我国新能源汽车市场的快速发展对动力电池回收利用提出了要求。在资源利用和成本节约方面,电池中镍、钴、铜、锂、稀土等有价金属的提取和再利用能够节约资源和减少成本投入。在环保和安全方面,可以减少重金属污染,避免废旧电池在储存和运输过程中的触电及燃烧爆炸等危险。
锂电池的外壳主要有钢壳和铝壳两种类型: 1、钢壳:早期方形锂离子电池大多为钢壳,多用于手机电池,后由于钢壳重量比能量低,且安全性差,逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。但在柱式锂电池当中,有另外一种景象,绝大部分厂商都以钢材作为电池外壳材质,因为钢质材料的物理稳定性,抗压力远远高于铝壳材质,在各个厂家的设计结构优化后,安全装置已经放置在电池芯内部,钢壳柱式电池的安全性已经达到了一个新的高度,目前绝大部分的笔记型电脑电池的电芯均以钢壳作为载体的。 2、铝壳:铝壳是一种用铝合金材料制造出来的电池外壳,主要应用于方型锂离子电池上,锂电采用铝壳包装的原因在于它的轻重量与比钢壳更安全上。铝壳设计有方角和圆角两种,铝壳的材质一般为铝锰合金,它含有的主要合金成分有Mn、Cu、Mg、Si、Fe等,这五种合金在锂电池铝壳中发挥着不同的作用,如Cu和Mg是提高强度与硬度,Mn提高耐腐蚀性,Si能增强含镁铝合金的热处理效果,Fe可以提高高温强度。
锂电池特点: 1、能量比较高。具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍; 2、使用寿命长,使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录; 3、额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V),约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术,将电压调至3.0V,以适合小电器的使用
由于新能源汽车行业的准入门槛相对较低,进入新能源汽车行业的企业也是逐渐增多。根据不完全统计,2017年新能源汽车领域的达到了300多家,随之产生的是各种不同的发展思路与标准,此前曾出现过充电接口标准不统一的问题。在动力电池回收领域,也出现了不同类型的电池组不利于拆解回收的局面。
电芯在动力锂电池包成本中占比达到36%,若扣除毛利则电芯占比高达49%;在消费类电池中电芯成本占比更高。而在电芯中,富含镍钴锰等金属元素的正极材料的成本占到了45%。通过原料回收,镍钴锰等金属元素可实现95%以上的回收率,而锂元素的回收率也在70%以上,经济效益显著。
国内外动力电池回收利用现状: 从动力电池全生命周期来看,动力电池的回收再利用包含梯次利用、金属和电池材料再生、动力电池制造和配套到电动汽车几个阶段。其中,梯次利用的对象一般是电池模组的重组在使用过程,而对于电池单体的回收再利用,往往首先要经过电池包的手工拆解/设备拆解,然后对电极材料进行火法/湿法冶金。就锂电池而言,国内外采用物理拆解、火法和湿法工艺组合的方式,可回收得到金属铜、铝及金属钴和镍等产物。
钟敬庭