探索先進(jìn)電池技術(shù)，加強(qiáng)梯次利用與回收
為進(jìn)一步深入探討鋰資源在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)與青海省人民政府、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部共同主辦的“鋰產(chǎn)業(yè)-新生態(tài)”國(guó)際高峰論壇中，進(jìn)行了主題為“先進(jìn)電池技術(shù)與鋰資源高效利用”的圓桌會(huì)議，探討了鋰資源、電動(dòng)汽車、先進(jìn)電池技術(shù)與鋰資源高效利用等相關(guān)問(wèn)題。
電動(dòng)汽車跨越式增長(zhǎng)促進(jìn)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的高速發(fā)展，受益于鋰電池需求旺盛以及南美鹽湖鋰產(chǎn)能減產(chǎn)等因素，國(guó)內(nèi)電池級(jí)碳酸鋰平均價(jià)格由2014年6月的3.9萬(wàn)元/噸，一路上漲到了2015年12月的12.9萬(wàn)元/噸，累計(jì)漲幅達(dá)到230%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的鋰資源消費(fèi)國(guó)。
隨著鋰資源需求日益增加，需求量和儲(chǔ)量之間的矛盾逐漸凸顯，廢舊電池的梯次利用和回收利用已經(jīng)越來(lái)越受到各方的重視。廢舊動(dòng)力電池若未得到妥善處理，勢(shì)必帶來(lái)資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。隨著分布式能源技術(shù)和資源回收技術(shù)的進(jìn)步，如何有效進(jìn)行動(dòng)力電池的梯次利用和鋰資源回收成為我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的重要課題之一。
現(xiàn)有鋰電池技術(shù)及工藝
根據(jù)鋰離子電池產(chǎn)品全生命流程，可以將鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈分為五個(gè)環(huán)節(jié)：上游材料、鋰電池材料、鋰電池電芯、鋰電池模組和鋰離子電池應(yīng)用回收領(lǐng)域。
北京理工大學(xué)能源與環(huán)境材料學(xué)科首席教授吳峰指出，動(dòng)力電池的爆發(fā)性需求已延伸到正極、負(fù)極和隔膜、電解液等相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)，以及上游鋰礦資源。在工信部提高準(zhǔn)入門檻后，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)將面臨新一輪的洗牌，從幾千家企業(yè)優(yōu)勝劣汰為上百家。能量密度、安全性、壽命、成本仍然是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約因素，有待材料、電池和工藝的創(chuàng)新。
對(duì)于電池生產(chǎn)工藝，中科院物理研究所研究員黃學(xué)杰表示，300瓦時(shí)/公斤應(yīng)該成為電池企業(yè)的奮斗目標(biāo)，但是不要成為電動(dòng)汽車的參考目標(biāo)。黃學(xué)杰解釋，國(guó)家在幾年前制定“先導(dǎo)計(jì)劃”，比國(guó)家“十三五”電動(dòng)汽車重點(diǎn)項(xiàng)目早兩年多一點(diǎn)。目標(biāo)是在2018年造出大于300瓦時(shí)/公斤的電池，這是作為電動(dòng)汽車電池比較現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)，也是基于20年來(lái)的理解提出的。
中國(guó)電子科技集團(tuán)第18研究所電池檢測(cè)中心主任肖成偉指出，通過(guò)國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀比較，從動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，正極材料有層狀結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和橄欖石型結(jié)構(gòu)，其中高密度的三元材料現(xiàn)在是研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)。而負(fù)極材料方面有碳材料、金屬氧化物材料、合金材料等，其中在合金類材料里硅碳負(fù)極材料是研發(fā)的熱點(diǎn)。
北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司董事長(zhǎng)高原指出，當(dāng)前鋰離子電池生產(chǎn)工藝需要革命性、跳躍性的創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)可能難以承受。因此需要政府加大這部分的投入，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。
梯次利用與回收利用
電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池性能會(huì)隨著充電次數(shù)的增加而衰減，當(dāng)電池容量衰減至額定容量的80%以下時(shí)，動(dòng)力電池就不適于應(yīng)用在電動(dòng)汽車上，這意味著其在電動(dòng)汽車上的使用壽命終止。如果直接將電池淘汰，必將造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。
針對(duì)退役的動(dòng)力電池，有兩種可行的處理方法。一種是直接作為工業(yè)廢品，進(jìn)行報(bào)廢和拆解，提煉其中的原材料，實(shí)現(xiàn)原材料的循環(huán)利用。另一種方式則是考慮退役的動(dòng)力電池，雖然已經(jīng)不滿足汽車的使用條件，但仍然擁有一定的余能，其壽命并未完全終止，可以用在其他領(lǐng)域作為電能的載體使用，從而充分發(fā)揮其剩余價(jià)值。
中國(guó)電科院儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所高級(jí)工程師劉道坦介紹，動(dòng)力電池梯次利用的意義在于從電池原材料—電池—電池系統(tǒng)—汽車應(yīng)用—二次利用—資源回收—電池原材料的電池全生命周期使用角度考慮，可以降低電池成本，避免環(huán)境污染。劉道坦認(rèn)為，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)上總體可行。隨著動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步和性能的提高，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，都利于其梯次利用。而動(dòng)力電池梯次利用的經(jīng)濟(jì)性隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展及電池梯次利用規(guī)模化的應(yīng)用，也逐漸顯現(xiàn)。
北京理工大學(xué)能源與環(huán)境材料學(xué)科首席教授吳峰介紹，預(yù)計(jì)到2020年，全球廢舊鋰電池的數(shù)量約為250億只。我國(guó)在這方面已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行研究，通過(guò)檸檬酸處理進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，開(kāi)發(fā)出用抗壞血酸對(duì)廢舊電池重金屬離子的綠色浸提技術(shù)。
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)廢舊鋰離子電池的回收過(guò)程是：首先徹底放電，然后對(duì)電池進(jìn)行拆解分離出正極、負(fù)極、電解液和隔膜等各組成部分，再對(duì)電極材料進(jìn)行堿浸出、酸浸出、除雜后進(jìn)行萃取以實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的富集。
在圓桌會(huì)議上，中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所副所長(zhǎng)、青海省鋰產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)段東平、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)研究所副研究員侯獻(xiàn)華、合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司工程研究院常務(wù)副院長(zhǎng)楊續(xù)來(lái)、萬(wàn)向A123系統(tǒng)有限公司電芯研發(fā)總監(jiān)鄭利峰、三星SDI株式會(huì)社總部企劃副總裁宋豪晙、LG化學(xué)南京樂(lè)金化學(xué)新能源電池有限公司部長(zhǎng)孫興起等國(guó)內(nèi)外的專家也參與了討論，研究探討動(dòng)力電池的高效利用等相關(guān)問(wèn)題。
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