项目来了 | 一块不能回炉重造重复利用的锂电池不是一块好的报废电池

（视频来源：How It’s Made《造物小百科》）

装载着报废的手机电池、电动车电池的货车驶入回收处理厂。一批批报废电池被倾倒入处理生产线，经过数道关卡，被大卸八块，回炉重造。工人们控制机器、等待，把电池里的塑料、金属、废弃金属液等分离并回收。这些被回收的材料很可能用于下一块电池的制造。

（视频来源：How It’s Made《造物小百科》）

视频中的这条生产线在电池回收厂中很常见，不过自动化的程度和废水废气处理能力则因技术而异。中科院深圳先进院电动汽车研发团队正在研发锂电池拆解处理全自动化生产线，团队瞄准了报废电池的回收拆解利用，目标是搭建环境友好、全部物料都回收的产线。

巨大的利用价值对应不匹配的回收利用率

9月份时，这张表在科技圈中广为流传。

（各国禁售燃油汽车时间表。图片来源：中新汽）

包括荷兰、德国、法国和英国等多个国家公布禁售燃油车时间表，最为激进的是荷兰，其计划禁售时间是2025年。工信部副部长辛国斌9月9日在2017中国汽车产业发展（泰达）国际论坛上透露，中国已经开始研究制定禁售传统燃油汽车时间表。

相关数据表明，今年新能源乘用车已保持连续7个月的月度环比持续增长态势。业内人士表示，新能源汽车产业刚刚起步，未来几年将保持30%的复合增长率，是增长最确定的行业。随着新能源汽车快速发展，作为新能源汽车的“心脏”，动力锂电池产业也在迅猛增长。

但随着新能源汽车的爆发式增长，报废的动力电池量也即将迎来一个小高峰。电动汽车上的锂电池使用寿命一般是3-5年。因为当电池容量衰减到初始容量80%以下时，电动汽车的续航里程就会明显减少，动力电池就要更换。

（随着电池的使用频次增加，电池的寿命也在逐渐衰减。图片来源：网络）

先进院电动汽车研发团队的张哲鸣博士表示，业界预估2018年电动汽车的报废量将达到32.2Gwh，约50万吨。较好保养和较低使用频次的普通电动汽车，电池大约可用5-8年，商用电动汽车比如比亚迪公交，因载重、频繁充放电等原因，其电池的寿命只有3年左右。预计到2023年，动力电池报废量将会达到101Gwh，约116万吨。

（特斯拉电动汽车和它的充电桩，摄于北京）

锂离子电池虽然不含汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素，但废旧锂离子电池若处理不当仍会对环境造成极大污染。

相关研究表明，回收废旧锂离子电池可节约51.3%的自然资源，包括减少45.3%的矿石消耗和57.2%的化石能源消耗。电池中的镍、钴、锰、锂、铁、磷等有价值的材料，以及电池外壳的铜、铝等通过回收都可以再利用。而目前市场上废旧锂电池的回收率连3%都不到，因此废旧电池回收产业有着巨大的发展空间。

电池是怎样一步步“重获新生”的？

一边是巨大的利用价值，一边是不匹配的回收利用率，有没有什么改善的方法？

其实，从电动汽车上报废的动力电池，在进入拆解利用阶段前会被评估能否进行二次利用。按照容量的不同，它们可能被利用在储能或者相关的供电基站以及路灯、低速电动车身上。经过这些关卡，动力电池最后才会进入回收体系。张哲鸣团队主要致力于动力电池进入回收体系后的拆解利用。团队为此自主研发了锂电池拆解处理生产线。

（视频来源：How It’s Made《造物小百科》）

那么电池究竟是怎样“重获新生”的呢？

电池初步经过由破分系统和废气液回收系统构成的第一阶段处理系统。经过这个步骤后，电池的金属外壳就被去除了，同时拆解过程中产生的电解液和有毒有害气体也被废气液装置有效回收。

（动力电池结构示意图，图片来源：网络）

下一步，电池会进入到隔膜、电极材料分离系统中，在这里电池会分别经过四个分离系统，出来后，电池基本就被“大卸八块”了。在这一步骤中，生产线可以获得隔膜、碳粉、电极材料等。电极材料是电池中最“值钱”的部分，它占到电池成本的60%以上，因此回收价值最高。

最后一步，通过湿法冶炼系统，可以提炼出电极材料中高纯度的锂、铁等金属，回收锂、钴、镍、锰等贵价金属。经过这一步，除了金属可以再次利用外，其余“收获”也可作为产品销售给电池企业。

（废旧电池资源化技术流程示意图，图片来源：先进院）

“我们还会生产电池电极材料所需的半成品，比如我们会通过取得废旧磷酸铁锂电池的正极材料，合成磷酸铁锂材料的前躯体，直接销售给电池企业。”

谈到与国内进行电池回收的公司不同处，张哲鸣说：“我们的拆解过程是封闭的，全自动机械完成整个回收过程。产线可以处理各种锂电池，不限于三元电池或是磷酸铁锂电池单个种类。”

张哲鸣给出了一组数据：单套设备最大处理量达到6万吨每年，是目前主流电池处理公司的三倍量。在污染排放上，可以做到废水废气全部回收处理。在物料回收上，可做到全物料回收，而国外电池处理公司大概能做到65%。资源综合回收率达到99%。

 （废旧电池资源化技术的资源回收率，图片来源：先进院）

目前团队将积极开展下一步产业化相关工作，预计2018~2019年间推出锂电池拆解处理生产线样机，在中试和试生产环节日均处理能力将达到10吨，年均处理量3000吨，2020年设备将正式投放市场。

另外插播一则短消息：高交会将于11月16日至21日期间在深圳会展中心举行，届时，先进院电动汽车研发团队将携研究成果在高交会5号馆“项目来了”展区和广大观众见面，欢迎您来唠唠嗑~

如果您对上述项目感兴趣，欢迎留言与我们联系，或致电0755-86392046冯老师。如果您想把自己研究团队的成果在我们的微信平台上进行展示，欢迎投稿至[e-mail]。

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读创记者 李旖露  

编辑/月儿

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