近年來，我國新能源汽車行業呈現快速發展態勢。尤其是在政策驅動下，國內對純電動汽車需求出現大幅度增長，大大促進了動力電池的生產，但隨之產生的廢舊動力電池也呈現井噴式上漲。

據估計，到2020年，我國將產生25億只、約52萬噸的廢舊動力鋰離子電池。

3月5日，在由北京市科學技術協會、中國科學院文獻情報中心主辦的“動力鋰電池回收”決策咨詢沙龍上，中國科學院過程工程研究所研究員孫峙提出，廢舊動力電池的回收是新能源汽車產業生命周期中的重要組成部分，其合理處置特別是回收利用對行業發展至關重要。

孫峙指出，隨著我國相關政策不斷完善、廢舊動力電池產生量的不斷增加，以及相關技術的不斷成熟，期待我國廢舊動力電池回收利用管理體系和產業結構也能夠進一步完善，市場逐漸走向規范化。

資源供給面臨挑戰

自上世紀90年代鋰電池進入商業化發展階段至今，持續著許多關于其性能升級、產業發展的研究。在我國儲能、新能源汽車等產業中，鋰電池的應用也非常廣泛。

“這么多年來，鋰電池的性能已經明顯提升，不過結構變化很小。”孫峙介紹，鋰離子電池的結構，包括電池殼、正極、隔膜、負極、集流體、電解液等部件，其中正極材料是鋰離子電池的核心，是決定電池性能的關鍵因素。“價值最高的還是正、負極材料和銅。”

而在正極的主要材料成分中，不同種類的電池則分別包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷二元、鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰等。

為什么要關注正極材料？孫峙列舉了正極材料中鋰、鎳、鈷、錳等幾種主要金屬資源的儲量情況。

其中鎳、鈷則屬于我國稀缺資源，對外依存度都超過90%。同時，我國鋰資源約占全球儲量20%，但主要在高原地區。事實上，2017年和2018年我國一次鋰資源的進口量高達80%。

在此背景下，加之各相關產業的迅猛發展對資源需求量越來越大，導致以鎳和鈷為代表的各類資源價格明顯受到了政策波動。

我國目前是全球最重要的新能源汽車生產和銷售國，對鋰、鎳、鈷等資源的需求非常大，因此資源供給高風險是顯而易見的。

通常而言，當電池容量降低到80%以下后就不能滿足動力汽車的要求。2017年，全球約報廢6萬噸鋰電池。我國動力鋰電池報廢量2018年的統計數據約為3萬噸，2019年預計達到6~7萬噸，“但進入大型回收企業的量卻顯著低于這一數字，有一部分廢棄電池無法計入統計”。從監管、環保的角度，孫峙提出，報廢電池回收確實還需要更多政策引導。

梯次利用可緩解回收壓力

目前我國廢舊動力電池的處理處置仍然處在市場和技術培育階段，雖然在有價元素如鈷、鎳等提取方面取得了較大進展，前端的預處理過程包括動力電池拆解、梯次利用、電芯破碎/分選、資源高效循環、材料再生以及全過程綠色化升級等仍然有較大提升空間。

孫峙介紹，當動力電池退役之后，整個電池組需要從車上拆解下來。然而，電動汽車動力電池包的設計多種多樣，電池包的內外部結構設計、模組連接方式、工藝技術各不相同，電池的種類結構復雜多樣，電池使用的壽命狀況也具有多樣性，這極大地增加了動力電池的梯級利用以及拆解難度。

比如，若采用不同的自動化拆解操作工藝無疑會導致拆解成本過高；若采用人工拆解，其拆解效率低，拆解過程可能產生二次污染從而對環境和人體健康造成一定的威脅。

而動力電池包的安全拆解是對資源梯次利用的一個重點。孫峙對梯次利用進行了著重介紹，車用動力電池的梯次利用，是指將退役的動力電池經拆解、測試、分類、重組之后，將其根據其使用的壽命狀況重新分檔使用，充分發揮電池的剩余價值。

“通常退役的動力電池還保有一定容量，直接報廢會造成剩余容量的浪費。”事實上，退役的動力電池還保有其初始容量的70%~80%，可將其用于電動自行車、游覽車等的電源或儲能等對能量密度要求不高的領域。

