眾所周知，電動汽車跨越式增長促進(jìn)了動力電池產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的高速發(fā)展。受益于鋰電池需求旺盛以及南美鹽湖鋰產(chǎn)能減產(chǎn)等因素，國內(nèi)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(dá)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(jìn)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(shù)發(fā)展的重要課題之一。
6月21日，在“鋰產(chǎn)業(yè)-新生態(tài)”國際高峰論壇中的“先進(jìn)電池技術(shù)與鋰資源高效利用”圓桌會議就針對鋰資源、電動汽車、先進(jìn)電池技術(shù)與鋰資源高效利用等相關(guān)問題的深入探討。
小編將現(xiàn)場嘉賓的精彩發(fā)言分別圍繞“梯次利用與回收利用”、“現(xiàn)有鋰電池技術(shù)及工藝”、“鋰資源開發(fā)前景展望”三大話題進(jìn)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(shù)的增加而衰減，當(dāng)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(yīng)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(yán)重浪費，同時也會導(dǎo)致環(huán)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(yè)廢品，進(jìn)行報廢和拆解，提煉其中的原材料，實現(xiàn)原材料的循環(huán)利用。另一種方式則是考慮退役的動力電池，雖然已經(jīng)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(lǐng)域作為電能的載體使用，從而充分發(fā)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(fā)展良機！
中國電科院儲能與電工新技術(shù)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(tǒng)—汽車應(yīng)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(huán)境污染。
2009年日本東芝提出對SCIB電池進(jìn)行二次利用。2013年之后，國內(nèi)眾多動力電池企業(yè)、電動汽車企業(yè)也都積極開展動力電池梯次利用基礎(chǔ)研究。電動汽車市場化快速發(fā)展讓動力電池的梯次利用有了“現(xiàn)實需求”，研發(fā)及應(yīng)用逐漸增多。
電動汽車的梯次利用要考慮到電動汽車的復(fù)雜性，但技術(shù)上總體可行。在工程示范應(yīng)用方面，國網(wǎng)建有30KW/1MWh梯次利用錳酸鋰電池儲能系統(tǒng)和250KW/1MWh梯次利用磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)。
總體來講，我們需要關(guān)注三個方面的問題：
?、偌夹g(shù)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(xù)壽命，安全性、可靠性檢測、分級篩選技術(shù)、工況測試，重組與管理技術(shù)等方面，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目前仍缺失。
?、诮?jīng)濟可行性方面，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(shù)，再利用的收益，需要快速檢測/分選/成本技術(shù)，電池系統(tǒng)組件綜合再利用等。
?、凼袌龇矫妫袡?quán)復(fù)雜、電池殘值、風(fēng)險責(zé)任、電力市場，這方面還需要政府支撐與扶持，產(chǎn)業(yè)界的積極響應(yīng)和。
總體來說，隨著動力電池技術(shù)進(jìn)步和性能的提高，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，都利于其梯次利用。而動力電池梯次利用的經(jīng)濟性隨著儲能市場的發(fā)展及電池梯次利用規(guī)?；膽?yīng)用，也逐漸顯現(xiàn)。
北京理工大學(xué)能源與環(huán)境材料學(xué)科首席教授吳峰
2020年全球廢舊鋰電池預(yù)計高達(dá)250億只
預(yù)計到2020年，全球廢舊鋰電池的數(shù)量約為250億只。我國在這方面已經(jīng)開始進(jìn)行研究，通過檸檬酸處理進(jìn)行動力學(xué)分析，開發(fā)出用抗壞血酸對廢舊電池重金屬離子的綠色浸提技術(shù)。
據(jù)了解，目前國內(nèi)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(jìn)行拆解分離出正極、負(fù)極、電解液和隔膜等各組成部分，再對電極材料進(jìn)行堿浸出、酸浸出、除雜后進(jìn)行萃取以實現(xiàn)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(xiàn)在和未來應(yīng)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(nèi)目前形成了比較集中的四大區(qū)域——珠三角、長三角、京津冀和中原。
