【ABMIC人物专访】周向阳：提升退役电池回收效率，创造低碳减排新路径
嘉宾介绍
周向阳，中南大学二级教授，博士生导师，美国ISE、TMS与ACS会员，中国无机盐工业协会专家委员会委员以及无机盐学科学术带头人，《化学工程与技术》编委，广元市先进复合材料产业发展研究院院长；国家重点研发计划项目评审专家。主要研究方向为材料冶金与电化学工程。近年来围绕石墨精深加工、有色金属清洁冶金、冶金过程产品增值、冶金节能以及冶金理论在储能领域中应用等方面的理论与基础问题开展研究，负责主持了国家产业振兴与技术改造项目、国家科技支撑计划项目课题、国家自然科学基金面上项目、湖南省战略性新兴产业科技攻关项目以及企业的重大横向项目50余项，突破了退役锂电池梯次利用以及废旧电池高效清洁回收、湿法炼锌清洁生产、轻金属铝镁高值利用、湿法电沉积有色金属工序节能以及高性能储能材料研制中的关键技术。以第一/通讯作者在“NANO ENERGY”与“ENERGY ENVIRON SCI ”等高水平杂志发表SCI论文百余篇，SCI引用数千次；获国家授权发明专利50余项，其中4项产业化，14项实现专利权转让；以第一完成人获省部级科技进步一等奖1项、省部级科技发明二等奖3项。
访谈实录
电池回收聚焦安全、环保
以及资源再利用
我是中南大学的一名教授，研究方向主要围绕新能源领域中的锂离子电池关键材料和电池回收两个方面。我们团队针对目前电池回收存在的一些问题开展了多年的研究，近期也准备与企业进行产业化方面的合作。
读博期间我就主要从事锂离子电池材料相关的研究，后来到高校工作后，又开展了电池回收方面的研究。在2012年的时候我们与国家电网合作的一个项目，就是关于退役电池的梯次利用。但是那时还没有电池退役，大家刚开始使用电池，可见我们当时提出退役电池梯次利用这个想法是有前瞻性的。与国家电网合作的这个退役电池梯次利用项目我们取得了比较好的成果，项目中的一些技术现在已经在不少工程上得到了应用。在完成退役电池应用的项目后，我们就开展有关回收的研究，主要是因为退役后不能再使用的电池里面的有价元素必须要回收。
我今天报告里面讲到目前最大的问题是要解决回收过程中的安全问题及环保问题，还有就是如何实现全资源回收的问题。目前碳和锂的回收效率非常低，而且在回收过程中产生大量二次污染。围绕如何解决回收过程中的安全问题、环保问题以及资源全量回收问题，我们开展了大量研究，特别是在带电破碎、碳优先回收、锂优先提取以及镍、钴、锰有价金属的选择性回收等方面的工作进展还不错。
高温火法是传统电池回收工艺的重要步骤，但这会产生一些问题，首先是需要消耗大量能源，其次是会产生大量的有害气体。我们应该通过改进现有技术，从源头、过程和末端三个方向来实现降碳、降排与减排，所以我觉得目前做的带电破碎法是一个很好的源头降碳措施。。在电池回收过程中，末端减排相当重要，最切实可行的末端减排方案是将工艺过程产生的废弃物资源化。如：可以将磷酸铁锂回收过程中产生的含铁残渣制成磷酸铁，又回到磷酸铁锂制备工艺中，或者，将含铁残渣在其他行业跨界应用；又如，“三元”回收过程中产生的大量含氟硫酸钠废水，应该除氟后生产成洗衣粉行业用的原料“元明粉”。
将传统冶金技术引入电池材料制备中
石墨化是人造石墨负极生产中的一道重要工序，也是能耗最高的工序。由于受能耗指标审批、限电政策和产能爬坡等方面的影响，目前石墨化供不应求，人造石墨负极的价格也从年初的2万多上涨到了4万多，这个情况估计还将持续2年左右。针对如何降低石墨化能耗这个问题，我们从11年就开始了研究，一直想通过寻找一种廉价的原料，再结合新的石墨化技术，来实现人造石墨负极的低成本制备。2020年，我们将这个技术开发出来了，所制备负极材料已经在A00车以及小动力上得到了应用，该材料成本能够比市场上的同类商品降低约20-30%，其主要原因是将石墨化温度从原来需要的3000度降到了2000度以下，能耗节约了一半多；石墨化温度可以下降到的原因是，我们将冶金行业用的催化石墨化技术应用到了电池材料制备中。
目前市场上的硅碳负极大多是以冶金硅为原料，然后通过球磨、细磨、砂磨、喷雾等工序制备，该工艺不可避免存在流程长、能耗高以及工艺过程存在不可控等缺陷。为此，我们基于火法冶金的原理，用热还原法制备出了电池级的纳米硅材料，目前这个方法已经实现了百公斤级的规模化制备，相比于目前市场上的硅碳负极制备技术成本降低50%以上。
先进电池材料产业集群对行业发展
起到支撑作用
我认为这个集群做得非常及时，做到的不止是市场的联盟，同时还有产业与研究的联盟，很有前瞻性。该集群对深圳电池材料产业的发展可以起到很好的支撑作用，同时也希望该集群模式可以复制到全国其他省市、以促进全国电池材料行业的健康发展。接下来我建议要细化每一个集群不同模块之间的功能，紧密不同模块之间的联系；我们也要走出去看看其他国家的发展情况。