當(dāng)前，在我國(guó)新能源是非常重要的產(chǎn)業(yè)，而新能源的核心就是動(dòng)力電池。在動(dòng)力電池當(dāng)中，車用動(dòng)力鋰電池有非常多的優(yōu)點(diǎn)，如不含有毒的重金屬、能量密度較高等。因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，很多制造商很多都開(kāi)始使用動(dòng)力鋰電池。動(dòng)力鋰電池的技術(shù)經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)有了非常高的成就。

　　一、我國(guó)鋰電池使用的現(xiàn)狀

　　我國(guó)因?yàn)榇髿馕廴緡?yán)重的問(wèn)題，越來(lái)越重視環(huán)境的保護(hù)。為了解決大氣污染嚴(yán)重的問(wèn)題，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)電動(dòng)車的重視，推進(jìn)了電動(dòng)車的普及，把車用動(dòng)力電池作為重要的發(fā)展項(xiàng)目之一。目前，我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)得到了非?？焖俚陌l(fā)展，主要是以車用動(dòng)力鋰電池為主，我國(guó)也已經(jīng)成為了世界蕞大的鋰電池生產(chǎn)基地。但是隨著鋰電池的生產(chǎn)量加大，回收方面也出現(xiàn)了一定的問(wèn)題。如果沒(méi)有非常規(guī)范的電池回收制度和技術(shù)，廢舊的電池對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

　　所以從循環(huán)的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，做好廢舊動(dòng)力鋰電池的回收相關(guān)工作是非常重要的，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)有著非常大的影響。隨著當(dāng)前我國(guó)電動(dòng)車產(chǎn)能的不斷加大，如果沒(méi)有落實(shí)好回收方面的工作，會(huì)在很大程度上影響我國(guó)的新能源技術(shù)開(kāi)發(fā)工作和新能源電動(dòng)車的發(fā)展。

　　二、動(dòng)力鋰電池的分類

　　在動(dòng)力鋰電池的分類當(dāng)中，可以根據(jù)不同的陽(yáng)極材料進(jìn)行劃分。在當(dāng)前動(dòng)力鋰電池的正極材料產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，不同的企業(yè)使用著不同的材料體系。每一個(gè)企業(yè)都可以根據(jù)自己的實(shí)際情況和相關(guān)政策要求選擇適合的材料體系，做好鋰電池的生產(chǎn)工作。雖然在鋰電池屬于“綠色電池”，并沒(méi)有有害的重金屬元素存在，但是在鋰電池當(dāng)中，有些物質(zhì)對(duì)于生態(tài)環(huán)境會(huì)造成一定的影響，例如正負(fù)極材料等。

　　鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、電池殼(蓋)組成。對(duì)于車用鋰離子電池而言，正極材料主要包括三元材料(含有鎳鈷錳三種元素)、磷酸鐵鋰材料、錳酸鋰材料等；負(fù)極材料主要以碳材料為主，包括人造石墨、天然石墨、硅碳合金和鈦酸鋰材料等；隔膜材料主要以聚烯烴類材料為主，包括聚乙烯和聚丙烯隔膜；電解液則主要包括碳酸脂類溶劑和六氟磷酸鋰電解質(zhì)鹽；封裝形式主要包括圓柱形、方形和軟包裝三種形式。

　　目前中國(guó)新能源汽車用鋰離子電池主要包括三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池。

　　三、廢舊車用鋰離子電池回收利用模式

　　車用鋰離子電池全生命周期使用模式

　　廢舊鋰離子電池處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生一定的危險(xiǎn)性，如電解液中含有機(jī)溶劑，難以降解，且部分有機(jī)溶劑閃點(diǎn)較低，處理不當(dāng)會(huì)引發(fā)燃燒爆炸的嚴(yán)重后果；電解液中的六氟磷酸鋰電解質(zhì)具有極強(qiáng)的腐蝕性，遇水會(huì)發(fā)生分解產(chǎn)生氟化氫(HF)，為劇毒氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。如果對(duì)廢舊鋰離子電池僅采取填埋、焚燒等普通垃圾處理方式，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

　　廢舊鋰離子電池的回收利用一方面可以蕞大限度地實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，另一方面可蕞大限度地發(fā)揮電池全生命周期價(jià)值，從而分?jǐn)倓?dòng)力電池成本。為實(shí)現(xiàn)價(jià)值蕞大化，廢舊鋰離子電池的回收利用通常采用先梯級(jí)利用后再生利用的原則，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化組合。

　　當(dāng)前在中國(guó)主要考慮廢舊鋰離子電池包和模組級(jí)別的梯次利用，單體的梯次利用受當(dāng)前退役動(dòng)力電池的性能所限，考慮到拆解及電池重組的成本，大規(guī)模應(yīng)用不具備經(jīng)濟(jì)性。

　　廢舊鋰離子電池能否用于梯級(jí)利用，主要是依據(jù)電池的剩余容量。當(dāng)電池容量在20%～80%時(shí)，可以進(jìn)行梯級(jí)利用；而電池容量低于20%時(shí)，則對(duì)其拆解進(jìn)行材料的回收。

　　針對(duì)目前中國(guó)使用數(shù)量巨大的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，退役的磷酸鐵鋰電池仍具有較好的循環(huán)性和安全性，因此對(duì)其先進(jìn)行梯次利用，再進(jìn)行資源的再生利用；而退役的三元鋰電池隨循環(huán)次數(shù)的增多容量呈現(xiàn)快速衰減趨勢(shì)，且安全性較差，對(duì)其破碎、拆解和冶煉等，實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、錳、鋰等資源的再生利用。

