锂电拆解回收流水线 我们宁德时代的合作伙伴
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国动力锂电池回收市场广阔。据业内机构统计,2020年前后,我国动力锂电池累计报废量将达到12万~17万吨。从废旧动力锂离子电池中回收钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属所创造的回收市场规模在2018年将超过53亿元,2020年将超过100亿元,2023年废旧动力锂离子电池市场将达250亿元。动力锂电池回收的市场前景如此诱人,拆解作为其关键环节,显得愈发重要。虽然《拆解规范》已正式执行,但执行效果受落地执行情况的影响较大,有些问题仍值得探讨。
“劣币驱逐良币”乱象能否终结?
国内动力锂电池回收拆解公司面对着不强、安全性差、入行门槛低、拆解不规范等问题,正规回收公司经营困难,违法小作坊却做得风生水起,“劣币驱逐良币”现象尤为突出。
“电池生产公司其实很愿意回收废旧电池”,一位电池公司负责人坦言,“获得回收资质审批比较难,小作坊不用交税,回收成本也比小作坊高很多。”很明显,小作坊省去了税费、治理污染、人员培训、安全措施等方面的支出,在废旧动力锂电池的回收渠道方面更具竞争力,这也是导致正规回收公司拆解产线“吃不饱”的一个重要因素。
《拆解规范》明确规定,回收、拆解公司应具有国家法律法规规定的相关资质,拆解作业人需持有相应的职业资格证书,对拆解场地、拆解程序等也均有明确要求。另外,《拆解规范》在废旧动力锂电池回收利用的存储以及管理等方面也有严格的要求。这些规定可以促使报废动力锂电池流向正规处理公司,具有现实意义。
《拆解规范》由国家工信部提出,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会联合公布。该规范是推荐性标准,在动力锂电池回收公司违反规按时,该规范并未明确给出具体的处罚措施,它在强制性方面有其不足。只有切实保障该规范的落地执行,“劣币驱逐良币”的乱象才能得到治理,落地的程度直接影响治理的效果。
环境风险能否降到低?
尽管新能源汽车用动力锂电池多使用锂离子电池,相对铅酸电池来说更环保,但假如回收过程中处置不当,有可能重蹈铅酸电池覆辙,对环境造成严重污染。
废旧动力锂电池中含镍、钴、锰等重金属,由于废旧动力锂电池依然含有300~1000V不等的高压,假如在回收、拆解、处理过程中操作不当,可能导致起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题,危及人们的健康和生命。假如在拆解过程中造成电解液泄漏,电解液中的六氟磷酸锂在空气环境中容易水解出现五氟化磷等有害物质,会严重腐蚀人体、动植物等。
哈尔滨工业大学教授戴长松表示,在动力锂电池回收的过程中,电解液是绕不过去的一个槛,电解液回收经济效益不高,而且易造成很大污染。所以,戴长松认为,电解液一定要进行回收处理,而且要实现规模化的回收,在回收的同时,不能出现新的污染。
戴长松团队对电解液的回收进行了积极探索。他们采取超临界萃取方法,在一定条件(比如温度32℃)和一定压力下,二氧化碳变成超临界体。超临界体既具有溶剂的溶解性,又有气体的扩散性,此时,电解液可以溶解在二氧化碳中,二氧化碳和电解液又容易分离,很容易实现二氧化碳和超临界萃取出来的有机物进行分开。戴长松告诉,这种萃取方法要一定的设备投资,设备一次投资比较大。
此外,尽管《拆解规范》明确说明,本规范不适用于车用废旧动力锂电池单体的拆解,但单体的拆解是迟早要面对的问题。废旧动力锂电池单体的冶炼要遵循国家再生金属标准及有色重金属冶炼公司安全生产标准等有关要求,实现无害化处理成本较高。要把环境风险降到低,恐怕一部《拆解规范》还不够。
规模化拆解能否实现?
国家863电动汽车重大专项动力锂电池测试中心主任王子冬认为,实现规模化拆解是低成本梯次利用的出路之一。由于动力锂电池回收量少,尺寸规格不统一,因此难以实现规模化、自动化拆解。
2017年八月四日,GB/T34015-2017《车用动力锂电池回收利用——余能检测》、GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、GB/T34014-2017《汽车动力锂电池编码规则》三项动力锂电池国家标准的详细内容正式公布,一直在争议旋涡中的动力锂电池标准终于尘埃落定。三项国家标准的出台,尤其是动力锂电池规格尺寸的统一,有利于动力锂电池进行规模化拆解回收。
此外,2017年十一月十四日,国家工信部对《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2017年版)》(征求意见稿)公开征求意见。该征求意见稿共涉及140项重大环保技术装备。其中,废旧动力锂电池自动化拆解成套装备入选,其适用于废旧动力锂电池资源综合利用。在该意见稿中,废旧动力锂电池自动化拆解成套装备关键技术包括:动力锂电池模组无损拆解技术;拆卸后的非金属废弃物处理技术;动力锂电池单体混合进料全自动拆解技术等。
随着新能源汽车动力锂电池退役潮的到来,统一了规格尺寸的动力锂电池,在拆解技术的推动下,规模化拆解将不再是动力锂电池梯次利用的挡路石。
认为,《车用动力锂电池回收利用拆解规范》虽然已正式执行,但执行效果还要看该规范的落地执行情况,以及退役动力锂电池的规模、拆解回收技术的进步程度等因素。动力锂电池的回收拆解对环境的影响也不容忽视,只有采取综合措施,回收公司“劣币驱逐良币”的乱象才能得到治理。
所周知,退役动力电池回收利用是新能源汽车产业健康发展必须解决的一环。但据记者了解,目前,梯次利用和拆解回收技术不够成熟,仍是制约退役动力电池循环利用的关键技术瓶颈,尤其是动力电池拆解工艺仍存较大进步空间。动力电池拆解究竟在动力电池回收利用中占据何种地位?其面临的关键难题是什么?又该如何突破?
