废旧动力电池回收再生利用概况

郝思越 张伟 张慧 吴良恕

奇瑞新能源汽车技术有限公司 安徽省芜湖市 241002

不可再生的化石能源例如煤炭、石油、天然气等是人类与社会持续发展的推动力量。不可再生能源的逐渐消耗将会造成能源枯竭，据专家估计目前勘探出来的石油储量不足以支持人类使用100 年。与此同时不可再生资源的消耗过程中排放的二氧化碳等温室气体会形成温室效应，导致全球变暖、洪涝灾害增加等自然灾害。我国领导人在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中宣布“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”的宏伟目标。

我国大力推广新能源汽车，因为新能源汽车是交通出行能源变革的核心要素，以此期望减少化石能源的消耗与二氧化碳的排放。据统计，2021 年我国新能源车终端累计销量为288.32 万辆，较2020 年增长了110%。随着新能源汽车的迅猛发展，动力电池后续回收与利用至关重要，据相关机构进行预测2022 年中国退役动力电池将达到55.38GWh，2025 年甚至会达到134.49GWh。批量废旧动力电池回收在即，新能源汽车产业的发展不仅需要前端的引导与扶持，更需要将工作重心转移到后端。废旧动力电池的回收再生利用需要进行产业规划与绿色发展。

图1 近年我国新能源动力电池退役规模预测

废旧动力电池中含有重金属与有害物质，若不及时进行回收与处理，将会给环境带来显著的危害。例如废旧动力电池中常见的正极材料：钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂会与水、酸或氧化剂生成金属氧化物，造成重金属污染；
废旧电池包中电解液对环境造成的污染也不容小嘘，电解液具有强腐蚀性，遇水会生成HF，氧化产生PO等有害物质。如果对废旧的动力电池仅采用生活垃圾常用的处理方式，例如：挖坑填埋、高温焚烧，这显然是不妥当的，需根据其特性采用专业的处理手段。

废旧动力电池的回收再生有着巨大的经济价值与社会价值。以废旧三元锂电池为例，其中有价金属主要是镍、钴、锰、锂，平均质量占比分别为12%、5%、7%和1.2%。如果可以得到良好的利用，将变废为宝产生巨大的经济收入，且预计到2025 年会达到600 亿元的市场空间。目前动力电池的碳足迹计算采用的是全生命周期法，废旧动力电池中材料回收可减少碳排放。经过专业的机构测算，回收再利用废旧动力电池的原料较矿石原料的碳排放可以有效的减少＞40%。废旧锂电池资源的再生利用是节能减排的主力军，具有巨大的社会价值。

中国作为全世界最大的锂电池的生产与消费地，针对废旧动力电池的回收与利用，国家早已进行布局与政策的调控。自2012 年开始，国家几乎每年都在出台相关的政策与标准来调控废旧动力电池的回收与利用。政策与标准涉及动力电池生产、编码溯源、回收拆解、回收再生及网点建设等。现有的政策与法规建立起完善的回收利用理论框架，并指明今后回收利用的方向。

1、明确动力蓄电池回收主体职责；

在《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中落实了生产者责任延伸制度，汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。汽车生产企业者在动力蓄电池的全生命周期中都需履行该责任。

2、搭建动力蓄电池回收利用溯源管理体系；

《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》提出建立溯源管理平台，对动力蓄电池的生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程以及各环节的责任主体要进行信息采集与监控。《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》与《汽车动力蓄电池编码规则》则依托溯源管理平台，对蓄电池回收利用溯源管理体系搭建进行细化的指导。

图2 动力电池回收利用相关政策

3、完善蓄电池回收利用试点与网点建设；

《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设与运营指南》等政策的出台，动力蓄电池回收利用试点与网点指导法规的完善、工作的不断开展，标志着国家进入废旧蓄动力电池回收利用大规模实施阶段，并逐渐走上快车道。

4、出台蓄电池回收利用技术标准；

GB/T 33598-2017、GB/T 34015-2017、GB/T 38698.1-2020 等标准分别对动力蓄电池的回收利用拆解、余能检测和运输等方式与方法建立了技术规范，有助于废旧动力蓄电池的安全且合理的回收利用。

在逐渐成熟政策与标准体系保障与指导下，废旧动力蓄电池回收与利用行业会更加正规与健康发展；
（表1）

表1 动力电池回收利用相关标准

废旧动力电池回收再生利用行业当前处于群雄纷起、飞速发展阶段。国内的回收再生的上下游供应商纷纷涌入这一行业，其中的典型为：宁德时代、天能电池为代表的下游电池生产商，例如宁德时代持股邦普循环积极布局上游的材料，在保证材料资源的前提下提升自己产品的利润；
赛德美、格林美为代表的专业动力电池回收利用企业；
华友钴业、赣州豪鹏为代表的上游材料厂商。

