新能源汽车废旧电池怎么处理
导语：新能源汽车的快速发展，带来了动力电池的大量退役。据预测，到2025年，中国的动力电池退役量将达到60万吨，市场规模将超过100亿。这些废旧电池如果处理不当，将对环境造成严重的污染。那么，废旧电池应该如何处理?回收利用还是污染源? 动力电池是新能源汽车的“心脏”，其性能和寿命决定了汽车的性能和安全。一般来说，当电池容量降低到80%以下时，就不能满足汽车的动力需求，需要更换或报废。这些退役的电池中含有大量的有色金属和有毒物质，如钴、镍、锂、氟等，如果随意丢弃或填埋，会对土壤、水源和空气造成严重的污染。因此，做好动力电池的回收利用，对于保护生态环境、提高资源利用效率、保障新能源汽车产业的可持续发展具有重要意义。 目前，动力电池的回收利用主要有梯次利用和再生利用两种方式。 梯次利用是指将退役的动力电池经过检测、分选、修复等处理后，再用于其他领域，如储能、通信基站、太阳能等。这种方式可以延长电池的使用寿命，减少对环境的影响，同时也可以带来一定的经济效益。然而，梯次利用也面临一些问题，如标准不统一、技术不成熟、市场不规范等。目前，我国的梯次利用还处于探索阶段，主要以示范项目为主，尚未形成完整的商业模式。 再生利用是指将退役的动力电池经过拆解、分离、提纯等工艺，回收其中的有价值金属元素，再将这些材料循环利用于新的电池或其他产品中。这种方式可以实现资源的最大化利用，减少对外依赖，同时也可以降低新能源汽车的成本。目前，再生利用是行业内主流的回收方式。根据工信部发布的《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》，综合利用企业应具备相应的资质和条件，并实行“有进有出”的动态调整机制。 再生利用的技术路线主要有物理回收、湿法回收和火法回收三种。 物理回收是通过破碎、过筛、磁选等手段将电池中的各种组分分离出来，并进行材料修复。这种方法可以实现全组分、全自动、无污染的拆解，但人工强度大，其他有价金属回收困难。 湿法回收是通过酸碱溶液将电池中的金属元素溶解出来，并通过化学沉淀、溶剂萃取等手段提取出来。这种方法可以实现高效的金属回收，但工艺流程长，回收过程涉及腐蚀性溶剂，存在废液污染等问题。 火法回收是通过高温热解将电池中的金属氧化物还原成金属，再进行深加工处理。这种方法工艺简单，可以回收更多的重金属，但收率低，能耗高，而且会产生一些废弃物污染。 从当前我国再生利用的技术路线对比来看，湿法回收对金属元素的回收率高，再制备产品的纯度高，已成为业内主流的技术路线。湿法回收的成本主要由化学试剂和能源费用组成。因此，提高化学试剂的使用效率、降低再生利用环节的能耗成本将是各动力电池回收企业构筑成本优势的着力点。湿法回收的工艺类型主要有无机酸浸透、有机酸浸、碱浸、还原性浸出和强化浸出。近年来，有机酸和碱浸出工艺因其拥有良好的生物降解性和较低的二次污染，得到了广泛探索。此外，部分还原剂和强化手段也被添加到浸出体系中，以提高浸出率和金属回收率。 电动车电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、聚合物锂电池、锌空电池、燃料电池等。其中蓄电池又分为阀控铅酸免维护蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子电池等。 现在主要的使用的有铅酸电池和锂电池，铅酸电池笨重，但是价格便宜，性能稳定，技术比较成熟的;锂电池，价格比较贵，但是使用时间较长，便携。我前年四月份从道易行商城买过一个天能的铅酸电池，现在都感觉还是不错的，电池还是要多保养的。 电动车电池是电动车上的动力来源，现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池成本低，性价比高。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为铅酸蓄电池。 