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新能源汽车退役动力电池回收处理研究

2024-08-06 64 上传者：管理员

摘要：阐述当前新能源汽车动力电池回收利用的必要性，解读当前国家出台有关环境保护和电池管理的政策规定。分析当前市场上保有量较大的磷酸铁锂电池、三元锂电池、镍氢电池的自身优缺点和对应的回收利用方法。从有关企业配合的积极性、退役动力电池回收技术角度和当前环境下动力电池回收管理整个环节分析当前动力电池回收行业现状和存在的问题，分别从体系建设、关键技术研发、绿色宣传等方面提出可行性建议。

关键词：
动力电池
回收利用
新能源汽车
环境保护
电池回收
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为进一步加快新能源汽车产业发展，积极响应国家新能源汽车行业发展要求，本文探究新能源汽车退役动力电池回收处理管理措施。

1、新能源汽车动力电池回收必要性

2021年10月24日国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》[1]。方案中指出，要建立清洁低碳高效安全的能源体系，低碳绿色关键技术取得重大进展。到2030年之前要达到非化石能源消费达到25%,单位生产总值体量内较2005年二氧化碳排放下降至少65%,2030年前实现碳达峰。

2021年8月19日工业和信息化部发布《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》[2]。办法中指出，为实现高效利用，生产企业应将动力蓄电池设计为可梯次利用结构。科技部应当引导产学研合作，鼓励梯次利用关键技术的研究与推广，并加快梯次利用有关示范中心与商业模式的建设。

动力电池的功能设计应考虑电器绝缘性能、热管理以及阻燃等因素，保证动力电池使用过程中稳定可靠。在结构设计上应满足易于拆解与维护，方便后期退役后的回收再利用。

2、新能源汽车动力电池种类分析

当前新能源汽车使用较多的电池主要包含磷酸铁锂、三元锂和镍氢电池，三种电池材料在组成结构、原材料和能量密度等方面都存在差异，因此回收方法也不尽相同(图1)。

2.1磷酸铁锂电池回收方法

图1主流新能源汽车动力电池对应回收技术

磷酸铁锂电池是目前市场应用最为广泛的动力电池，回收方法主要包含火法回收和湿法回收。前者的处理方法是将动力电池电极部分置于高温环境中，将有机材料进行燃烧反应生成无机物，反应结束后可以回收余灰中的金属部分和金属氧化物。升级工艺的火法回收是控制燃烧方式使粘合剂充分燃烧，将原有的内部金属粉末与铝箔之间分离，再加入适量的原材料，经过高温固结得到新的磷酸铁锂。湿法回收是将电池置于配比合适的酸性或者碱性溶液中，将电池中的金属材料析出，再通过物理方法得到金属材料。湿法回收还可以通过有机溶解剂溶解正极材料的粘合剂，使正极材料与铝箔分离，实现铝箔的循环使用。

2.2三元锂电池回收方法

三元锂电池相比磷酸铁锂电池优势在于能量密度高，但缺点是该类电池在受到变形或穿刺后容易起火，相比其他类型电池安全风险较高。同时三元锂电池中含有丰富的锂、镍、钴等元素，回收价值也很高。废旧三元锂电池首先要对其进行放电与拆解，然后进行干式粉碎，将粉碎后得到的金属粉末进行回收处理，再进一步进行精细分类，最大程度回收贵重金属和减少环境污染。

2.3镍氢电池回收方法

镍氢电池常见于油电混动车型，具有快速充放电、耐过充放电能力强、能量密度高、电池内部无树状晶体生成不会在电池内短路等优势。相比于其他类型电池，镍氢电池可以用电池直接再生技术进行回收利用。利用含有镍离子的高浓度硫酸对镍氢电池的内部进行清理，然后在特定温度环境下对电池加以充电，目的是为了将电池正负极的容量以及隔膜失去的亲水性得到有效补充与恢复，以此就可以完成镍氢电池的再生。动力电池的直接再生技术要求要有比较高超的工艺操作性，且回收的效率非常高。不足之处就是此种技术对电池原材料的质量要求比较高，而且再生后的新电池所含杂质也比较高。因此直接再生技术在应用时也会有一定的限制。

3、退役动力电池回收现状

3.1有关企业配合积极性不高

当前国家政策的积极引导，让新能源汽车产业迎来井喷式的增长，有关重要原材料存在供不应求现象，使得动力电池的价格不断上升[3]。虽然动力电池产量较高，但退役动力电池行业仍处于初级阶段。回收产业链不完整，回收渠道不透明，回收体系不健全成为制约退役动力电池产业发展的关键影响因素。

