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探索先進電池技術,加強梯次利用與回收
2016-06-22 09:56:28
關鍵詞:國際高峰論壇圓桌會議

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    為進一步深入探討鋰資源在電動汽車領域的應用,在中國電動汽車百人會與青海省人民政府、科學技術部、工業和信息化部共同主辦的“鋰產業-新生態”國際高峰論壇中,進行了主題為“先進電池技術與鋰資源高效利用”的圓桌會議,探討了鋰資源、電動汽車、先進電池技術與鋰資源高效利用等相關問題。

  電動汽車跨越式增長促進了動力電池產業與技術的高速發展,受益于鋰電池需求旺盛以及南美鹽湖鋰產能減產等因素,國內電池級碳酸鋰平均價格由2014年6月的3.9萬元/噸,一路上漲到了2015年12月的12.9萬元/噸,累計漲幅達到230%。據統計,目前我國已經成為世界上最大的鋰資源消費國。

  隨著鋰資源需求日益增加,需求量和儲量之間的矛盾逐漸凸顯,廢舊電池的梯次利用和回收利用已經越來越受到各方的重視。廢舊動力電池若未得到妥善處理,勢必帶來資源浪費和環境污染。隨著分布式能源技術和資源回收技術的進步,如何有效進行動力電池的梯次利用和鋰資源回收成為我國動力電池技術發展的重要課題之一。

  現有鋰電池技術及工藝

  根據鋰離子電池產品全生命流程,可以將鋰離子電池產業鏈分為五個環節:上游材料、鋰電池材料、鋰電池電芯、鋰電池模組和鋰離子電池應用回收領域。

  北京理工大學能源與環境材料學科首席教授吳峰指出,動力電池的爆發性需求已延伸到正極、負極和隔膜、電解液等相關材料產業,以及上游鋰礦資源。在工信部提高準入門檻后,我國動力電池產業將面臨新一輪的洗牌,從幾千家企業優勝劣汰為上百家。能量密度、安全性、壽命、成本仍然是動力電池產業發展的主要制約因素,有待材料、電池和工藝的創新。

  對于電池生產工藝,中科院物理研究所研究員黃學杰表示,300瓦時/公斤應該成為電池企業的奮斗目標,但是不要成為電動汽車的參考目標。黃學杰解釋,國家在幾年前制定“先導計劃”,比國家“十三五”電動汽車重點項目早兩年多一點。目標是在2018年造出大于300瓦時/公斤的電池,這是作為電動汽車電池比較現實的目標,也是基于20年來的理解提出的。

  中國電子科技集團第18研究所電池檢測中心主任肖成偉指出,通過國內外動力電池技術發展現狀比較,從動力電池發展趨勢來看,正極材料有層狀結構、尖晶石結構和橄欖石型結構,其中高密度的三元材料現在是研發產業化的熱點。而負極材料方面有碳材料、金屬氧化物材料、合金材料等,其中在合金類材料里硅碳負極材料是研發的熱點。

  北大先行科技產業有限公司董事長高原指出,當前鋰離子電池生產工藝需要革命性、跳躍性的創新,而這種創新具有很大的風險,企業可能難以承受。因此需要政府加大這部分的投入,減輕企業負擔。

  梯次利用與回收利用

  電動汽車的動力電池性能會隨著充電次數的增加而衰減,當電池容量衰減至額定容量的80%以下時,動力電池就不適于應用在電動汽車上,這意味著其在電動汽車上的使用壽命終止。如果直接將電池淘汰,必將造成資源的嚴重浪費,同時也會導致環境污染。

  針對退役的動力電池,有兩種可行的處理方法。一種是直接作為工業廢品,進行報廢和拆解,提煉其中的原材料,實現原材料的循環利用。另一種方式則是考慮退役的動力電池,雖然已經不滿足汽車的使用條件,但仍然擁有一定的余能,其壽命并未完全終止,可以用在其他領域作為電能的載體使用,從而充分發揮其剩余價值。

  中國電科院儲能與電工新技術研究所高級工程師劉道坦介紹,動力電池梯次利用的意義在于從電池原材料—電池—電池系統—汽車應用—二次利用—資源回收—電池原材料的電池全生命周期使用角度考慮,可以降低電池成本,避免環境污染。劉道坦認為,電動汽車動力電池梯次利用技術上總體可行。隨著動力電池技術進步和性能的提高,相關標準的逐步完善,都利于其梯次利用。而動力電池梯次利用的經濟性隨著儲能市場的發展及電池梯次利用規?;膽?,也逐漸顯現。

  北京理工大學能源與環境材料學科首席教授吳峰介紹,預計到2020年,全球廢舊鋰電池的數量約為250億只。我國在這方面已經開始進行研究,通過檸檬酸處理進行動力學分析,開發出用抗壞血酸對廢舊電池重金屬離子的綠色浸提技術。

  據了解,目前國內外對廢舊鋰離子電池的回收過程是:首先徹底放電,然后對電池進行拆解分離出正極、負極、電解液和隔膜等各組成部分,再對電極材料進行堿浸出、酸浸出、除雜后進行萃取以實現有價金屬的富集。

  在圓桌會議上,中國科學院青海鹽湖研究所副所長、青海省鋰產業技術創新戰略聯盟理事長段東平、中國地質科學院礦產研究所副研究員侯獻華、合肥國軒高科動力能源有限公司工程研究院常務副院長楊續來、萬向A123系統有限公司電芯研發總監鄭利峰、三星SDI株式會社總部企劃副總裁宋豪晙、LG化學南京樂金化學新能源電池有限公司部長孫興起等國內外的專家也參與了討論,研究探討動力電池的高效利用等相關問題。


稿件來源: 電池中國網
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