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在雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下的新能源汽車行業(yè)，動(dòng)力電池裝機(jī)量攀升，帶動(dòng)動(dòng)力電池回收行業(yè)崛起，預(yù)計(jì)2025年我國動(dòng)力電池退役量將超過60GWh，市場規(guī)模達(dá)百億。同時(shí)，動(dòng)力電池回收也是解決環(huán)保問題、補(bǔ)充上游資源的重要手段。

根據(jù)工信部出臺(tái)的《新能源汽車廢舊電池動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件（2019年本）》，綜合利用主要包括梯次利用和再生利用。總體來看，國內(nèi)梯次利用尚處于探索階段，主要以示范項(xiàng)目為主，暫未形成完整的商業(yè)模式。而以拆解回收為主的再生利用模式，則是當(dāng)前直接經(jīng)濟(jì)效益最高的回收方式。

對于再生利用模式，正極價(jià)值量高，是當(dāng)前主要的回收重點(diǎn)。目前正極材料的再生利用方法主要有物理回收和濕法回收、火法回收，三種方法的核心區(qū)別在于提取金屬的關(guān)鍵工藝不同。對于負(fù)極、電解液和隔膜等價(jià)值相對較低主材的再生利用，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在逐步推進(jìn)。經(jīng)測算，三元電池拆解再生比磷酸鐵鋰電池更具有市場經(jīng)濟(jì)競爭性。

一、三種再生利用方式的優(yōu)劣對比

動(dòng)力電池拆解回收是指將已經(jīng)報(bào)廢的動(dòng)力電池集中回收，通過工藝技術(shù)回收電池中的鎳、鈷、錳、 銅、鋁、鋰等金屬，再將這些材料循環(huán)利用。和磷酸鐵鋰電池對應(yīng)，三元電池稀有金屬含量高，回收價(jià)值大，且循環(huán)壽命少，熱穩(wěn)定性差，更適合拆解回收。動(dòng)力電池電解材料的回收工藝主要包括物理回收、濕法回收、火法回收。

物理回收是將廢舊動(dòng)力電池內(nèi)部成分，如電極活性物質(zhì)、集流體和電池外殼等組分經(jīng)過破碎、過篩、磁選分離、精細(xì)粉碎和分類等一系列手段，得到有價(jià)值產(chǎn)物，然后再進(jìn)行下一步回收的過程。核心工藝為粉碎篩選后進(jìn)行材料修復(fù)，是比較純粹的物理過程，代表企業(yè)為賽德美。優(yōu)點(diǎn)是可全組分、全自動(dòng)、無污染拆解，可回收磷酸鐵鋰電池，經(jīng)濟(jì)性好。缺點(diǎn)是人工強(qiáng)度大，其他有價(jià)金屬回收困難。

濕法回收是將廢舊電池拆解預(yù)處理后溶于酸堿溶液中，萃取出部分有價(jià)值金屬元素，再經(jīng)過離子交換法和電沉積等手段，提取出剩余有價(jià)值金屬，主要包括化學(xué)沉淀、溶劑萃取及離子交換等三種方法。濕法核心工藝是對電極粉加入化學(xué)試劑浸出和提取，代表企業(yè)為光華科技、格林美、華友鈷業(yè)、邦普循環(huán)、天奇金泰閣、光華科技、贛州豪鵬、芳源環(huán)保和海外公司Li-Cycle等。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和操作要求低，化學(xué)反應(yīng)選擇多，產(chǎn)品純度高，對于電池重金屬物質(zhì)回收效率高。缺點(diǎn)是工藝流程長，回收過程涉及腐蝕性溶劑，存在廢液污染等問題。

火法回收是指不通過溶液等媒介，直接實(shí)現(xiàn)各類電池材料或金屬的回收，主要包括機(jī)械分選法和高溫電解法。一般需要?jiǎng)內(nèi)ル姵赝鈿ぃ瑢㈦姵貎?nèi)芯與焦炭、石灰石混合，經(jīng)還原焙燒，得到金屬鋰、鈷、鎳、鋁等組合成碳合金；電解質(zhì)中的氟、磷等被固化在爐渣中，可用于建筑材料或混凝土的添加劑。然后進(jìn)行深加工處理，整個(gè)過程在高溫下完成。火法核心工藝是高溫?zé)峤猓瑥亩�得到金屬氧化�?/strong>，代表企業(yè)為中偉循環(huán)、優(yōu)美科。優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，可回收汞、鎳、鋅更多的重金屬；缺點(diǎn)是收率較低，能耗較高，且會(huì)產(chǎn)生一定的廢棄污染。

 

二、濕法回收是當(dāng)前主流技術(shù)路線

 

從當(dāng)前再生利用的技術(shù)路線對比來看，濕法回收對金屬元素的回收率高，再制備產(chǎn)品的純度高，已成為業(yè)內(nèi)主流的技術(shù)路線。

 

濕法回收的成本主要是由化學(xué)試劑與能源費(fèi)用組成。一方面，濕法冶金需要消耗大量的化學(xué)試劑，這使得企業(yè)的濕法冶金成本將會(huì)受到硫酸、氫氧化鈉等化學(xué)試劑價(jià)格波動(dòng)的影響；另一方面，濕法回收屬于高能耗行業(yè)，企業(yè)的能源費(fèi)用普遍較高。以德國動(dòng)力電池回收企業(yè)Primobius于2020年的濕法回收成本情況來看，化學(xué)試劑與能源費(fèi)用的成本占比分別為33.4%、26.4%，合計(jì)占比高達(dá)59.8%。因此，提高化學(xué)試劑的使用效率、降低再生利用環(huán)節(jié)的能耗成本將是各動(dòng)力電池回收企業(yè)構(gòu)筑成本優(yōu)勢的著力點(diǎn)。