除此外合作共赢也是该行业发展的主旋律：整车厂、电池厂、专业动力电池回收利用企业和材料企业等主动进行合作，建立战略联盟；
例如：多家整车厂、电池厂与第三方回收利用企业格林美进行绑定，整合彼此资源，进行废旧动力电池回收利用。加强产业间的合作，电池厂与整车厂可以有效减小对电池材料的依赖，保证资源的稳定供应。第三方回收利用企业则可以实现废旧电池包资源的获取，扩大产业规模。

废旧动力电池回收再生的新技术与全自动设备发展也随着行业的发展而迅速提高。回收再生的完整流程可以简单拆分为两大部分：

1、废旧动力电池前期预处理：放电、拆解金属外壳和分离电极材料；

行业内常用的放电方式主要有浸泡法、穿孔放电、电阻消耗等。拆解金属外壳后将拆解后的电芯及极片废料放入粉碎机粉碎后，通过物理法（磁选、风选、浮选等）或化学法（热处理法、酸碱溶剂法、有机溶剂法等）将活性物质、集流体、膈膜等材料进行分离。

目前国内的拆解再生回收技术正日渐成熟，格林美、邦普等企业通过利用其具有的规模优势并加强与自动化设备商间合作，现全自动化成套设备已在生产利用阶段。在未来兼备经济性、先进性及绿色性的前期预处理工艺是回收利用的重中之重。

2、废旧动力电池中金属的分选、富集与分离提纯；

分离废旧动力电池中的金属，相较于国内，国外回收工艺则以火法冶金为主。将以上预处理完成的活性物质放置在焚烧炉中进行高温处理，去除有机物、火法熔炼得到金属合金，最终通过萃取/ 浸出得到镍/ 钴化合物。国外知名的锂电池再生企业有：日本 Mitsubishi、法国 Recupyl和美国 Retriev Technologies 等。

国内的再生利用则以湿法冶金与物理修复为主。湿法冶金则是通过化学溶剂将活性物质选择性溶解后，富集并分离浸出液中的金属元素；
针对湿法冶金，湖南邦普开发了“定向循环和逆向产品定位”工艺，湖北格林美开发“液相合成和高温合成”工艺。物理修复方面，赛德美通过与高校进行产学研合作，基于电池失效的模式与修复手段结合；
通过增加锂源和相转变的合成方式对正极粉料进行短流程、高质量的回收再生。

虽然当前动力电池的回收与再生利用依然存在一定的技术掣肘，但是回收再生的经济性与社会价值已经凸显。因此根据当前动力电池回收与再生的现状，提升方法可以从以下几个方面来进行思考：

1、当前的回收技术方面，动力电池回收工艺已经相对成熟，但是自动化的水平还需要进行技术攻关，尤其需要开发退役动力电池快速检测技术、残值评估与失效类型甄别技术及分散收集、入库暂存、快速分选、集中转运于一体的废旧动力蓄电池平台系统；

2、回收中心与网点建设是支撑，处理配套产业是关键；
在国家的顶层设计下，以动力电池生产商、新能源汽车制造商、废旧电池处理商及其他相关方应建立高效精细回收体系。仍需考虑与回收体系相结合的前端（废旧动力电池处置厂）、后端（金属冶炼回收系统）等配套产业的建设。

3、对于废旧动力电池的回收再生利用的发展与普及，消费者这一个关键的责任主体不容忽视。需要强化消费者的参与意识，引导消费者树立正确的观念：相关的公众参与规范当前还有所缺失，可以参考垃圾分类推广经验来发布回收规范来鼓励消费者将废旧的动力电池交还，进行回收利用，责任、义务和法律三者间的相互交融是推动废旧电池回收利用正规化的强大力量。

锂离子电池新技术的发展吸引着社会广泛关注，但是废旧动力锂电池的回收与再生利用也同样重要。对于废旧动力电池的回收与利用，其具有的经济性仅仅是需要大力推广的部分原因，合理的处置对环境安全、可持续发展背后具有的社会价值依然巨大。当前回收再生利用技术较之前有着巨大的进步，设备自动化程度增加、传统工艺向定制化、短流程、低成本工艺突破。废旧动力动力电池的工艺与效率依然不足以支撑当前庞大的市场，但是在未来随着回收再生的技术突破以及全闭环的回收体系的建立，在更加全面深入的政策与标准的指导下，废旧动力动力电池的回收与再生行业会蓬勃发展。