一、回收话退役磷酸铁锂电池“余热”难发挥
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北极星储能网讯:中国汽车动力电池产业创新联盟日前发布的瓶暴数据显示，2020年国内动力电池累计销量达65.9GWh。利人其中，民日磷酸铁锂电池累计销售30.8GWh，报废同比增长49.2%，收电成为销量同比唯一增长的回收话动力电池类型。
与此同时，旧电旧电2020年退役动力电池累计已达20万吨。瓶暴预计到2025年，利人我国动力电池退役量将超过73万吨。民日在新能源汽车保有量较大的报废京津冀、长三角以及珠三角地区，收电2021年前动力电池累计退役量已超过35GWh,回收话未来5年这一数值或将达280GWh。
而大量装车的磷酸铁锂电池也将在4-6年后面临大批量退役。在此背景下，如何更好地处理退役磷酸铁锂电池成为行业亟需解决的问题。
若大量退役动力磷酸铁锂电池无法得到妥善回收和利用，不仅浪费资源，还将带来环境污染等问题
事实上，此前在鼓励长续驶里程、追求高能量密度的政策引导下，安全性较高但能量密度较低的磷酸铁锂电池一度被边缘化，而能量密度较高的三元锂电池备受市场青睐。但随着新能源汽车补贴大幅退坡，热门车型接连降价，同时，新能源汽车自燃事故频频发生，成本和安全性成为摆在新能源汽车企业面前的难题，为磷酸铁锂电池的逆袭提供了条件。同时，热销车型宏光MINIEV、特斯拉Model3、比亚迪·汉三款车型占据了磷酸铁锂电池乘用车2020年上险车型销量前三甲，这三款车也让磷酸铁锂电池“大火”。磷酸铁锂电池得以重新回到人们的视线。
据了解，目前磷酸铁锂电池每千瓦时的价格大约为500-600元，而三元锂电池则在800元左右。
同时，一直令人担忧的磷酸铁锂能量密度也得到了改善。伊维经济研究院研究部总经理吴辉告诉记者，虽然磷酸铁锂电池单体能量密度并没有很大提升，但已经通过结构创新提高了系统能量密度，例如刀片电池和CTP电池等。
但目前我国动力电池回收行业还处于起步阶段，尤其是磷酸铁锂电池在回收利用环节面临诸多窘境，若大量退役的动力磷酸铁锂电池无法得到妥善回收和利用，不仅浪费资源，还将带来环境污染等问题。
正规动力电池回收企业回收1吨磷酸铁锂电池的成本为8500元,而1吨磷酸铁锂废电池中提取出来的材料价值也不过8000元左右
记者了解到，退役动力电池的利用分为梯次利用和再生利用两种形式。退役的三元锂电池随循环次数的增多，其容量呈现快速衰减趋势，且安全性相对较差，所以一般会对其进行破碎、拆解和冶炼等处理，以实现镍、钴、锰、锂等资源的再生利用；而退役的磷酸铁锂电池则仍具有较好的循环性和安全性，因此会先对其进行梯次利用，再进行再生利用。
一般而言，磷酸铁锂电池在梯次利用后多用于低速电动车和储能领域，但受访者均表示，近几年动力电池技术迭代较快，现在退役的磷酸铁锂电池基本上都是4、5年前生产的，与现在生产的电池性能差距较大，大部分低速电动车企业并不会选择搭载梯次利用后的磷酸铁锂电池。“现在磷酸铁锂电池梯次利用效果并不理想，几年前生产的电池稳定性较差，梯次利用后也卖不出好价格，大概只有0.1-0.2元/Wh。”一位锂电池回收业内人士告诉记者。
吴辉认为，目前磷酸铁锂电池梯次利用在技术上相对成熟，但成本较高。“如果技术达到一定水平、成本下降到合理范围，淘汰的电池还是有优势的。”吴辉表示，电池成本在未来不可能像前几年那样快速、大幅下降，退役电池的梯次利用在未来肯定有优势。
据了解，回收企业对于退役磷酸铁锂电池并不十分感兴趣。相关资料显示，如果加上税收和废弃物处理成本,正规动力电池回收企业回收一吨磷酸铁锂电池的成本为8500元,而一吨磷酸铁锂废电池中提取出来的材料价值也不过8000元左右。
“目前整个回收渠道比较混乱，正规企业成本偏高，出现很多中间商倒卖退役电池，导致正规企业收不到电池无法盈利”
随着磷酸铁锂电池热度的持续攀升，有业内人士指出，与三元电池相比，磷酸铁锂电池回收利用率低、缺乏盈利点，甚至“亏本”，这导致磷酸铁锂电池回收不仅不能带来经济效益，反而会成为拖累。