电池回收产业的各环节包括汽车制造企业、电池生产企业、电池回收企业和汽车维修站等。由于新能源汽车的大力发展，引起退役动力电池增加。目前国内退役动力电池行业正快速增长，电池企业、材料企业、汽车制造企业彼此深入合作，实现退役动力电池的高效利用[4]。

3.2退役动力电池回收技术不成熟

当前造车新势力环境下，新能源汽车行业正处于蓬勃发展阶段，各类造车企业正积极涌入新能源汽车产业，许多新技术出现不久还有待市场检验。因此，早期交付市场的新能源汽车会出现较大的报废率，与之伴随的动力电池也要进行退役处理。但动力电池本身化学属性使得其在受到挤压变形、尖锐物体穿刺或高温高压环境中容易发生剧烈燃烧或爆炸，因此在拆解过程中伴随一定危险性，需要制定有关技术支持。其次是对拆解后的动力电池进行化学分解再利用存在技术瓶颈，距离大面积推广还需要时间。有关技术较为繁琐，对环境造成难降解污染的风险也很大，因此真正投入大规模使用还需要投入技术研究。

3.3有关政策未落实

当前国家为防止退役动力电池污染环境，公布了鼓励电池回收的有关政策。例如上海市就宣布汽车厂商每回收一套动力电池就补助一千元，其他地区也有类似鼓励政策，提高了部分民众和汽车厂商的积极性。但此类政策还处于萌芽阶段，不够完整详细，电池的分类、回收体系建设等都只能从现有技术基础上进行构建，退役电池的回收还需要进行标准化，同时成立专项监管部门保证退役动力电池回收有序的进行。也只有在制度上搭建好秩序和标准，才能让该行业稳步发展，解决新能源汽车产业发展所出现的一系列问题。

3.4电池回收行业管理混乱，废旧动力电池回收企业不正规

当前，退役动力电池回收市场价格没有标准，中国具备营业资质企业回收的退役动力电池仅占退役电池总量的三分之一。部分商人团体通过各种手段收购电池，然后倒卖至民间作坊，然后经过重新拆解组装做出新的电器产品，又将废旧电池重新流入公众市场中，已经形成了难以发现的黑色市场。退役电池的不安全处理，不仅会让消费者购买到质量低下的电子产品，还会带来一定的安全隐患。另一方面还会冲击正规退役动力电池企业的市场，削弱正规企业的品牌力，对整个退役动力电池回收行业产生负面影响。

4、新能源汽车动力电池回收产业发展要素研究

新能源汽车动力电池回收行业的发展是一个包含诸多影响因素的发展过程，同时也是一个具有多发展路径、多利益相关者、多种类目标、多影响因素的复杂变化体系。新能源汽车退役动力电池的诸多影响因素，应当在退役动力电池回收产业的全过程中明确体现，并且对于电池回收产业利益链和发展趋势有着非常重要的推动作用影响因素。根据有关学者研究，对于某个行业发展来说，许多专家进行了有关研究。总理来说可以归纳为企业战略、市场环境和经济技术三个子模块，这三个模块是影响产业发展的决定性因素。

4.1企业发展战略

新能源汽车动力电池的发展离不开企业的运营，企业的发展战略往往能够影响动力电池行业的走向。企业在指定规划时，往往会首先考虑能否对自身产生经济效益，否则无法维持企业的正常运行。企业指定的发展规划决定了企业的发展重点和发展方向。企业自身的需求与社会的发展往往会有一定矛盾，这会形成企业的发展战略会滞后于社会的发展要求[5]。但是随着时间的推移，不符合社会要求的企业将会被市场环境所淘汰，因此企业会调整自身的发展战略。企业会随着国家政策、民众需求的改变而调整发展模式。最终实现绿色、开放、高品质的发展模式，促使企业经济发展的正向循环。

4.2人才技术要素

人才于技术两者的发展相辅相成，人才是技术的载体，技术的发展往往又是人才创新的成果。新能源汽车退役动力电池处理企业的发展离不开科研领域创新人才、良性运营的管理人才以及技艺高超的工匠人才。企业不仅要在技术上创新升级和高效生产，还要在企业文化和团队建设上面加大投入，提高企业的运行效率。新兴产业的发展，技术创新占着举足轻重的地位，技术创新在新能源汽车退役动力电池处理行业中处于核心关键地位。技术内容主要包括电池的系统集成技术、热管理技术、电解液技术、正负极技术以及资源提取技术。电池产业的快速发展离不开核心技术的支撑，而核心技术的载体往往又在于人才。因此，人才技术对于新能源汽车退役动力电池的发展至关重要。

