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摘要:在《動力鋰電池報廢高峰將至 國家政策如何提前布局》一文中,筆者已經對廢舊動力三大驅動力之一的政策驅動進行了概括與分析,在本文中筆者將對另外兩大驅動力,環保效益與經濟效益進行解析,為廢舊動力電池回收產業的發展提供參考。
當前說的動力鋰電池回收,其實并沒有涉及整個電池上各類材料的全面回收再利用,而是指采用物理法、化學法、生物法等對動力電池材料中的鈷酸鋰,錳酸鋰,三元鋰,磷酸鐵鋰等進行回收。
鋰電池退役后面臨的環境問題突出 廢舊鋰電池的回收符合環保理念
動力鋰電池退役后面臨環境問題,不僅有電池中存在的銅、鎳、鈷、錳等可能造成重金屬污染的元素,還有如六氟磷酸鋰遇水產生的氫氟酸、有機溶劑、白色污染物等對環境有害的污染物體。隨著未來鋰電池集中退役期的來臨,鋰電池退役后面臨的環境問題也會愈發突出(見表1)。
具有生物學毒性的鈷鎳錳是主要污染源之一,隨意丟棄這些元素會污染水源和土壤。過量的鈷會造成人體紅細胞的增生;錳慢性中毒會引起持久性的運動功能、認知、精神損害;氯化鎳或膠體鎳具有較大毒性,可造成呼吸循環和中樞性循環紊亂,使肺、腦、心肌和腎出現出血、水腫和變形。如果將動力電池隨意丟棄到環境中,通過食物鏈和生物富集效應,最終這些化學元素會在人類體內聚集,產生中毒等問題,這將對環境質量和人類的健康造成極大的威脅。
另一個主要污染源則是動力電池材料中的電解液。目前液態電解液使用較為廣泛,如果將其中的有機溶劑直接排放到環境中而不對其進行任何處理,這同樣也會對環境造成污染。六氟磷酸鋰是目前使用較為廣泛的溶劑,其遇水會產生腐蝕性強且有劇毒的氫氟酸,對于環境質量危害很大極為不利。
而由高分子塑料制成的隔膜和外殼材料等部分,則會產生白色垃圾等污染物。
從十九大以來,我國越來越重視生態文明建設,“綠水青山就是金山銀山”的理念正在不斷地被落實。而動力電池回收的環保意義極強,符合打造碧水青山、藍天白云的環保大方向。
表1 廢鋰離子電池材料的潛在環境污染性
(根據公開信息整理)
廢鋰電回收經濟效益顯著
隨著使用時間的增長,鋰電池的容量、放電效率以及安全性等各方面性能均會出現明顯下滑。對于已經不能滿足當前應用需求的鋰電池,回收可以有效發揮其“剩余價值”。一般而言,當新能源汽車搭載的動力電池容量衰減至80%左右時,動力電池將被淘汰,但此時的動力電池仍然能用于儲能設備,投放到商業住宅儲能站、電動汽車充電儲能站以及電信基站等場所。
另外,鋰電池的資源化回收可以有效收回鋰電池成本,具有較強的經濟性。電芯在動力電池成本中占比達到36%,若扣除毛利則電芯占比高達49%;在消費類電池中電芯成本占比更高。而在電芯中,富含鎳鈷錳等金屬元素的正極材料的成本占到了45%。通過原料回收,鎳鈷錳等金屬元素可實現95%以上的回收率,而鋰元素的回收率也在70%以上,經濟效益顯著。經由資源化回收,可以生產出鎳、鈷、錳及鋰鹽,甚至進一步產出三元正極材料及前驅體,直接用于鋰電池電芯制造,具有構建產業鏈閉環的重大意義。表2為鋰電池主要構成部分及其原料。
表2 鋰電池主要構成部分及其原料
(根據公開資料整理)
以三元電池為例,近年來受新能源汽車-動力電池產業鏈高速發展的強勢帶動,上游原材料價格持續上漲:以碳酸鋰為例,在2015年10月前價格一直保持在5萬元/噸以下的價位,其后則迅速上漲并維持在12萬元/噸以上的高位,最高價格高達17萬元/噸以上;同時,三元材料電池在乘用車和物流車領域的大規模應用,導致鈷的需求也大幅提升,國內鈷價不斷攀升,增長幅度近3倍。三元材料含有高價金屬元素,更具有直接資源化回收的價值。以硫酸鎳的生產為例,通過廢舊動力電池回收處理每噸鎳的成本在4萬元以下,而直接通過鎳礦生產的成本在6萬元以上。因此,通過資源化回收獲得金屬原料的成本低于直接從礦產開發的成本,因此三元材料電池的資源化回收亦具有降低成本的意義。
結語
隨著動力電池退役期的到來,鋰電回收產業也有望逐漸發展起來。除了政策支持,鋰電回收的環保效益和經濟效益是另外兩大主要動力。一方面,鋰電池中含有的重金屬和其他有害物質,不僅會對環境質量造成不利影響,還可能對人類的健康造成極大的威脅。另一方面,鋰電的回收有利于鋰、鈷、鋰等有價金屬的循環再利用,是規避電池原料短缺風險的有效手段,經濟效益十分顯著。
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