业内人士介绍,新能源汽车用动力电池使用寿命一般为5-7年。从国家推广新能源汽车至今,第1批上路的动力电池已然到了“退休”年龄。
退役的电池因含镍、钴、锰等元素,再生利用价值,但如果得不到及时处理,则会带来极大安全隐患。“废旧动力电池组体积大、含电量高、所用材料特殊,在一定温度、湿度以及接触不良等情况下,容易引发自燃或爆炸,无异于定时炸弹。另外不规范的拆解也会导致电池电解液泄漏、短路起火等问题。”华北电力大学教授尹忠东指出。
据了解,目前退役锂离子动力电池回收主要有两种方式:一是梯次利用,即让退役电池继续在电力储能、低速电动车等领域作为电源继续使用;二是拆解回收,将无法继续使用的电池进行拆解,实现资源化回收利用。专家指出,梯次利用只是回收利用的一个环节,退役动力电池的“归宿”还是要走向拆解。
显然,从任何角度出发,动力电池回收企业提升动力电池拆解能力都是“必备技能”。但业内专家指出,由于该行业目前尚处于发展初期,各环节关键性技术还不够成熟,无论是在技术上,还是在装备上,均面临较多难题。
回收到的电池种类不一,给拆解自动化也带来很大难度,降低了工作效率业
内人士指出,由于成分复杂,动力电池回收再利用面临诸多较高技术门槛。
“对动力电池梯次利用产业来说,评估是基础,拆解是关键,应用是命脉。”北京匠芯电池科技有限公司副总经理李晓峰表示,作为拆解的重要基础,动力电池回收评估技术目前仍不成熟,比如缺乏新能源车辆非拆卸检测方法,评估检测时间长、效率低等。
北京赛德美资源再利用研究院总经理赵小勇也指出,退役动力电池残值评估、快速检测等技术存在瓶颈,回收企业难以拿到电池循环模型、动力电池管理数据。“没有数据支持,回收企业就难以实现对退役电池的快速检测。”
退役动力电池“家族”的复杂性也成为困扰企业的难题。“退役电池型号繁杂、结构多样、工艺差距较大,直接导致电池回收成本和拆解成本偏高、利用率偏低。”赵小勇告诉记者。
“回收到的电池种类不一,给拆解自动化也带来很大难度,降低了我们的工作效率。”谈到动力电池的标准缺失问题,湖北德普智能装备有限公司总经理李妙弦感触颇深。
企业和行业专家都在呼吁动力电池体系和标准建设
以上诸多问题的存在直接造成了废旧动力电池回收利用的尴尬局面:拆解比直接报废的成本还要高。而专家指出,造成此类问题的一个重要原因,是我国没有出台动力电池统一标准。随着动力电池回收利用产业的不断发展,对电池标准出台的呼声越来越高。
李妙弦指出,废旧动力锂电池包回收处理的整个过程步骤繁多,涉及物理、化学、材料、工程等多个交叉学科,技术复杂冗长。各企业选择的技术路线、拆解方式各有不同,导致行业技术流通性差,技术成本高。
“企业和行业专家都在呼吁动力电池体系和标准建设。”李妙弦表示,动力电池的发展方向无疑决定了其回收行业的发展方向。如果电池生产有标准可依,在拆解上也必然能形成统一标准。有了标准依据,企业投入的成本也能有所降低。
那么,动力电池的标准化具体涉及哪些内容?中天鸿锂清源股份有限公司总经理陈进昭进一步解释,相关部门需尽快完善动力电池的设计制作与回收技术标准体系建设,增加动力电池单体电芯的标准化设计和拆解规范,增加强制性标准的推进,并制定相关的控制标准。
在此背景下,另有业内人士预测,相关部门或将进一步优化和完善电池梯次利用和储能应用的补贴政策,同时给予动力电池梯次利用以研发补贴,引导产学研合作,研究基础性技术与国内厂家共享成果,降低动力电池回收利用企业成本。