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廢舊動力蓄電池回收利用/綜合利用，主要包括梯次利用和再生利用。
鋰電池主要分為動力鋰電池與小型鋰電池。
動力鋰電池主要是指汽車、飛機、火車、輪船等大型交通工具用鋰電池。
小型鋰電池主要是指消費電子、電動工具、電動玩具/機器人、電動自行車等產品用鋰電池。
小型鋰電池由于規(guī)格繁雜、單體電量太小難以進行重新配對和再利用，通常進入再生程序。
本報告
主要是分析動力電池回收再利用。
分類 | 梯次利用 | 再生利用 |
動力鋰電池 | ? | ? |
小型鋰電池 | / | ? |
一、鋰電池有回收利用（梯次+再生）環(huán)保價值
電池中含多種有害物質，隨意廢棄將對生態(tài)產生巨大影響。鋰電池在結束其使用周期以后，需要進行回收處理，主要出于對環(huán)保性和經濟性的考慮。鋰電池里面通常含有的物質如下表格，根據2011版美國有害物質列表數據，Ni、Co、磷化物得分超過1000，被認為是高危物質。如果廢舊鋰離子電池采取普通的垃圾處理方法(包括填埋、焚燒、堆肥等)，其中的鈷、鎳、鋰、錳等金屬以及無機、有機化合物必將對大氣、水、土壤造成嚴重的污染，具有極大的危害性。廢舊鋰離子電池中的物質如果進入生態(tài)，可造成重金屬鎳、鈷污染(包括砷)，氟污染，有機物污染，粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質及其轉化產物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶劑及其分解和水解產物，如DME甲醇、甲酸等，都是有毒有害物質，可造成人身傷害，甚至死亡。
二、鋰電池回收利用（梯次+再生）經濟價值
電池材料回收具備多重經濟價值，包括能量價值再挖掘和材料再生價值。經濟性方面同樣值得重視，其主要包括三個方面：1、鋰電池在高端用電器上退役以后，依然可以滿足部分低端用電器的需求，通常是電動玩具、儲能設施等，回收后的梯次利用能夠賦予鋰電池更多的價值，特別是退役動力鋰電池；2、即使電學性能無法滿足更深層次的使用，但其中所含有的Li、Co、Cu等相對稀有的金屬依然具有再生價值；3、由于部分金屬還原耗能與金屬再生能量存在巨大差異（圖1），如Al、Ni、Fe，導致金屬回收具有能耗上的經濟價值。不同類型鋰電池含有不同種類金屬及其比例，1噸傳統(tǒng)消費類的鈷酸鋰電池中對應約170公斤鈷金屬，而在銅、鋁、鋰方面，含量大都相似。因此，總體來看鈷酸鋰電池的回收價值將大于其余類別，如磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。
三、儲能是梯次利用的最佳場景
消費類電池由于規(guī)格繁雜、單體電量太小難以進行重新配對和再利用，通常進入再生程序。而動力電池通常在80%有效電量時從汽車上退役，在80%至40%的衰減過程中梯次應用在要求相對較低的領域，實現(xiàn)電池價值的再延續(xù)。當有效電量小于40%時，大部分電池的電壓、容量、內阻性能都太過離散，難以配對成組，將進入材料再生程序。
具體來講，梯次利用的程序為電池拆解、剩余壽命預測、系統(tǒng)集成和再利用。
拆解：動力電池退役時，是整個pack從車上拆解下來的。不同的車型有不同的電池pack設計，其內外部結構設計，模組連接方式，工藝技術各不相同，意味著難以用一套拆解流水線適合所有的電池pack和內部模組。那么就需要進行柔性化的配置，將拆解流水線進行分段細化，針對不同的電池pack，在制定拆解操作流程時，要盡可能復用現(xiàn)有流水線的工段和工序，以提高作業(yè)效率，降低重復投資。
