爱游戏9月10日，在2024中国电池产业创新发展论坛暨能源学人产学研大会上中国工程院外籍院士徐政和做了以《新能源电池回收现状与挑战》为题的报告。徐政和院士从动力电池回收的全球背景、产业技术工艺、最新研究进展等多方面进行讲解，并对动力电池回收产业的发展趋势进行展望。

　　一般电池寿命8到10年，电池服役期为8年12万公里，同时要保证电池容量在80%以上。2024年中国累计退役的动力电池超35万吨，2025年或超过100万吨。预计2025年，我国废旧动力电池回收市场规模将达到400亿元。预计到2030年，三元锂与磷酸铁锂电池回收规模将超1500亿。电池报废高峰的到来大致在2030年左右。

　　电池制造要用到很多关键的元素且资源需求量大。以Tesla 为例：每辆Model S含有7104节18650电池。每辆 Model S，正极材料中约含：锂8.5kg、钴9kg、镍48kg、铝1.3kg。中国锂电池关键材料占全球储量锂22.9%、钴1.1%、镍 3.0%、锰 4.2%、石墨 22.8%。我国动力电池关键原材料使用量占世界的50%以上，镍、钴、锰、锂的金属矿产资源对外依存度超过70%，我国在关键矿产上的供应严重不安全。而且不断的挖掘资源，也不可持续。资源循环利用可以减少环境影响、提升经济效益，是可持续发展的核心。

　　2022年12月，Redwood Materials公司表示，将斥资35亿美元建造电池回收工厂，该公司的目标是要颠覆美国电动汽车供应链。2023年回收了10GWh的锂电池，其中含有44000吨的材料，回收的资源足够制造10万辆特斯拉车的电池。

　　废旧电池热稳定性差，易燃易爆，安全存放难。重金属、有毒有机组分含量高，存放不当里面的金属电解液会污染环境、土壤、水体。电解液分解后也会产生有毒气体。从环境的角度回收退役的动力电池非常关键。

　　从产业角度看，欧盟要求从2031年8月18日起，电动车电池、启动、照明和点火电池以及容量大于2kWh的工业电池再生成分最低使用比例:钴16%、铅85%、锂6%、镍 6%。从2036年8月18日起，电动车电池、轻型交通工具电池、启动、照明和点火电池以及容量大于2kWh的工业电池再生成分最低使用比例:钴26%、铅85%、锂12%、镍15%。没有回收的元素制做动力电池，电池不能出口。产业的发展需要回收退役的动力电池。而且回用材料做电池的碳排放比原生材料做电池的碳排放降低30%多，对实现碳中和的目标有着重要作用。

　　众所周知电池性能会逐步衰减，电池容量衰减到80%以下，电池就要退役。刚退役的电池大可以梯次利用，像通信基站、电力储能、低速电动车等领域都可以使用充分发挥电池包的剩余价值。但电池容量衰减到20%就需要进行回收。电池容量衰减到20%以下的废弃电池，可采用火法冶金、预处理后的湿法冶金或火法冶金、直接修复等手段实现资源闭路循环利用。

　　现有退役锂离子电池回收工艺放电效率低，二次污染严重；电池型号多，拆解设备自动化程度低；破碎效率低，安全隐患大；黑粉纯度低，正极负极合在一起不能直接再生；规模化再生，产品性能低。这些都是行业作为技术研发方面的难点、痛点。

　　火法冶金无需复杂的预处理工序，废电池直接投入熔炼炉中进行，金属熔融成合金，将合金与残渣分离，得到化工盐制备前驱体和正极材料。高温熔炼能耗大、资源利用率低。

　　湿法冶金需要进行放电、机械破碎、分筛、热解等预处理，以获取黑粉再将黑粉浸出萃取得到化工盐制备前驱体和正极材料。

　　美国Asecond Elements公司通过破碎、拆解再进行浸出分开，除杂后调节组份的比例，直接沉淀出来制备正极材料，所以不需要萃取、反萃等复杂元素的分离，但还是传统的技术路线。

　　德国BHS公司先破碎再再生，有低温真空技术，把电解液蒸出来回收，能抑制有机物、避免高温产生氧化杂质、物料溶解及高浓度有毒气体。但经济效益如何还值得推敲。

　　德国GRS电池基金会重视前期的预处理，把电池破碎、放电，用盐水放电3天左右，但物理放电的方法效率较低，放电之后破碎，再干燥，利用多种手段去杂质。能让后续提纯阶段更简单，但还是离不开水冶。

　　国内技术路线最有代表的是格林美、邦普。格林美将回收的动力电池包绿色智能再拆解机械处理及分选得到电解液铜、铝、黑粉，通过资源化工艺可以得到硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰、碳酸锂、石墨。邦普也是类似，也未超脱现在传统的回收技术路线。

　　徐院士介绍了行业难题解决思路，有发展安全、高效、可控的规模化放电技术，发展精细化智能拆解技术，发展安全高效破碎技术，发展低成本物料高效分选技术，发展低成本绿色高效的材料再生技术等。基于此，徐院士提出了新思路可控闪碎技术和三元材料直接再生方法。

　　电池热失控就会起火爆炸，而电池放电复杂麻烦、效率低。徐院士的课题组思考能否把电池起火的能量利用起来作预处理，把电池控制在可控的环境里面，一旦热失控里面的电解液就能变成燃料，迅速的燃烧、提供能量，还可以利用能量来实现电池的粉碎。

　　基于这个思路课题组做了实验，购买设备，给电池加温，然后电解液发生剧烈的反应，产生气体，高压爆开电池。电池燃烧结束后打开反应容器，原来的电池碎掉了面目全非，但反应的容器并未被破坏，倒出来的产物可以过筛分开，最后留下黑粉且纯度高达97%，而且闪碎后电解液都挥发了。实验证明可控闪碎技术能让电池回收复杂的流程变简单，高效回收资源，过程环境友好，并能为后续的流程提供优质原料。

　　正极材料三元材料可通过固相烧结、电化学再生、水热锂化再生、离子液体再生等方法再生。课题组研究的三元材料直接再生方法，通过设计把电池的黑粉取出来，通过水热去除死锂加入新的锂原，就得到再生的HRNCM再生三元材料,虽然结构是被破坏掉了，但通过水热可以逐步修复，补锂后和新的三元材料结构基本一致。用水热法代替传统的除杂过程，既能有效除去杂质，又能活化再生过程，再生后的材料循环性能和倍率性能均得到提高，同时界面极化也得到了降低。

　　徐院士认为可控闪碎技术虽然很好，但电池回收更需要智能拆解。希望未来能通过智能拆解直接得到更高纯度黑粉，这需要涉及很多技术，有很大挑战。徐院士认为要多交流学习，动力电池回收、制备都是多学科交叉的，交流非常重要，大家一起头脑风暴才能有新想法。