因而梯次利用也可以緩解大量動力電池進入回收階段的壓力，更能充分發揮動力電池的容量價值，使動力電池的生命周期得到延長，在有效降低車用動力電池成本的同時，也減少電池中重金屬元素對環境的危害，有利于動力汽車行業的健康有序發展。

不過，我國從近幾年才開始開展相關理論研究和示范工程，步伐相對較慢，成規模的商業化還未真正開始，更缺乏對規模潛力及經濟性的量化分析。

合理配置方能有序發展

孫峙帶隊的中科院過程所資源循環與可持續工程團隊，研究范圍涵蓋自動化、化工、冶金、環境、材料等，正從事關鍵金屬材料資源回收與固廢無害化處理的基礎研究與技術開發，主要涉及汽車、飛機、半導體等戰略性新興產業。

▲孫峙在實驗室

記者了解到，他們的課題涉及廢電池自動化快速識選、基于物料整形的廢舊動力電池前處理工藝與裝備，以火法及全濕法進行選擇性提鋰技術、前驅體制備過程污染物控制等。

目前廢動力電池回收主要采用火法及濕法兩種技術。火法工藝需要穩定、完整的上下游產業鏈，國外多采用火法。而國內主要以濕法為主，孫峙介紹濕法的主要問題在于環境成本，特別是廢液處理成本相對更高。

對于濕法工藝與火法工藝的優缺點，孫峙進行了對比介紹。濕法的優勢在于提取選擇性高，廢氣排量小，能耗也適中，并且此工藝還能夠兼顧鋰電池負極材料的回收，但濕法工藝中，由于鐵、鋁、錳等雜質的影響，廢水處理效率偏低，并且在工藝的不同階段需要使用的是不同化學試劑。

火法的明顯優勢則在于生產效率高、提取過程無廢水及污泥，并且鐵、鋁、碳等物質可以作為還原劑或燃料使用，但其對廢料供給依存度高，廢氣處理系統的投入也大，并且電耗偏高、廢渣產生量大。

“總體來講，廢舊動力電池的回收主要遵從4個方面的要素：資源/環境/社會需求要素、廢棄物管理要素、回收技術要素和市場要素。”

孫峙認為，要實現廢舊動力電池的高效回收和促進新能源汽車行業的健康、有序發展，需要合理配置4個相關要素并充分從各個需求方面評估和認識廢舊動力電池回收的重要性。而需求要素將直接決定其他要素的配置權重，特別是廢棄物管理方面需要充分考慮廢動力電池的資源和環境效應，以及當前的技術現狀和市場預期。

防控風險，抓住機遇

廢舊動力電池不僅含有大量有價元素，其中的有毒有害物質如不妥善處理也將會對環境造成嚴重危害。而在鋰電池的部件中，危害最大的是電解液，其中含有易揮發的含氟物質以及難降解的污染物。以跨國企業優美科為例，其電池回收工藝中環保技術投入占總成本60%左右。

“收集、運輸過程中的廢動力電池以及3C鋰離子電池出現破損、漏液等情況，存在很大的環境風險。”孫峙介紹。

根據2016年發布的《國家危險廢物名錄》，9類與電池行業相關，其中2類直接與動力電池行業相關。因此，廢舊動力電池的大量產生，將為環境保護帶來新的挑戰，但也將成為資源循環和梯次利用衍生行業的機遇，只有實現其高效資源化循環利用和合理環保處置可預期可觀的經濟和環境效益。

從防控風險的角度，孫峙提出了幾點建議

首先，動力電池回收市場當下波動較大，為避免局部過熱，或是一些企業由于后續產品價格下跌而直接停產的現象，有關部門應在政策上有所引導。

其次，應從頂層設計上對產業布局予以梳理。“我們做過簡單統計，到2019年1月份，已批復的廢動力電池回收產能達到了120萬噸，其數量非常大，但主要集中在湖南、江西、廣東和廣西等4個省份，產能分布不均勻也會存在風險。”

再次，在技術升級的角度上，孫峙希望研究人員能夠在裝備和污染防治水平上再多做些工作。

此外，我國車用動力電池回收網絡及有效回收模式，仍有待建立和規范。

孫峙期待，隨著我國相關政策不斷完善、廢舊動力電池產生量的不斷增加，以及相關技術的不斷成熟，我國廢舊動力電池回收利用管理體系和產業結構能夠進一步完善，市場逐漸走向規范化。