剩余壽命預測：兩種情況考慮，一種是動力電池在服役期間，其相關運行數據有完整記錄，那么當梯次利用的廠家拿到這些數據之后，結合電池的出廠數據，可以建立電池模組的簡單壽命模型，能夠大致估算出，在特定運行條件下電池模組的剩余壽命(根據所設定的終止條件)。另一種情動力電池的使用情況并無數據記錄，僅有出廠時的原始數據(如標稱容量、電壓、額定循環(huán)壽命等)，使用過程和當前狀態(tài)未知。當梯次利用的廠家拿到電池后，需要對每個模組進行測試，先明確其當前的健康狀態(tài)，然后要根據測試數據和出廠時的原始數據，建立一個對應關系，根據不同的材料體系，大致估算其潛藏的剩余價值。第二種情況，測試設備、測試費用、測試時間、分析建模等，都會增加不少的成本，導致梯次利用的經濟價值降低?；谟邢薜臄祿?，對剩余壽命的預測也是不準確的，這無疑又會增加梯次利用產品的品質風險，使得產品的生命周期成本較高。所以，如何做到快速無損的檢測，是該種情況下梯次利用的關鍵所在。因此去年出臺的電池編碼標準將起到關鍵作用，讓電池生命周期的性能得以追溯。
系統(tǒng)集成技術：梯次利用，最合理的應該是拆解到模組級，而不是電芯級，因為電芯之間的連接通常都是激光焊接或其他剛性連接工藝，要做到無損拆解，難度極大，考慮成本和收益，得不償失。
國內外梯次利用案例豐富，儲能是絕佳場景。在梯次利用領域，國內外大型企業(yè)及科研院所都做了大量探索，從諸多案例中，我們可以看出儲能是最重要的應用場景，其包括了移動電源、商業(yè)儲能、家庭儲能、電網儲能以及智能電網建設。因此未來動力電池的梯次利用有望在儲能領域規(guī)模化展開。
四、再生利用工藝：國際以火法 +濕法，國內以再生為主
鋰電回收各國目標一致，但模式和方法各有差異。發(fā)達國家在電池的回收領域進入較早，也具備相應的辦法：美國是生產者責任延伸+消費者押金制度。通過消費者購買電池是收取一定數額的手續(xù)費和電池生產企業(yè)出資一部分回收費，作為產品報廢回收的資金支持，同時廢舊電池回收企業(yè)以協(xié)議價將提純的原材料賣給電池生產企業(yè)，此種模式既能讓電池生產企業(yè)很好的履行相關責任義務，在一定程度上又保證了舊電池回收企業(yè)的利潤，落實了生產者責任延伸制度；德國是電池生產廠家承擔相應責任。利用基金和押金機制建立了廢舊電池回收體系市場化，實現(xiàn)了良好的效果。依據德國關于電池回收立法的規(guī)定，德國電池生產和進口商必須在政府登記，經銷商要組織回收機制，同時用戶有義務將舊電池交給指定的回收機構；日本是國家立法，并對電池生產企業(yè)進行補助。日本電池生產商采取電池收回計劃，建立起“蓄電池-銷售-回收-再生處理”的電池回收利用系統(tǒng)電池回收后運回電池生產企業(yè)處理，同時政府給予生產企業(yè)相應的補助。
國際國內回收再生的主流方法分為：火法、濕法和機械分離法。優(yōu)美科采用的是火法與濕法相結合的路徑。其原理是首先將電池在接近1000攝氏度的爐內進行熔煉，此時液體及有機物完成分解，留下合金。隨后通過酸堿沉淀等化學反應，分離合金中的各種金屬。該方法最大的優(yōu)勢是：1、可同時處理鋰電池、鎳氫、鎳鎘電池；2、自動化程度高，人工參與較少；3、高溫降低了電池材料的毒性。其劣勢是：1、Mn容易存在于廢渣中，難以回收；2、Li的回收利用率偏低，容易在高溫下蒸發(fā)。
國內企業(yè)通常相對聚焦鋰電池的回收再生，因此大多采用濕法路徑。其原理是將報廢電池經過物理放電，然后拆解獲得電池殼、極片等部件，隨后用NMP溶解掉正負極片上的PVDF，回收銅箔和鋁箔。所得到的正極粉末將進行酸堿沉淀反應，分離Co、Li等元素。該法的優(yōu)勢是：1、所含元素幾乎都可以回收；2、再生效率高，Co、Ni達到95%以上，Al、Cu達到90%以上，Li到達75%以上。劣勢主要是：1、電池標準不一導致拆解過程依賴人工，自動化程度不足，效率相對低；2、此法只針對鋰電池，難以同時處理多種類型電池。
