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动力电池绿色回收有路可循

作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2020-07-02 浏览:
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近日,生态环境部发布国家环境保护标准《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(征求意见稿)》(以下简称《技术规范》),旨在防止废锂离子动力蓄电池污染环境,保障人体健康。

中国有着全球最大的新能源汽车市场,近年来发展势头迅猛。锂离子电池因其具有能量密度高、自放电性能小、可循环使用等优点,被认为是新能源汽车首选的动力电池之一。

值得注意的是,由于锂离子电池的使用寿命有限,加之技术不断更新换代,锂离子电池即将迎来规模化退役、报废“小高峰”。若废旧动力蓄电池处置不当,将带来生命健康、安全、环境污染等问题。

那么,《技术规范》的发布对我国动力电池回收行业意味着什么?对实现废旧动力电池的资源再生利用,以及全过程的污染控制,又起到怎样的推动作用?

有序引导 完善体系

据统计,今年我国动力电池将进入规模化退役阶段,按70%可用于梯次利用计算,大约有6万吨动力电池需要报废处理。动力电池回收利用迫在眉睫。

废锂离子动力蓄电池何去何从、如何实现更清洁、绿色、安全的方式处理,这些问题成为行业关注的重点。《技术规范》的出台,或许让行业发展有路可循。

《技术规范》首先对“废锂离子动力蓄电池”给出了明确的定义:丧失原有利用价值,或虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的锂离子动力蓄电池,不包括在保质期内返厂故障检测、维修翻新的锂离子动力蓄电池。继而从污染控制技术要求、运行环境管理要求、环境应急管理要求等方面进行了详细的规范说明。

“目前,各行业对环保的要求日益趋严,《技术规范》的出台,通过对目前动力电池回收过程中存在或者潜在的污染风险进行梳理,支撑动力电池回收利用过程绿色化,推动行业更加规范化发展。”中国科学院过程工程研究所研究员孙峙告诉《中国科学报》。

“在这以前,我国并没有专门针对动力电池回收行业而提出的污染防治要求,只有一般性的规则。”中国电池联盟副秘书长杨清雨认为,作为整个回收行业规范体系的重要组成环节,《技术规范》具有行业自身的特点,就污染物控制对相应的回收企业提出了详细而具体的要求,有助于动力电池回收产业向绿色化、环保化发展,推动产业转型升级。

事实上,近年来,国内动力电池回收利用政策不断更新,涉及动力电池管理办法、溯源管理、管理平台建设、规范条件、网点建设与运营等各方面,还构建了动力蓄电池回收利用全生命周期国家标准体系,引导产业健康发展,促进动力电池安全有序回收。

政策引导促进企业回收意识不断增强。据中国电池联盟统计,截至 2020年2月,全国共计130家企业申报了11229个回收服务网点,平均每家车企申报86个回收网点。

“政策体系逐渐形成,标准逐渐完善,整个回收渠道体系的建设也有了更多依据。”杨清雨说。

不同环节 不同要求

技术的不断革新正强化动力电池回收全产业链的污染控制,推动行业绿色可持续发展。在污染控制技术要求方面,《技术规范》从工艺过程污染控制技术要求、末端污染控制技术要求进行了详细的规范说明。

孙峙表示,就技术路线而言,目前工业应用的主要有两类。一类是火法—湿法联合回收工艺,即将废电池通过高温熔炼制备钴—镍—锰合金,再进一步进行湿法分离提纯,得到相关产品。

另一类是热解预处理—湿法冶金联合回收工艺。即首先去除废电池的有机物,经破碎分选等,得到富含锂等元素的黑粉,然后将黑粉采用湿法浸出工艺回收其中的有价金属,进一步制备电池正极材料。

“两条路线各有特色,都是希望‘从电池中来’,再‘回电池中去’。”孙峙说。事实上,就动力电池回收行业而言,我国走得比较靠前,“因为我们的问题和需求出现得更早、更紧迫”。

废锂离子动力电池回收涉及收集、贮存、运输及放电、破碎、分选、金属提取等诸多关键技术环节,不同环节对污染控制有着不同的要求。

杨清雨告诉《中国科学报》,在收储运环节,重点关注的是电解液泄漏问题。六氟磷酸锂是电解液最重要的组成部分,约占电解液的43%,它易挥发,释放出氟化氢对环境产生污染。而在拆解分选、冶炼环节,则需保障工作环境的密闭性,以及废气废水废渣的处理。“实现绿色安全回收,对企业的封闭环境、环保设备、环保工艺等要求较高。”

孙峙也表示,动力电池环境污染风险是目前业界最为关注的问题之一。除了电解液泄漏,还有处理过程中产生铜镍等重金属污染、二次废渣问题;此外,若处理不当,残电在仓储、破解过程中可能会引发自燃、爆炸等。

他指出,“前处理过程是动力电池回收污染控制的重点。”

近年来,有相关企业开始在电池前端设计时,考虑如何在电池后端回收时如何更方便、安全和环保。“要兼顾电动汽车使用的需求,难度还比较大,但国内外都在尝试探索。”孙峙说。

前景广阔 不断探索

毫无疑问,新能源汽车的快速发展带动了锂离子动力电池的增长,也给锂离子动力电池的回收带来了广阔的市场前景。

有数据预测,2020年,我国动力电池回收利用市场将达到107亿元左右,其中梯级利用市场约64亿元,再生利用市场约43亿元。

杨清雨表示,电池回收的核心是尽可能延长电池全生命周期,提升再生价值。其中,电池的梯次利用值得关注,从新能源汽车卸下来的动力电池,根据安全性检测和寿命预估,还可应用于低速电动车、电动自行车、小规模分布式储能等。

“除了技术,目前行业更关注的是回收规模和经济性。”杨清雨坦承,目前市场上流通的退役动力电池数量规模低于行业预期,回收量不足、缺乏规模效应或许是电池回收企业共同面临的问题。

在他看来,原因可能包括消费者的意识、回收渠道不畅等。“当动力电池容量衰减到80%就达到了车用报废标准,但电池价格较高,消费者会有‘与其更换电池不如多开两年直接换车’的想法。”杨清雨表示,总体来说,电池早晚会退役,行业前景广阔,一方面需要引导消费者通过正规的渠道回收电池,另一方面要加强监管。

清华大学环境学院教授李金惠在近日召开的第十五届固体废物管理与技术国际会议的论文集中指出,当前我国动力电池回收体系建设尚不完善。目前动力电池回收体系主要依托汽车生产企业现有销售网络建设,存在一定的安全风险,且操作人员的专业性不足。此外,动力电池回收体系覆盖率待提升,总体回收成本较高,回收利用企业效益不明显。上下游企业的合作还有待加强,回收体系的资源配置有待优化。

在孙峙看来,未来还需要加强电池回收技术和装备的自动化水平。“由于电池包的差异性较大,目前在拆解等技术方面有较大提升空间。”

专家们指出,要形成以企业为主导的电池回收产业链,还需要政府引导、科技支撑、公众支持等多方共同推动。

关键字:动力电池回收

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