目前整個產(chǎn)業(yè)資金投入超過了1000億，2015年的產(chǎn)能超過400億瓦時，2015年配套電池的瓦時數(shù)超過了160億瓦時，產(chǎn)值超過了400億人民幣。
中國現(xiàn)在形成了一個完善的產(chǎn)業(yè)鏈，例如正極、負(fù)極、隔膜、電解液等，包括生產(chǎn)裝備和梯次利用，也包括資源回收，都形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈。
合肥國軒高科動力能源公司工程研究院常務(wù)副院長楊續(xù)來
動力電池梯次利用技術(shù)有三大難點
2015年我國動力電池產(chǎn)量暴增，主要體現(xiàn)在幾方面：動力電池企業(yè)擴產(chǎn)、消費類電池企業(yè)轉(zhuǎn)型、傳統(tǒng)鉛酸電池企業(yè)轉(zhuǎn)型、大財團新興投資方向。
主機廠信賴國外電池產(chǎn)品，為何對國產(chǎn)動力電池信心不足？我認(rèn)為主機廠與電池企業(yè)互相脫節(jié)，電池廠與主機廠應(yīng)協(xié)同開發(fā)推進(jìn)，中國應(yīng)多多借鑒國際經(jīng)驗，實現(xiàn)國產(chǎn)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(shù)難點一是探索最佳配組方案，標(biāo)準(zhǔn)模組直接梯次利用是最佳方案，單只問題電芯導(dǎo)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(guī)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(xiàn)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(shù)驗證。
萬向A123電芯研發(fā)總監(jiān)鄭利鋒
實現(xiàn)鐵鋰電池回收，回收效率關(guān)鍵！
萬向A123電池回收 進(jìn)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(zhì)排放，回收有價值的物質(zhì)，實現(xiàn)關(guān)鍵原材料資源的循環(huán)利用。
在回收工藝方面，我們實現(xiàn)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(jìn)行處理和再利用，同時也實現(xiàn)正負(fù)極、隔膜等所有材料的有效分離，對堿液實現(xiàn)全收集和凈化處理。創(chuàng)新之處是堿液中和，無高溫煅燒，無煙塵、尾氣排放，實現(xiàn)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(zhàn)，即設(shè)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(xiàn)預(yù)期經(jīng)濟效益，LFP電池回收，須通過提高回收處理效率以期實現(xiàn)經(jīng)濟效益平衡。
總而言之我們有一點感觸，要實現(xiàn)鐵鋰電池回收，回收效率是一個關(guān)鍵。
「 話題② 現(xiàn)有鋰電池技術(shù)及工藝 」
【背景】根據(jù)鋰離子電池產(chǎn)品全生命流程，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈共分為五個環(huán)節(jié)：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(yīng)用回收領(lǐng)域。鋰電池目前的發(fā)展制約因素是什么？當(dāng)下的技術(shù)研發(fā)熱點又是什么？國家引導(dǎo)的研發(fā)方向是什么？這些問題在會上都得到了解答。
北京理工大學(xué)能源與環(huán)境材料學(xué)科首席教授吳峰
我國動力電池產(chǎn)業(yè)將面臨新一輪的洗牌
動力電池的爆發(fā)性需求已延伸到正極、負(fù)極和隔膜、電解液等相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)，以及上游鋰礦資源。
在工信部提高準(zhǔn)入門檻后，我國動力電池產(chǎn)業(yè)將面臨新一輪的洗牌，從幾千家企業(yè)優(yōu)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要制約因素，有待材料、電池和工藝的創(chuàng)新。
中科院物理研究所研究員黃學(xué)杰
300瓦時/公斤不能成為電動汽車參考目標(biāo)
300瓦時/公斤應(yīng)該成為電池企業(yè)的奮斗目標(biāo)，但是不要成為電動汽車的參考目標(biāo)。
國家在幾年前制定“先導(dǎo)計劃”，比國家“十三五”電動汽車重點項目早兩年多一點。目標(biāo)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(xiàn)實的目標(biāo)，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(xiàn)實際應(yīng)用需非常長的時間，所以大家不要對石墨烯電池短期內(nèi)應(yīng)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(fā)產(chǎn)業(yè)化熱點
國家新能源汽車重點研發(fā)專項中提出，對動力電池的六個方面進(jìn)行研發(fā)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(tǒng)、高比能二次電池以及測試評估。而在節(jié)能與新能源汽車國家規(guī)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(biāo)是350瓦時/公斤，與之對應(yīng)配套的新能源汽車的數(shù)量預(yù)計于2020年達(dá)到100萬輛，到2025年達(dá)到300萬輛。