吴辉表示：“磷酸铁锂电池虽然价值较低，回收价值不高，回收后再销售的收入偏低，但收购时的价格也不高。”对于4-6年后将会有大规模磷酸铁锂电池退役的预测，受访人士均认为，不管磷酸铁锂电池还是三元锂电池，只要退役数量达到一定规模，产生规模效应，对回收行业整体就能起到积极作用，企业也能实现盈利。
“目前整个回收渠道比较混乱，正规企业成本偏高，出现很多中间商倒卖退役电池，导致正规企业收不到电池无法盈利。”吴辉坦言。
华友循环总经理鲍伟则表示，“退役电池应该走向龙头企业，但现在实际情况并非如此，龙头企业的全部回收量还不到退役电池的30%。”
数据显示，截至2020年初，我国经营范围含“电池回收”的企业数量约有3000余家，仅2019年新增企业就超过700家，但这其中的“正规军“少之又少。2018年,工信部公布了第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单,仅有5家企业入围,而到2020年,入围的企业数也仅增加了22家。
“参与回收的企业过多，回收的价格就会更高。”前述锂电池回收业内人士表示，产能过剩是现在动力电池回收行业面临的一大难题。“不用担心退役电池没人收，现有的企业已经足够多了，赛道已经‘塞车’。”
事实上，早在2018年，七部委联合印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》就指出，汽车生产企业作为责任主体，应建立动力蓄电池回收渠道，负责回收新能源汽车使用及报废后产生的废旧动力蓄电池。
鲍伟认为，无论是直接回收还是梯次利用，都需要动力电池上下游企业发挥合力。“整车企业可以和退役电池综合利用企业进行更好的合作，并积极创新盈利模式。”
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二、1000字论文,关于废电池回收及处理的
电池产品对环境的危害主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池污染物也不同。
一般来说，电池中的有害物质主要有Zn、Hg、CNi、Pb等重金属；铅蓄电池中的H2S04；各种碱性电池中的KOH和锂电池中的IiPP6电解液等。Hg及其化合物，特别是有机汞化物，具有极强的生物毒性、较快的生物富集速率和较长的脑器官生物半衰期。Cd易在动植物体内富集，影响动植物的生长，具有很强的毒性。Pb对人的胸、肾脏、生殖、心血管等器官和系统产生不良影响，表现为智力下降、肾损伤、不育及高血压等。Zn，Ni的毒性相对较小，但超过一定浓度范围时，会对人体产生不良影响和危害。废旧电池中的酸、碱解质溶液会影响土壤利水系的pH值，使土壤和水系酸性化或碱性化。电池电解质构成污染的主要组份是其中的可溶重金属，特别是铅蓄电池电解液中大量的硫酸铅和镍镉电池中的氢氧化镉。电池中的重金属离子在土壤或水体中溶解并被植物的根系吸收，当牲畜以植物为食料时，体内就积累了重金属。人类食人含重金属的粮食、蔬菜和肉类、水，顺着这条食物链，重金属就会在人体里富集。由于重金属离子在人体里难以排泄，最终会损害人的神经系统及肝脏功能。
废电池的回收利用研究
1废电池再生利用现状
国内使用最多的工业电池为铅蓄电池，铅占蓄电池总成本50％以上，主要采用火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术。外壳为塑料，可以再生，基本实现无二次污染。
小型二次电池目前使用较多的有镍镉、镍氢和锂离子电池，镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镍镉、镍氢电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属，都构成对环境的污染。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只，且大多数体积较小，废电池利用价值较低，加上使用分散，绝大部分作生活垃圾处理，其回收存在着成本和管理方面的问题，再生利用也存在一定的技术问题。