1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池，这是铅酸蓄电池的前身。、 能够被电动自行车采用的有以下四种动力蓄电池，即阀控铅酸免维护蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子电池。 铅酸蓄电池 铅蓄电池因其价格便宜、材料来源丰富、比功率较高、技术和制造工艺较成熟、资源回收率高等综合因素被各国各种电动车普遍采用和广泛研究。电动自行车作为省力、方便、快速、舒适、价廉、零排放的个人交通工具已被人们广泛接受,并受到国家有关部门的重视。由发展研究中心、国家发改委、建设部、科技部等部委参与的《轻型电动车产业发展战略研究》课题组提出了轻型电动车产业发展战略研究报告。电动自行车的全国保有量已达3000万辆以上。95%以上的电动自行车都用阀控铅蓄电池。[1] 已商品化的电动自行车的绝大多数是使用的密封式铅酸蓄电池，使用中不需要经常补充水分，免维护。其主要化学反应是：PbO2+2H2SO4+Pb←充电、放电→2PbSO4+2H2O 铅酸蓄电池充电时变成硫酸铅的阴阳两极的海绵状铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中，分别变成海绵状铅和氧化铅，电解液中的硫酸浓度不断变大;反之放电时阳极中的氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅，而电解液中的硫酸浓度不断降低。当铅酸蓄电池充电不足时，阴阳两极板的硫酸铅不能完全转化变成海绵状铅和氧化铅，如果长期充电不足，则会造成硫酸铅结晶，使极板硫化，电池品质变劣;反之如果电池过度充电，阳极产生的氧气量大于阴极的吸附能力，使得蓄电池内压增大，导致气体外溢，电解液减少，还可能导致活性物质软化或脱落，电池寿命大大缩短。 综合性能有很大提高 近10年来,电动自行车用阀控铅蓄电池的综合性能有很大提高。以6-DZM-10电池为例。1997年,该型电池存在容量不足,2h率(5A)放电容量达不到10Ah;比能量低,2h率的比能量不到30Wh/kg;寿命短,100%放电深度的循环寿命只有50~60次(容量降到8Ah前;以下同),使用寿命只有3~5个月等问题。 到2003年,2h率(5A)放电容量达到11~13Ah;2h率比能量达到33~36Wh/kg;100%放电深度的循环寿命达到250~300次,使用寿命可达到12个月以上。电动自行车用阀控铅酸蓄电池存在的问题基本得到解决。 该类型电池的深循环寿命性能又有新的、突破性进展。主要表现为:2h率(5A)放电初始容量达到14Ah;2h率比能量达到38Wh/kg;100%放电深度的循环寿命超过400次,放出总容量为4500Ah,相应累计行驶里程约18000km(以4km/Ah计,以下同)。最高的深循环寿命超过600次,放出总容量为6151Ah,相应累计行驶里程约24600km。如果以容量低于7Ah为寿命终止标志,深循环寿命为943次循环,放出总容量为8710Ah,相应累计行驶里程约34800km。如果按深循环寿命250次或放出的总容量为2250Ah、相应累计行驶里程为9000km的电池组可保证使用1年。[1] 重视与充电器的匹配 在多年的使用实践中,电动自行车的整车厂家和蓄电池厂家都逐渐认识了蓄电池与电驱动系统相关设备之间匹配的重要性,特别是与充电器的匹配。制造质量是蓄电池质量的前提,但只有在与其相匹配的充电器一起使用才能发挥高质量蓄电池应有的优越性能,否则高质量蓄电池不能完全发挥其潜在的优越性能。[1] 不同厂家的蓄电池由于在配方、结构、酸浓度等方面的差别,其合适的充电参数是不同的。例如,我们在研究中发现,不同厂家的蓄电池在恒压阶段的充电参数可相差1.5~2.0V(对36V的电池组)。