通過國內(nèi)外動力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀比較，從動力電池發(fā)展趨勢來看，正極材料有層狀結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和橄欖石型結(jié)構(gòu)，其中高密度的三元材料現(xiàn)在是研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的熱點。而負(fù)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(fù)極材料是研發(fā)的熱點。
北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司董事長高原
鋰離子電池生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新需政府加大支持
當(dāng)前鋰離子電池生產(chǎn)工藝需要革命性、跳躍性的創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新具有很大的風(fēng)險，企業(yè)可能難以承受。因此需要政府加大這部分的投入，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。
「 話題③ 鋰資源開發(fā)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(chǎn)業(yè)基地，實現(xiàn)從鋰資源大省到鋰產(chǎn)業(yè)強省的轉(zhuǎn)變。”青海省省長郝鵬在活動中如上表態(tài)。據(jù)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(qū)動，在國家對新能源汽車政策的推動下，電動汽車發(fā)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。
青海省鋰產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長段東平
借鹽湖鋰資源優(yōu)勢打造青海千億鋰電產(chǎn)業(yè)基地
現(xiàn)在新的問題是我國鋰資源是否能夠支撐整個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(zhàn)略基地來考慮一些全國性的戰(zhàn)略思路。
國內(nèi)鋰資源開發(fā)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(shè)規(guī)模和產(chǎn)能上比較有競爭力，但是在技術(shù)上還處于攻關(guān)階段。
2015年全國鋰資源的用量已達(dá)到20萬噸，預(yù)計到2017年會更多，每年10%的增速在持續(xù)加快，預(yù)測2020年碳酸鋰總需求會達(dá)到46萬噸左右，但目前產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到這個情況，這使得鋰資源供不應(yīng)求，導(dǎo)致鋰產(chǎn)品價格大幅上漲。
我們有以下建議：以生態(tài)優(yōu)先保護(hù)的理念來推動青藏高原在鋰資源開發(fā)上的政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)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(zhì)種類及含量，開展具有循環(huán)工藝特點的開發(fā)。
中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)研究所副研究員侯獻(xiàn)華
需求持續(xù)增長，鋰價格未來還會繼續(xù)上漲
從目前來看，全球鋰資源及其開發(fā)主要集中在智利、阿根廷、澳大利亞和中國。2014年全球鋰產(chǎn)量總計3.6萬噸，鋰消費量是3.3萬噸。從我國鋰供需現(xiàn)狀來看，2014年我國鋰產(chǎn)量5000噸，不到全球產(chǎn)量的1/6，而總消費量1.2萬噸。
從世界消費結(jié)構(gòu)看，鋰電池占到了第二。在中國鋰電池由于“十三五”規(guī)劃地位上升。2015年下半年碳酸鋰價格直線飆升。我國預(yù)計到2020年全國電動車產(chǎn)業(yè)需要碳酸鋰10.3萬噸。
隨著中國制造2025、能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃等戰(zhàn)略的實施，節(jié)能與新能源汽車、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，在未來一段時間鋰原材料將呈現(xiàn)以下態(tài)勢：需求持續(xù)增長、供應(yīng)增加緩慢、生產(chǎn)成本上漲、鋰鹽湖價格繼續(xù)上漲。
對我國鋰資源開發(fā)利用有如下建議：①加快鋰資源的調(diào)查評價；②重點加強鹽湖型鋰資源的開發(fā)利用研究；③東西部聯(lián)手，打造我國的鋰產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟；④加大鋰礦區(qū)開發(fā)；⑥根據(jù)我國新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，加強電池、電動汽車質(zhì)量，建立電池回收體系。