 

 

濕法回收的工藝類型主要包括無機(jī)酸浸透、有機(jī)酸浸、堿浸、還原性浸出和強(qiáng)化浸出。

 

傳統(tǒng)無機(jī)酸如鹽酸、硫酸及硝酸等雖已被廣泛用作浸出劑，但其帶來的設(shè)備腐蝕、二次污染等缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步推廣。

 

有機(jī)酸因其擁有良好的生物降解性和較低的二次污染，近年來得到廣泛探索。此外，部分有機(jī)酸還能和金屬離子發(fā)生螯合作用，有助于金屬進(jìn)一步分離與提純。常用的有機(jī)酸包括檸檬酸、蘋果酸、草酸、乙酸和抗壞血酸，并且在不同研究中都體現(xiàn)出較好的金屬浸出效果。

 

近年來基于銨/氨化合物的堿浸出工藝也得到了發(fā)展，其機(jī)理主要是銨離子與金屬發(fā)生配位，使得部分過渡金屬在堿性條件下得到選擇性浸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了金屬的浸出和選擇性分離。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，電池中的過渡金屬元素處于低價(jià)態(tài)時(shí)在水中擁有更高的溶解度，而通過降低氧化還原電位、pH及溫度等條件有助于得到易溶的低價(jià)金屬。因此，過氧化氫、亞硫酸氫鈉、葡萄糖及抗壞血酸等還原劑被添加到浸出體系中，發(fā)展成了新的還原性浸出工藝。

 

在使用傳統(tǒng)濕法回收浸出工藝的過程中，為了提升浸出率和金屬回收率，會(huì)加上諸如超聲、機(jī)械化學(xué)法等方式，加速固液之間的對流傳質(zhì)，同時(shí)作用于金屬晶體表面促進(jìn)材料溶解，從而達(dá)到增加浸出率的目的。

 

三、動(dòng)力電池回收行業(yè)發(fā)展前瞻

 

退役動(dòng)力鋰電池回收問題迫在眉睫，當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，非正規(guī)回收渠道和不合規(guī)回收手段擾亂行業(yè)秩序，環(huán)保問題、鋰電池回收的安全性、資源回收的經(jīng)濟(jì)性是鋰電回收業(yè)務(wù)發(fā)展的痛點(diǎn)問題。

 

在政府層面，需要加快推進(jìn)動(dòng)力電池回收利用立法，強(qiáng)化監(jiān)管流程。歐洲、美國、日本等地區(qū)/國家的電池回收法律體系相對完善，利用法律強(qiáng)制力對各個(gè)環(huán)節(jié)和主體進(jìn)行要求，充分實(shí)施生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。

 

與海外較為成熟的電池回收法律體系相比，我國缺乏針對性的法律，涉及的多為環(huán)境保護(hù)類的綜合性法律，內(nèi)容寬泛且基礎(chǔ)，難以有效支撐動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，亟需加強(qiáng)該領(lǐng)域的立法建設(shè)。

 

在行業(yè)層面，需要建立健全電池回收領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系。2021年，我國動(dòng)力電池回收行業(yè)新增企業(yè)注冊量1.07萬家，同比高增661.5%，但目前進(jìn)入工信部白名單的企業(yè)僅88家，其他多為小作坊。行業(yè)體系尚不健全，回收渠道問題依然突出。

此外，需要加快動(dòng)力電池回收行業(yè)在管理規(guī)范、梯次利用、再生利用等細(xì)分環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)制定，按照急用先行原則，重點(diǎn)開展回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)、剩余容量評估、快速檢測分選、無害化破碎分選、再生利用產(chǎn)品碳足跡等標(biāo)準(zhǔn)編制；強(qiáng)化動(dòng)力電池全生命周期管理，推動(dòng)建立覆蓋電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、回收再利用等全過程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化體系，在電池設(shè)計(jì)早期就將后續(xù)的回收再利用考慮進(jìn)去。

 

四、結(jié)語

 

根據(jù)白皮書的數(shù)據(jù)，預(yù)測2022年中國鋰電池回收的理論市場規(guī)模達(dá)482.9億元，到2025年將達(dá)到784.1億元，2022-2025年復(fù)合增長率達(dá)17.5%。

 

結(jié)合過去五年我國新能源汽車的銷量快速增長，并帶動(dòng)動(dòng)力電池市場需求增速提升的背景，預(yù)計(jì)2022-2025年動(dòng)力電池的理論回收量分別為42萬噸、54萬噸、60萬噸、120萬噸，2021-2025年復(fù)合增長率達(dá)42%。對應(yīng)地，預(yù)測2025年動(dòng)力電池回收的市場規(guī)模有望達(dá)到500億元。

 

總之，隨著未來回收技術(shù)的不斷突破和行業(yè)管理的規(guī)范化、回收布局的完善化，動(dòng)力電池回收行業(yè)將逐漸變成一個(gè)高景氣高發(fā)展的行業(yè)。

 

(責(zé)任編輯：子蕊)