合适的充电参数基本要求是:确保电池可充满,不会因欠充电造成电池容量不正常的衰减;又要确保电池在全寿命期间不会因过充电而造成电池严重失水和产生热失控。[1] 纯电动车用铅蓄电池 早期纯电动车用的开口式铅蓄电池采用了八·五规划期间的研究成果,已取得了可用19个月(12万公里)的成功经验,关键是积累了控制好充电方式、放电深度、及时补水等一套系统匹配的工作经验和精心维护的经验。近年来四轮微型电动车(包括游览车、巡逻车、高尔夫球车、短距离道路车等)发展很快,车上采用的大多是开口式铅蓄电池。相应型号的电池受到蓄电池制造厂家的青睐。[1] 电动车采用的是阀控式密封铅蓄电池新产品,其性能为:3h率容量55Ah;3h率下比能量为33Wh/kg和84Wh/L;75%放电深度的循环寿命达到400次以上。相信电动自行车用的阀控铅蓄电池成功的经验可推广到纯电动车用阀控铅蓄电池,性能将会有进一步的提高。[1] 混合电动车用铅蓄电池 现在混合电动车基本分为3类:轻度混合型(即电动系统主要用于起动和回收制动能量,即将在所有汽车上推广的42V电系统属于此型)、中度混合型(即电动系统用于起动、回收制动能量和中、短距离的行驶)、重度混合型(即电动系统用于起动、回收制动能量和较长距离的行驶,也称为Plug-in)。[1] 在国内外文献中已明确:在轻度混合的电动汽车中,阀控铅蓄电池是有优势的,主要因其成本低,技术成熟,性能可靠;中度混合的电动汽车用的阀控铅蓄电池,ALABC(先进铅酸蓄电池联合体)正在组织研制,准备与MH-Ni蓄电池争夺中度混合电动汽车的市场,现已推出并进行了车上试验的卷绕式双极耳电池和TMF(金属薄膜)电池;在重度混合的电动汽车领域,铅蓄电池的比能量低,无法满足电动系统较长距离的行驶要求。[1] 胶体蓄电池 是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进。它采用凝胶状电解质，内部无游离的液体存在,在同等体积下电解质容量大，热容量大，热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象;电解质浓度低，对极板腐蚀弱;浓度均匀，不存在酸分层的现象。 目前，新能源汽车退役废旧动力电池的回收处理利用问题引起社会广泛关注，已成为我国新能源汽车产业发展中亟须破解的难题。 笔者认为，治理解决好此问题，需由政府相关部门及时出手、行业企业同心联手，加快完善新能源汽车动力电池回收管理制度，形成全周期管控、全产业链回收的资源高效利用体系，引导各相关方力量积极发挥作用，齐力推进动力电池回收利用市场健康发展。 废旧动力电池回收数量陡增、回收渠道杂乱、环保风险增大、安全隐患增多，严重妨碍回收资源利用效率提升。 通过自主调研了解，2021年，我国新能源汽车销售已突破350万辆，全年累计装车量达154.5吉瓦时，同比增长142.8%，这表明动力电池已迎来快速增长期。与此同时，退役动力电池数量也逐渐增加。按纯电动汽车动力电池使用寿命推算，2018年以前销售的约130万辆纯电动汽车将陆续进入报废期。数据显示，我国国内新能源汽车动力电池累计退役量已超过20万吨，预计到2025年将达到78万吨。 目前，我国一些地方电池回收市场比较混乱。一些正规从事新能源汽车废旧动力电池回收利用的大企业反映，通过正规渠道回收来的动力电池仅占全行业数量的1/4，约有一半以上流向了非正规渠道的民间小作坊，面临电池回收数量不足、货源供应不上、累遭非规范的个体户和小作坊挤压生存空间的困境。 而流入小作坊的大量废旧动力电池，被拆解企业在厂房简陋、位置偏僻的地方进行人工操作，造成严重的环境污染风险。更令人担忧的是，他们将收购来的动力电池经工人手工拆解后，拣选组装成不同规格的其他电池，不仅大量用于低速电动自行车、电动三轮车和家庭储能、备用电源等，埋下安全隐患;而且无形中扰乱了市场秩序，给规范生产企业带来了不公平和较大成本负担。
