浅谈新能源车用动力蓄电池循环利用研究及展望

浅谈新能源车用动力蓄电池循环利用研究及展望

黄丽玲

关键词：新能源车；车用动力蓄电池；循环利用

引言：因新能源车的长期使用或是新能源车使用者未能及时对车用动力蓄电池进行有效的维护和保养等原因，比较容易缩短新能源车用动力蓄电池的供电寿命，加快其报废率。而通过采用行之有效的循环利用技术对新能源车用动力蓄电池进行回收再利用，不仅可以有效防止对环境造成污染和破坏，同时对促进新能源汽车产业的可持续发展也具有积极作用。因此研究新能源车用动力蓄电池循环利用具有十分重要的现实意义。本文将通过探究新能源车用动力蓄电池循环利用，以期能够在帮助人们加深对这一领域的认知与了解的同时，为其他研究人员提供必要参考帮助。

一、新能源车用动力蓄电池循环利用研究现状

（一）梯次利用电池

一旦新能源车用动力学蓄电池的剩余容量不足额定值的70%，则意味着此时蓄电池已经无法实现正常供电。在对此类蓄电池进行循环利用之前，有研究人员指出需要先对蓄电池进行梯次利用，否则将无法有效提升蓄电池的循环利用价值。数据显示，在常温状态下动力蓄电池10h率实际容量至少应当为原标称值的45%，单体电池10h率的容量极差值不应超过5%。荷电保持能力需在85%以上，电池使用年限则通常在6年以内。以锂离子蓄电池模块为例，研究人员通过将电池原容量依次分为四个梯度，第一梯度3C倍率放电容量为200Ah，第二梯度为160Ah,第三和第四梯度分别为100Ah与80Ah。这四个梯度分别对应着电动装置、储能装置、低端客户以及拆解回收，在四个梯度当中蓄电池模块、单体电池具有组合可调性，即可以结合当前的市场需求随意进行相互组合，但组合后的新能源车用动力学蓄电池模块需要与上述电池放电容量要求相吻合，通过对蓄电池余能进行梯次利用后再拆解蓄电池，则能够有效实现对废旧新能源车用动力学蓄电池的充分再利用。

（二）蓄电池的拆解

面对已经“下岗”即彻底报废无法继续使用的新能源车用动力蓄电池，因其内部拥有大量的金属材料包括镍、钴等，故而有许多国内外研究人员提出可以通过将新能源车用动力学蓄电池进行拆解处理，回收其中有用的金属材料从而实现对车用动力蓄电池的循环利用[1]。但也有部分研究人员对这一循环利用思想的可行性提出质疑，其认为，在新能源车用动力学蓄电池当中，有大量的化学物质如有机碳酸酯、六氟磷酸锂等存在于电池的电解液当中，一旦在进行蓄电池拆解时出现操作失误、操作不当等问题，不仅极有可能导致此类化学物质释放出大量有毒有害气体，严重时甚至有可能引发短路着火等问题。反而加重对周围环境污染，并威胁着电池拆解人员的生命财产安全。因此当前在对蓄电池拆解的研究中，其研究重点暂时放置在如何安全、高效拆解蓄电池上。目前已有学者提出可以在事先全面分析废旧新能源车用动力学蓄电池的结构、材料等各项重要信息，而后李彤机械自动化进出料的方式，实现对位加紧固定的自动化，在完全真空的环境下或是惰性气体保护状态下对蓄电池进行拆解、切割。

（三）定向循环技术

瑞士、日本、德国等最早一批研究新能源车用动力学蓄电池循环利用技术的国家，在最初尝试对新能源车用动力学蓄电池进行循环利用的过程中使用了热处理法，即通过先将镍镉蓄电池从废旧新能源车用动力学蓄电池当中完全分拣出，随后在真空状态下对其进行加热处理，最后从剩余的粉末当中将镍与镉精确提取出来即可。后期日本等国家尝试采用焚烧废旧蓄电池的方式将其中的有机物去除，而后经过筛选处理在刨除铜铁之后，在酸溶液中加入焚烧中剩余的粉末，通过对其进行加热处理从而完成氧化钴的萃取。但由于热处理法需要消耗大量能源，且无果无法对燃烧烟气进行净化处理，将会加剧对大气环境的破坏影响。因此发展至现在，国外研究界已经成功创造出了一种定向循环技术。该项技术要求先拆解废旧蓄电池以获得包括金属外壳等在内的各项相关材料。利用此类材料中含有包括铜铁等在内众多金属元素这一特性，将其直接作为初级原料进行售卖。对于其他特殊材料如氢氧化镍等则再进行专业处理。研究显示，采用定向循环技术回收处理废蓄电池中的金属，其回收率可以至少达到98%，相比于生产原料为矿的新能源车用动力学蓄电池，其成本可以降低大约三成[2]。

二、新能源车用动力蓄电池循环利用研究展望

（一）循环利用技术优化

未来，在关于新能源车用动力学蓄电池循环利用的研究中，还将重点加强对如何优化新能源车用动力学蓄电池循环利用技术，提高其循环利用效率的研究。如在拆解蓄电池当中，目前需要经过预处理、拆解蓄电池包和电控系统、拆解蓄电池模块和单体电池以及极片分离等几大重要环节。本文认为，随着我国科学技术水平的不断提高，在深入研究新能源车用动力学蓄电池循环利用的过程中，还将出现利用工业机械机器人负责完成包括电池放电、收集电解液、拆卸电池附属件、螺栓等各项工作。操作人员只需在系统中键入相关程序和指令要求，在主动结合实际对蓄电池循环利用程序进行积极优化下，便可以令机械机器人高效、精准地完成蓄电池拆解及分类整理等工作，在有效提高蓄电池循环利用效率的同时，也可以在此过程中起到保护操作人员安全等作用。

（二）电池再利用产业化

伴随着我国汽车保有量的持续增加，未来新能源车的销售量和使用量也将继续增加，这也意味着随着时间的推移，未来我国还将出现更多报废的新能源车以及车用动力学蓄电池。因此如何实现废旧蓄电池循环再利用的产业化也将成为未来该领域的一大研究重点。根据相关数据显示，当前我国拥有回收拆解废旧车用蓄电池的企业数量不足600家，挂靠回收拆解网点也只有大约2000余个。而有数据显示，采用定向循环技术进行镍钴锰酸锂锂电子蓄电池材料的制备，其首次放电容量可以达到150mAh/g，在循环30次之后这一数值基本可以稳定在130mAh/g左右，这也为实现废旧蓄电池循环再利用的产业化奠定了良好的技术基础[3]。因此我们有理由相信，未来在我国持续加大对新能源车用动力学蓄电池循环利用的研究过程中，还将出现越来越多专业负责拆解回收废旧蓄电池的企业以及相关挂靠网点，在积极运用定向循环等技术下，进一步推动新能源汽车的产业化发展。

结束语：通过长期深入研究，目前在新能源车用动力学蓄电池循环利用方面已经提出了包括梯次利用废旧蓄电池余能、回收拆解废旧车用蓄电池和定向循环等先进的理念与工艺技术。未来在我国科学技术水平的不断提高下，其还将朝着技术集成化、产业化的方向继续发展，以真正帮助促进我国新能源车产业的可持续发展。

参考文献：

[1]本报记者张佳星.“下岗”动力电池走上“再就业”规范路[N].科技日报，2018-03-28(006).

[2]本刊编辑部.五部委联合发布建立健全废旧动力电池循环利用体系[J].财经界，2016(03):74-75.

[3]郭学钊.动力电池回收利用法律问题研究[D].北京理工大学，2015.