民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，汞和汞的化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金属一部分在高温下排人大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。
2废旧干电池再生利用技术
a．人工分选回收利用技术
一般是将干电池分类后，进行简单的机械剖开，人工分离出锌皮、塑料盖、炭棒等，残存的Mn02、水锰石等混合物送人回砖窑煅烧，制成脱水的Mn02，此法简单易行，但占用劳动力较多，经济效益不大。
b．火法回收利用技术
一般是将干电池分类、破碎后，送入回转窑，在1100~1300摄氏度的的高温下，锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出，用旋风除尘器回收氧化锌，残存的二氧化锰及水锰石进入残渣，再进一步回收锰等物质，此法简便易行，一般的冶炼厂勿需增加设备即可回收锌。
c．湿法回收利用技术
根据锌、二氧化锰可溶于酸的原理，将废旧干电池分类、破碎后，置于浸出槽中，加入稀硫酸(100~120g／L)进行浸出，得到硫酸锌溶液，可用电解法制得金属锌，滤渣经洗涤分离出铜帽、炭棒后，剩余物Mn02、水锰石经煅烧后制得Mn02。所用方法有焙烧一浸出法和直接浸出法。
湿法与火法相比较，具有投资少，成本低，建厂速度快，利润高、工艺灵活等优势，但不能保障有害成份完全回收。
3废电池回收利用过程中二次污染的防治
以上的三种回收方法皆简单易行，但各有不足，存在着二次污染的问题，通过大量实验测定，我们得到了防治二次污染的可行方法。
首先将废旧干电池分类，以机械进行剖开后，分离出铜帽、锌皮，可分别回收利用。剩余的炭包物质经磁选除铁后，按1：4的固液比用水浸制1小时，取上层清液进行蒸发、结晶，沉淀物的主要成份是Mn02、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物质，加入回转窑炼到600摄氏度，产生的烟气经冷凝后可得凝缩液，定期清洗即可得纯汞。同时也防止汞蒸气污染环境。在煅烧的过程中，混合物中大量的乙炔黑与碳，将Mn02还原为MnO。其反应过程如下：
2Mn0 2+C--->2MnO+C0 2
把此煅烧物按固液比1：4加入浓度小于2mol／L硫酸溶液中，在温度80℃下浸制1小时，发生如下反应：
MnO+H 2 S0 4--->MnS0 4+H 2 0
得到硫酸锰盐溶液，同时，也将引人其他可溶性重金属硫酸盐。
所得的锌皮及铜等金属可直接重熔利用，氯化铵可以制肥料或提纯作为化工试剂，硫酸锰是动、植物生长的激素成份，可用于油漆油墨的吹干剂和一些有机合成反应的催化剂，此外也用于造纸、陶瓷、印染和电解锰的生产试剂。表1为锌锰干电池可回收物质的成份。
这种回收方法投资较少，采用的设备简单，易于在中小城市得以实现，从而免除了废旧电池的运输问题。
废电池回收之后的溶液，浓缩并与EDTA反应生成金属络合物，可以彻底消除二次污染。经测定，回收废电池后的溶液中所含重金属量符合国家环保标准。若要将这些金属进行分离，利用其稳定性不同可分级处理。表2为金属离子与EDTA络合稳定常数。
4废旧电池回收过程中存在的问题及建议
①电池回收后无法处置，一般都采用堆放。堆放过程中电池有可能泄漏或有毒物质扩散。
②由于电池的种类繁多，假冒产品多，也给电池回收带来了困难，有的电池是含汞电池，有的是含镉电池，有的以氯化铵为电解液，而有的则以氯化锌为电解液，因此建议生产厂家用统一的标准标识电池的种类及内含的主要成份，以便回收利用。
③加强高性能环保型电池的开发，实现普通民用电池的无汞化。
④回收处理废电池，国家应从政策上给予扶持。
参考资料:镍钴分离