　　3.1梯級(jí)利用模式

　　目前中國(guó)梯級(jí)利用的領(lǐng)域以通信儲(chǔ)能、電力系統(tǒng)儲(chǔ)能和低速車領(lǐng)域?yàn)橹?/p>

　　通信基站電池主要起備電作用，保證在停電期間基站的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。梯次利用鋰離子電池相比鉛酸電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面具備一定優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)上可滿足各種工況備電需求。由于通信基站備用電源的標(biāo)稱電壓為48V，對(duì)電池管理系統(tǒng)(BMS)要求也不相同，因此目前采用將電池包拆解重組(包括模組重組為主)應(yīng)用的方式，同時(shí)也在探索動(dòng)力電池整包應(yīng)用的相關(guān)方案。

　　廢舊鋰離子電池在電力儲(chǔ)能場(chǎng)景梯級(jí)利用

　　低速電動(dòng)車領(lǐng)域主要包括四輪低速電動(dòng)車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)輕便摩托車和電動(dòng)自行車等，目前應(yīng)用以鉛酸電池為主。截止2017年底，我國(guó)四輪低速電動(dòng)車保有量超過(guò)200萬(wàn)輛，按照《四輪低速電動(dòng)車技術(shù)條件》(草案)的要求，采用鋰離子電池的趨勢(shì)非常明確；電動(dòng)三輪車保有量超過(guò)5000萬(wàn)輛，主要應(yīng)用領(lǐng)域是農(nóng)村地區(qū)作為生產(chǎn)力工具，同時(shí)可作為城市快遞運(yùn)送車輛；電動(dòng)自行車保有量高達(dá)2.5億輛。廢舊鋰離子電池的技術(shù)性能滿足低速電動(dòng)車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求，只需要在標(biāo)稱電壓、外形尺寸等方面進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)重組檢測(cè)達(dá)到要求后即可使用。

　　3.2資源再生利用模式

　　報(bào)廢鋰離子電池中含有鋰、鋁、銅、鎳、鈷、錳等有價(jià)金屬元素，對(duì)其回收利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。三元鋰電池中含有的鎳鈷錳等金屬元素含量遠(yuǎn)高于原礦，以目前在新能源汽車中用量蕞大的NCM523材料為例，鎳、鈷和錳元素的化學(xué)計(jì)量分別為30.4%、12.2%和17.1%；

　　磷酸鐵鋰電池雖不含鎳鈷錳等有價(jià)技術(shù)元素，其1.1%的鋰元素含量高于我國(guó)開(kāi)發(fā)利用的品位僅為0.8%～1.4%(Li2O)的原礦(對(duì)應(yīng)到鋰含量?jī)H0.4%～0.7%)[9]。貴重金屬價(jià)格的上漲及礦產(chǎn)資源的稀缺使得廢舊鋰離子電池回收的價(jià)值凸顯，回收效率高，較直接開(kāi)采礦石的生產(chǎn)方式更具有成本優(yōu)勢(shì)。

　　廢舊鋰離子電池資源化技術(shù)遵循的原則：從源頭進(jìn)行固廢減量，對(duì)電池精細(xì)化拆分，對(duì)不同材料進(jìn)行分類處理，蕞大限度實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。

　　廢鋰離子電池回收技術(shù)體系，主要包括預(yù)處理、回收和再利用三個(gè)過(guò)程：

　　(1)預(yù)處理：包括放電、拆解、分離分選等主要步驟，其中放電技術(shù)主要包括：短接放電、液氮低溫穿孔等，分離技術(shù)主要包括：機(jī)械分離、酸/堿溶、有機(jī)溶劑溶解、熱處理法等；

　　(2)回收：包括浸出/富集和分離純化。浸出/富集分為干法回收、濕法回收；分離純化是指以化學(xué)溶劑萃取浸出方法將正極活性物質(zhì)中的金屬組分轉(zhuǎn)移至溶液中，通過(guò)萃取、沉淀、吸附、電解等對(duì)高附加值的金屬進(jìn)行分離提純和回收；

　　(3)再利用：分為直接修復(fù)再生和電極材料的合成兩種技術(shù)體系，其中電極材料合成方法主要包括：高溫固相合成法、溶膠凝膠法、水熱合成法和電沉積再生法等。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　隨著中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)將退役大量的鋰離子動(dòng)力電池。隨著國(guó)家相關(guān)政策的頒布和實(shí)施，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善，將有效促進(jìn)廢舊鋰離子電池的回收利用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

　　在梯級(jí)利用方面，目前主要側(cè)重于于通信基站、電力儲(chǔ)能和低速電動(dòng)車等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸電池的替代。目前我國(guó)動(dòng)力電池材料體系和規(guī)格尺寸多樣，質(zhì)量參差不齊，梯次利用的廢舊鋰離子電池產(chǎn)品大多缺乏性能和安全性等保障機(jī)制，商業(yè)模式仍需創(chuàng)新，規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化的梯次利用尚待市場(chǎng)驗(yàn)證。目前梯級(jí)利用以拆解的電池模塊重組為主。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著動(dòng)力電池生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提升，電池包直接梯級(jí)利用是發(fā)展趨勢(shì)。

　　在資源化回收方面，目前主要采用濕法回收技術(shù)，側(cè)重于三元鋰電池正極廢料中的鈷、鎳、錳和鋰等金屬元素的回收，其他材料如石墨負(fù)極材料、隔膜材料和電解液等的回收尚未深入開(kāi)展。同時(shí)如何實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰廢舊電池的有價(jià)值回收仍處于探索階段，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性仍是難題。