Cattlin 矿山）；SQM 成立合营公司开发 4 万吨的阿根廷盐湖Cauchari-Olaroz 项目；ALB 与智利本土企业加强合作，2020 年有望在智利形成 3 座锂盐厂、合计 7 万吨 LCE 生产规模。
2015 年，锂电池占全部锂需求的 50% 以上；根据 SQM 的预测，2016 年 到 2025 年锂需求的复合增速将达到 8%-12% ，其中动力锂电的锂需求复合增速将达到18%-24% ，根据该预测，2025 年全球锂需求将达到 49万吨（折 LCE ）。
Tesla Model 3 的揭幕同时带来了对于高端氢氧化锂需求的增加。Tesla 设置的目标是在 2020 年达成整车制造 50 万辆/年、超级电池厂35Gwh/年的既定产能建设目标，假设能够达成目标的 80%、碳酸锂单耗为 0.6 吨/kwh，则对应锂需求 1.68 万吨（折 LCE）。该现象级事件同时也会对整个产业的发展起到推动作用。
从三元材料销量来看，全球市场三元材料销量呈现快速增长态势，由 2009 年的 1.2 万吨快速增长至 2015 年的超过 9 万吨，年均复合增速达到40% 。根据对未来三元材料企业发展趋势的分析， 未来国内三元材料龙头企业产能占比仍维持在较高水平，预计未来前十大企业的产能占比将维持在 80%以上。
从三元材料的产能来看，预计2016 年动力三元材料产能将超过 7.1 万吨/ 年，2016~2018 年的年复合增长率将达到 56% 。
碳酸锂作为盐湖和锂矿提取的直接产品，是其他锂产品的基础原料， 氢氧 化锂目前则主要用于 NCA 三元材料和高镍 NCM 三元材料的生产， 需求都随着三元材料 需求的增长而增长 。
由于氢氧化锂稳定性高，反应过程中不产生一氧化碳干扰物，有助于 增大材料的振实密度，相比于碳酸锂更适合作为三元正极材料合成的基础锂盐。
氢氧化锂为富锂锰基正极材料的合成必须基础原料。富锂锰基正极材 料 xLi2MnO3•(1-x)LiMO2 具有高比容量(200~300 mAh/g)，能很好地满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求，是最具潜力的下一代动力锂离子电池正极材料。
我国碳酸锂主要从锂辉石中提取，采用硫酸法、石灰石焙烧法等，成 本较高约为 2.2-3.2 万元每吨。少数碳酸锂来自盐湖卤水提取，针对我国盐湖镁锂比较高，卤水品位差的现状，采用煅烧法和溶剂萃取法，成本较从矿石中提取低，但依然高于国外盐湖提锂成本，且受制于恶劣生产条件产量十分有限。
国外比如 Albermarle 公司和 SQM 在美国银峰盐湖和智利阿塔卡玛盐 湖，主要采用蒸发沉淀法提取碳酸锂。这种方法成本最低，在 1.2-1.9万元每吨，是目前碳酸锂生产的主流方法。
金属进行回收再利用的节能率在 70%~90% 之间，如果使用电池回收原材 料生产电池，在节能减排方面具有绝对优势。考虑锂离子电池回收的经济性问题，需要站在电池的全生命周期考虑。电池原材料以有色金属为主，我国有色金属工业的能源消耗水平与国际先进水平存在明显的差距，能源消耗主要集中在矿山、冶炼和加工三大领域。但有色金属回收过程的能源消耗远小于原生金属。
废弃动力电池威胁环境和人类健康， 影响社会可持续发展
废旧动力电池对环境和人类健康的潜在威胁 。现有的废旧电池处理方式主 要有固化深埋、存放于废矿井和资源化回收，但目前我国电池资源化回收的能力有限，大部分废旧电池没有得到有效的处置，将会给自然环境和人类健康带来潜在的威胁。
虽然动力电池中不包含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但也 会带来环境污染。例如其电极材料一旦进入到环境中，电池正极的金属离子、负极的碳粉尘、电解质中的强碱和重金属离子，可能造成重环境污染等，包括提升土壤的 PH 值，处理不当则可能产生有毒气体。
此外，动力电池中含有的金属和电解液会危害人体健康，例如钴元素 可能会引起人们肠道紊乱、耳聋、心肌缺血等症状。
动力电池回收问题影响到了社会经济的可持续发展。电动汽车有应对环境污染和能源短缺的优势，如果动力电池在其报废之后不能得到有效回收，会造成环境污染和资源浪费，有违发展电动汽车的初衷。对企业来说，动力电池的回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本。此外，动力电池回收还关系到政府建设低碳经济和环境友好型社会。