4.3市场供需环境

产业运营是否能够良性循环往往能够被市场所检验，新能源汽车退役动力电池产业发展中，市场环境因素有着至关重要的作用。在当前世界各国新能源汽车行业发展格局中，中国无疑是处于最为领先和成熟的状态。目前中国的新能源汽车动力电池产业已经实现产业链完整且高效运行，个别实力强大的车企可以实现全车80%以上零件自己生产或合并各配件厂与整装车间，这不仅减少了大量运输成本，更能够提升企业的生产效率。

新能源汽车动力电池行业发展最根本的动力来源就是市场需求，新能源汽车退役动力电池产业是一个应国家战略要求和市场能源结构体系转化而产生的新兴行业。公众对新能源汽车退役动力电池的需求量、同行业领域其他企业的产品竞争、区域内市政规划及基建情况等都会深刻影响新能源汽车退役动力电池产业的发展状况。从产业领域来看，通过供需关系匹配、产品生产与资金流循环、用户的满意度等都会造成市场环境的变化。

4.4资源环境

自然资源在新能源汽车动力电池行业发展中属于必备的基础要求，实体行业的发展离不开制造业，电池的原材料来源于锂矿和镍矿，这些原材料往往具有不可再生性。电池行业发展的过程中，原材料的获取主要包含两种方式。一种是通过矿产开采，这种方式会让当地的环境治理带来一定麻烦，同时随着区域政策的发展变化、本地经济发展状况的稳定性，都会给动力电池原材料的供给带来一定的不稳定性。另一种方式就是通过新能源汽车退役动力电池回收的方式来获取资源。当前随着民众受教育程度的提升以及回收技术的不断成熟，公众会越来越相信企业的回收再利用能力。交通领域的成熟稳步发展，让民众的出行更加便捷，大家也会注重绿色出行，做到保护环境。因此加强退役动力电池的回收利用，会缓解自然资源与环境保护的矛盾，实现原材料的良性循环。

5、退役动力电池回收再利用对策建议

5.1完善退役动力电池回收体系建设

政府各职能部门首先要在宏观条件下牵头建立动力电池回收资源再生企业、动力电池消费者、动力电池企业三者之间的流通渠道，实现这三者之间的良性商业链循环。政府主管部门可以制定相关技术标准与激励政策，刺激电池回收市场，从而引导产业发展。

消费者是动力电池的使用主体，一方面加大宣传环境保护意识，另一方面要让消费者看到退役动力电池的市场。从而让消费者积极参与到动力电池回收循环中。动力电池企业与资源再生企业之间要加强技术合作，一方面从电池的结构设计入手，设计出更便于回收的电池结构。另一方面研发能量密度更高、使用寿命更久、污染更小的电池，推动电池领域科技创新，从根源上解决环境问题。

5.2扩大车用动力电池关键技术科研投入

车用动力电池自身的结构特点与材料是影响回收利用的关键因素。在确保电池能够满足车辆正常使用需求的前提下，企业应着重研发考虑原材料环保性与可再利用性，以及便于拆解的车用动力电池[5]。基于此，应该将退役动力电池的回收技术流程化、产业化，完善其在行业中的相关执行标准。

5.3退役动力电池回收绿色宣传

当前“碳中和、碳达峰”的发展环境下，市场背景的推动、技术创新的支持、退役动力电池循环利用是电池产业发展的动力源，他们之间相互影响、紧密关联，贯穿于汽车行业的整体发展。因此在市政层面，不仅要宣传公众低碳出行，还要鼓励新能源汽车用户对退役动力电池进行回收，电池不进行妥善处置，污染将会大于传统燃油汽车[6]。同时汽车生产商也要通过品牌影响力对民众科普行业信息，引导公众绿色出行理念。

参考文献:

[1国务院.关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知(2021-10) [2]工业和信息化部.关于印发《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》的通知(2021-8)

[3]赖志颖,赖文斌,林楚园等.退役动力电池回收利用的现状及碳核算研究进展[J/OL].过程工程学报,1-12[2024-02-27].

[4]陈益庆,查文珂,张希等.新能源汽车动力电池回收利用的现状及建议[J/OL].电池,1-4[2024-02-27].

[5]张雷.中国新能源汽车电池产业发展动力机制研究[D].北京交通大学,2022.

[6]王兆海.新能源汽车电池回收与再利用技术分析[J].汽车与新动力,2023,6(04):34-36.

[7]陈小长.新能源汽车动力电池回收现状及策略研究[J].时代汽车,2023,(21):101-103.

基金资助:新疆职业大学校级课题《“共建､共生､共赢”职教理念背景下,政行企校协同产教联合体建设研究》(XJZD2023KYY01);

文章来源:李建新,周燕燕,艾力夏提·阿不力孜,等.新能源汽车退役动力电池回收处理研究[J].内燃机与配件,2024,(15):134-136.