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            現場精華 | 鋰產業大會第二彈:關于鋰電池梯次利用與回收,業內人士必讀!

            發布時間:2016-10-12

            關注動力電池的業內人士不要錯過!

              眾所周知,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%!

              值得注意的是,我國目前已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也越來越受到各方的重視。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。

              6月21日,在“鋰產業-新生態”國際高峰論壇中的“先進電池技術與鋰資源高效利用”圓桌會議就針對鋰資源、電動汽車、先進電池技術與鋰資源高效利用等相關問題的深入探討。

              小編將現場嘉賓的精彩發言分別圍繞“梯次利用與回收利用”、“現有鋰電池技術及工藝”、“鋰資源開發前景展望”三大話題進行了整理,歡迎閱讀與分享!

            「 話題① 梯次利用與回收利用 」

              【背景】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。更多報道可戳:《獨家丨4-5年后大量電池退役,動力電池梯級利用迎發展良機!》

            中國電科院儲能與電工新技術研究所高級工程師劉道坦
            動力電池梯次利用需要考慮三個問題

              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。
              2009年日本東芝提出對SCIB電池進行二次利用。2013年之后,國內眾多動力電池企業、電動汽車企業也都積極開展動力電池梯次利用基礎研究。電動汽車市場化快速發展讓動力電池的梯次利用有了“現實需求”,研發及應用逐漸增多。
              電動汽車的梯次利用要考慮到電動汽車的復雜性,但技術上總體可行。在工程示范應用方面,國網建有30KW/1MWh梯次利用錳酸鋰電池儲能系統和250KW/1MWh梯次利用磷酸鐵鋰電池儲能系統。
              總體來講,我們需要關注三個方面的問題:
             ?、偌夹g性可行性方面:包括老化程度、后期衰退、安全性、可靠性,涉及到老化、失效機理,后續壽命,安全性、可靠性檢測、分級篩選技術、工況測試,重組與管理技術等方面,但相關標準目前仍缺失。
             ?、诮洕尚行苑矫?,包括舊電池成本計運輸/檢測、重組成本,新電池成本的快速降低,低成本的競爭性儲能技術,再利用的收益,需要快速檢測/分選/成本技術,電池系統組件綜合再利用等。
             ?、凼袌龇矫?,所有權復雜、電池殘值、風險責任、電力市場,這方面還需要政府支撐與扶持,產業界的積極響應和。
              總體來說,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
            2020年全球廢舊鋰電池預計高達250億只

              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。

            中國電子科技集團第18研究所電池檢測中心主任肖成偉
            動力電池的投資力度處于增強階段

              電動汽車、電動自行車、儲能都是動力電池現在和未來應用的市場。全球角度來看,動力電池的投資力度仍處于增強階段。國內目前形成了比較集中的四大區域——珠三角、長三角、京津冀和中原。
              目前整個產業資金投入超過了1000億,2015年的產能超過400億瓦時,2015年配套電池的瓦時數超過了160億瓦時,產值超過了400億人民幣。
              中國現在形成了一個完善的產業鏈,例如正極、負極、隔膜、電解液等,包括生產裝備和梯次利用,也包括資源回收,都形成了比較完善的產業鏈。

            合肥國軒高科動力能源公司工程研究院常務副院長楊續來
            動力電池梯次利用技術有三大難點

              2015年我國動力電池產量暴增,主要體現在幾方面:動力電池企業擴產、消費類電池企業轉型、傳統鉛酸電池企業轉型、大財團新興投資方向。
              主機廠信賴國外電池產品,為何對國產動力電池信心不足?我認為主機廠與電池企業互相脫節,電池廠與主機廠應協同開發推進,中國應多多借鑒國際經驗,實現國產化。
              梯次利用的前提首先從全生命周期追溯。如果不解決電池使用過程中到底怎么使用的、使用狀況是什么樣的,梯次利用也無從談起。
              梯次利用技術難點一是探索最佳配組方案,標準模組直接梯次利用是最佳方案,單只問題電芯導致模組需要拆解并重新組合。難點二是集中式大型儲能電站安全性。磷酸鐵鋰電芯的大規模儲能梯次利用是可行的,退役的三元電芯的集中式儲能方案不現實,適合直接資源化回收。難點三是BMS元器件老化,電子元器件的老化失效需要技術驗證。

            萬向A123電芯研發總監鄭利鋒
            實現鐵鋰電池回收,回收效率關鍵!

              萬向A123電池回收 進展與體會鄭利峰我們主要探索并打通電池回收工藝路線,處理過程避免污染物質排放,回收有價值的物質,實現關鍵原材料資源的循環利用。
              在回收工藝方面,我們實現了電池安全無污染的拆解,通過堿液中和去除電解液,對堿液也進行處理和再利用,同時也實現正負極、隔膜等所有材料的有效分離,對堿液實現全收集和凈化處理。創新之處是堿液中和,無高溫煅燒,無煙塵、尾氣排放,實現100%分離,同時適用于LFP與三元電池回收處理。但同時也存在挑戰,即設備自動化低和處理效率低。
              從整個投入來看,回收處理1噸廢舊電池的花費約在5575元,回收處理1噸廢舊三元電池的收益為5900元。三元電池回收可實現預期經濟效益,LFP電池回收,須通過提高回收處理效率以期實現經濟效益平衡。
              總而言之我們有一點感觸,要實現鐵鋰電池回收,回收效率是一個關鍵。

