电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
“我爸的卡罗拉pREMIUM开了12年，总里程数已经冲破22万公里，发动机却从未大修过。倘若是电动车，它的电池早就报废了吧？”当我和朋友说起动力锂离子电池，他这样回复我。的确，对一般消费者来说，电动车的电池容量衰减问题，一直是他们介意的因素。
锂电池作为当前纯电动车用电池研发的紧要方向，在新能源汽车市场上有较好的使用。虽然该类电池具备无记忆性、自放电率低、高比能量、高比功率等优势，但是由于锂离子的活性会随着使用而不断降低，锂电池的容量会在使用过程中自然衰减。业内标准认为，当动力锂离子电池的容量衰减至额定容量的80%以下时，它就不再适用于电动车。在此标准基础上，我国汽车技术研究中心预测，到2018年至2020年，全国累计报废动力蓄电池将达12万至20万吨；到2025年，动力蓄电池年报废量或达35万吨。
不过，动力锂离子电池的生命并不在被汽车淘汰的那一刻终结，它还能在其他范畴实现剩下的价值。动力锂离子电池的全生命周期一般包括加工、使用、报废、分析以及再利用。“要怎么样充足利用每颗电池且不污染环境”这涉及动力锂离子电池的梯次利用和回收体系。
图1动力锂离子电池全生命周期过程图
淘汰掉的动力锂离子电池还有哪些用处？
目前，市面上常见的纯电动车紧要采用磷酸铁锂电池和三元锂电池。试验室数据声明，在以1C的充放电倍率给三元锂电池继续充放电，经过800-1000次充电循环后，电池的容量降低到新电池容量的80%。在相同条件下，磷酸铁锂电池的理论循环寿命可达2000+次。不过，在极高温或极低温等工作环境中，电池的使用寿命一般会有不同程度的缩减。一些主流的电池厂家承诺，在标准条件下三元电芯充放电循环次数＞500次。电芯组装成电池组时，其电压和内阻可能不一致，致使循环寿命降为400次左右。
据国标规定，动力锂离子电池容量衰减至80%以下，则要求强制回收。以最新上市的比亚迪e2标准续航版为例，该款车型是一辆纯电动车，内置永磁同步电机和三元锂电池包，综合工况续航里程为305kM。众所周知，车辆的实际行驶的距离往往低于综合工况续航里程数，有车友在城际高速探测出比亚迪e2标准续航版的实际续航里程为231kM。按照三元锂电池包实际循环寿命400次来算，该车型在行驶9.24-12.2万公里后就要换新的电池。换掉的电池经过回收机构的简单解决，还能使用在低速电动车、电动自行车、储能设备中。
梯次利用和拆解回收有哪些差别？
动力锂离子电池的解决方式紧要有梯次利用和拆解回收两种。以电动乘用车为例，动力锂离子电池在汽车内部紧要以电池pack（电池组）的形式集成，电池组被回收以后还要拆散成单颗电芯，然后做剩余寿命测试，再进行分选、系统集成。经过多道程序之后，再投入到低速电动车、电动自行车、储能设备等使用中。而容量＜50%的电池不具备梯次利用的条件，它要进入到下一个环节，由专业的动力锂离子电池回收机构进行拆解回收。
拆解回收大致的操作流程是：将电池放入盐水中彻底放电，放完电后再破裂解决，提取可再利用的材料。比如，从废弃的三元锂电池中，可以提取出镍、钴、锰、铝等材料。只是废旧电池若处置不当，很容易带来环境污染。要怎么样在分析过程中保证不污染环境？提取的材料还能给公司带来盈利？这要公司和政府的共同努力。
当前动力锂离子电池回收面对的困难
2015年，我国超越美国成为全球最大的电动车市场。该年度，我国电动车销量首次破10万辆，达到33.11万辆。同时，这也意味着随着电动车日益普及，与之配套的动力锂离子电池也迎来了新的发展。
图22012-2020年我国新能源汽车销量趋势
图32014-2021年我国动力锂离子电池总装机量预测
而依据电动车动力锂离子电池的特性，一辆电动车行驶10-12万公里之后很可能电池容量衰减到80%以下。倘若一辆纯电动车一年跑2万多公里，预计5-6年要换新的电池。由此，业内人士预估，截止至2019年年底，第一批电动车报废潮即未来临，到2020年退役动力蓄电池将达24GWh。另外，盖世汽车研究院研报显示，到2025年，我国要回收旧电池容量预计达到137.4GWh。
虽然动力锂离子电池回收体系在理论上可形成闭环，但是在实际操作中，因成本高、利润低等问题，导致回收较为困难。据媒体报道，国内动力锂离子电池回收市场紧要有三大主力，包括以比亚迪、宁德时代等为主的整车及电池厂商，以格林美、天奇股份等为主的第三方回收机构，还有以华友钴业、厦门钨业等为主的电池材料供应商。
除了上述的正规动力锂离子电池回收厂家之外，在该行业还有很多不正规的小作坊。一些小商贩用高于动力锂离子电池回收厂家的价格收购报废动力锂离子电池，把它们转卖给小作坊。小作坊再通过拆解电池获取可回收的材料，再通过贩卖这些材料来盈利。小作坊往往并不考虑容量在50%-80%的电池还有梯次利用的空间，且在拆解的过程中也不正规，极有可能造成土壤污染。
此外，宁德时代的试验数据声明，将1吨磷酸铁锂通过梯次利用，可获得3万元左右的收益，而笔直回收原材料只能获得1万元左右的收益。三元锂电池的收益比较则更加分明，1吨三元锂电池通过梯次利用，可获得8万元的收益，笔直拆解只能获得约4万元收益。可见，小作坊式的回收并不能带来更大的效益。
图41吨动力锂离子电池在正规厂家和小作坊手中的收益比较
同时，报废的电池流入小作坊也加剧了梯次利用工作的难度。一些正规电池回收厂家因为没有足够的用来题词利用的电池，导致厂无法维持正常运行。此时，建立起健全的动力锂离子电池回收体系十分关键。
我国颁布了一揽子动力锂离子电池回收政策
目前，我国动力锂离子电池回收工作在近年来已经有了初步的发展。特别是从2018年开始，以工信部、发改委带头的中央机构陆续推出了一揽子政策。
表1我国动力锂离子电池回收政策汇总
值得留意的是，工信部在2019年十一月七日公布《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》中特别提到：动力蓄电池（不包括铅酸电池），对其服务网点选址、布局、场地、设施、安全管理、环保等提出要求，以及包装、贮存、运输等细节进行了规定。
此外，还提到“回收服务网点应通过编码采集工具等方式，采用信息化手段具体记录电池编码、电池类型、电池产品类型、电池数量、电池来源、电池去向公司等相关信息，保留记录三年备查，按照国家溯源管理有关规定，及时、准确、规范地将信息反馈给新能源汽车加工或梯次利用等公司”。该指南相比于此前的行业规范，针对行业内的准入门槛及服务细则提出更高的要求，对动力锂离子电池的源头与去向进行追踪，保障了废旧电池不落入小作坊。
当前政策刚刚公布，它将给动力锂离子电池回收体系建设带来如何的改变，目前仍待观察。记者相信，经过多个政策的鼓励与规范，我国动力锂离子电池回收将逐渐步入正轨。
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