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动力电池负极回收潜力待发掘

“现阶段储能市场各类储能技术保持多元化发展格局,安全性好、循环寿命高、低成本、高效率、易回收的技术将是未来储能技术面临的共同挑战。”中国物理与化学电源行业协会动力电池应用分会秘书长刘勇日前在第二届储能电池技术发展方向研讨会上表示。电动汽车动力电池作为储能的重要领域,同样面临着上述挑战。
动力电池负极回收潜力待发掘
根据中国汽车技术研究中心发布的数据,2020年电动汽车退役电池容量将达到2421万kWh。业内普遍认为,废旧动力蓄电池若不回收利用,不仅是价值的巨大浪费,还会造成严重的环境污染。由于结构和材料的特殊性,废旧动力电池若不加强回收利用管理,还会引发安全隐患。在目前钴镍等金属资源价格上涨、汽车动力电池大规模退役的趋势下,电池回收和梯次利用已经成为业界关注的焦点。

价格和成本倒逼回收

“到目前为止全球大部分公司还是用镍矿或者钴矿作为原材料生产相关复合材料。中国镍和钴的储量非常少,能源的储存和需求量明显不匹配。”北京理工大学教授、电动汽车动力蓄电池循环利用战略联盟技术专家委员会副主任李丽告诉记者。她认为,原材料价格直接影响单体或者电池组价格,从整个动力电池全生命周期来看,降低电池材料成本需要从原材料入手。延长电池寿命可以在一定程度上降低电池成本,原材料回收也可以在一定程度上降低电池产业对全国原矿的压力。

“在废旧磷酸铁锂动力电池无害化回收利用中,铜和锂的回收率达到99%,锂的回收率达到98.9%。”中天新兴材料有限公司副总经理张刚介绍。然而,从去年年底开始,磷酸铁锂价格下滑明显,已经从2016年的每吨10万元左右下跌到6万元左右。价格下跌直接影响了回收企业的利益。张刚表示,在磷酸铁锂材料这么低的价格下,回收企业需要寻找更低成本的方法。

回收价格也影响着电池回收企业的利益。张刚述说了目前电池回收企业的苦恼:“现在的回收把废旧电池作为资源在卖,回收价格较高;但是从回收企业角度来看,电池作为报废品,价格较低,回收企业才能够盈利。”他希望国家有关部门研究回收相关政策进行有效引导,促进电池回收产业真正健康发展。

负极和电解液回收应受重视

“目前动力电池回收多聚焦于电池正极材料,对于负极和电解液的回收却受到企业忽视。可能因为负极石墨很便宜,所以大家觉得不值得回收。”李丽指出。

记者了解到,天然石墨的提纯存在高污染高能耗的问题,但回收负极材料后生成具有高导电性的石墨烯材料,在电池等领域有着非常大的吸引力。动力电池石墨负极的回收或会成为企业的重视方向之一。

关于电解液回收鲜有见诸报端的案例,然而电解液中的有毒物质可以造成环境污染,回收和处理势在必行。李丽介绍,科研团队将电解液重新进行匹配以后,电导率可以达到目前商业化的要求。

“电池回收处理应遵循三个原则:高效性、经济性、环保性,我们希望对动力电池不同部件进行全方位再生和资源化。”李丽还建议从电池生产源头做好设计,材料在设计之初就支持后期降解,这会降低电池回收链条末端的处理难度。

梯次利用将成退役电池主要去向

今年7月,工信部、科技部等七部委联合印发《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,确定北京、天津等19个省市及中国铁塔公司为动力电池回收试点地区和企业。

中国铁塔股份有限公司是由三家电信运营商中国电信、中国移动和中国联通共同出资设立的大型通信基础设施综合服务企业。作为唯一的动力电池回收利用试点企业,铁塔公司在全国范围内拥有180万座基站,具有规模化开展梯次电池应用的优势。

据中国铁塔股份有限公司能源创新中心高级总监高健介绍,2015年10月份中国铁塔开展梯次电池试点应用研究,2018年已经实现了梯次电池大规模应用,截至目前已完成3600多个站点的建设工作。试验站点地域覆盖全国大部分地区,所使用退役电池的制造商基本涵盖了国内主流新能源汽车电池供应厂商,试点运行近两年,梯次电池运行状况良好。

据高健介绍,退役电池的大规模梯次应用技术方案有三种:第一是电芯级重组方案,即将电池拆解成电芯级进行分选、重组加工成电池产品,货源方主要是电池企业;第二个是模组级重组方案;第三个是PACK应用方案,将退役下来的整个电池PACK包检测分容后应用到基站,货源方以汽车企业为主。

他举例指出,以北京西郊田村基站为代表的自建机房新增了2组梯次电池,通过电池共用管理器实现与原有的铅酸电池合用。梯次电池来源于沂星纯电动大巴退役的中航锂电电池,2013年至2016年在临沂市做公交运营。

谈及退役电池梯次利用在通信基站中的应用趋势,高健表示,将从落实梯级电池在新建基站备用场景全面应用开始,试点削峰填谷,探索光储一体化应用的新模式,逐步拓展到梯次利用电池在点、线、面及微站建设的应用。

来源:中国能源报

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