            「 話題② 現有鋰電池技術及工藝 」

              【背景】根據鋰離子電池產品全生命流程,鋰離子電池產業鏈共分為五個環節: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。鋰電池目前的發展制約因素是什么?當下的技術研發熱點又是什么?國家引導的研發方向是什么?這些問題在會上都得到了解答。

            北京理工大學能源與環境材料學科首席教授吳峰
            我國動力電池產業將面臨新一輪的洗牌

              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。

            中科院物理研究所研究員黃學杰
            300瓦時/公斤不能成為電動汽車參考目標

              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。
              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。
              此外,我們也要注意,從實驗室到實現實際應用需非常長的時間,所以大家不要對石墨烯電池短期內應用抱太大的希望。

            中國電子科技集團第18研究所電池檢測中心主任肖成偉
            高密度的三元材料目前是研發產業化熱點

              國家新能源汽車重點研發專項中提出,對動力電池的六個方面進行研發支持,分別是新材料新體系、高比能鋰電池、高功率長壽命電池、動力電池系統、高比能二次電池以及測試評估。而在節能與新能源汽車國家規劃里面也提到還重點支持電池模塊。
              在“中國制造2025”中明確了我國動力電池的能量密度目標是350瓦時/公斤,與之對應配套的新能源汽車的數量預計于2020年達到100萬輛,到2025年達到300萬輛。

              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
            鋰離子電池生產工藝的創新需政府加大支持

              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。

            「 話題③ 鋰資源開發前景展望 」

              【背景】“力爭到2020年把青海打造成全國有影響力的千億元的鋰電產業基地,實現從鋰資源大省到鋰產業強省的轉變?!鼻嗪J∈¢L郝鵬在活動中如上表態。據了解,青海是名副其實的鋰資源大省,鋰儲量占全國80%以上。

              比亞迪股份有限公司董事局主席兼總裁王傳福也表示,電動汽車目前主流還是以鋰電池驅動,在國家對新能源汽車政策的推動下,電動汽車發展很好,對于鋰資源的需求變大,所以帶動了鋰電池、鋰資源價格的上漲,而豐富的鋰資源必然給青海能源變革帶來新的機遇。更多詳情請戳:《現場丨省長都表態了!鋰產業大會不可錯過的看點都在這?。ǜ蕉辔淮罂Оl言干貨)》

            青海省鋰產業技術創新戰略聯盟理事長段東平
            借鹽湖鋰資源優勢打造青海千億鋰電產業基地

              現在新的問題是我國鋰資源是否能夠支撐整個產業的快速發展?
              從資源情況來看,我國鋰資源總儲量是525萬噸,其中鹽湖鋰資源儲量在373萬噸,礦石儲量在152萬噸左右。鹽湖鋰資源主要集中在青藏高原,即青海和西藏,青海占大約占54%,青海鋰資源的稟賦非常好。所以我們以青藏高原作為資源戰略基地來考慮一些全國性的戰略思路。
              國內鋰資源開發目前共有五種成熟的解決方案:吸附法、焙燒法、沉淀法、電滲析法和萃取法。目前我們在建設規模和產能上比較有競爭力,但是在技術上還處于攻關階段。
              2015年全國鋰資源的用量已達到20萬噸,預計到2017年會更多,每年10%的增速在持續加快,預測2020年碳酸鋰總需求會達到46萬噸左右,但目前產量遠遠沒有達到這個情況,這使得鋰資源供不應求,導致鋰產品價格大幅上漲。
              我們有以下建議:以生態優先保護的理念來推動青藏高原在鋰資源開發上的政策和產業發展;需開展在低含量、低品位鹽湖鋰礦中的高效分析;針對鹽湖鹵水提鋰的工藝特點、雜質種類及含量,開展具有循環工藝特點的開發。

            中國地質科學院礦產研究所副研究員侯獻華
            需求持續增長,鋰價格未來還會繼續上漲

              從目前來看,全球鋰資源及其開發主要集中在智利、阿根廷、澳大利亞和中國。2014年全球鋰產量總計3.6萬噸,鋰消費量是3.3萬噸。從我國鋰供需現狀來看,2014年我國鋰產量5000噸,不到全球產量的1/6,而總消費量1.2萬噸。
              從世界消費結構看,鋰電池占到了第二。在中國鋰電池由于“十三五”規劃地位上升。2015年下半年碳酸鋰價格直線飆升。我國預計到2020年全國電動車產業需要碳酸鋰10.3萬噸。
              隨著中國制造2025、能源發展戰略行動計劃等戰略的實施,節能與新能源汽車、新材料等戰略性新興產業加快發展,在未來一段時間鋰原材料將呈現以下態勢:需求持續增長、供應增加緩慢、生產成本上漲、鋰鹽湖價格繼續上漲。
              對我國鋰資源開發利用有如下建議:①加快鋰資源的調查評價;②重點加強鹽湖型鋰資源的開發利用研究;③東西部聯手,打造我國的鋰產業戰略聯盟;④加大鋰礦區開發;⑥根據我國新能源電動汽車產業發展情況,加強電池、電動汽車質量,建立電池回收體系。

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