在雙碳目標驅(qū)動下的新能源汽車行業(yè)，動力電池裝機量攀升，帶動動力電池回收行業(yè)崛起，預計2025年我國動力電池退役量將超過60GWh，市場規(guī)模達百億。同時，動力電池回收也是解決環(huán)保問題、補充上游資源的重要手段。

　　根據(jù)工信部出臺的《新能源汽車廢舊電池動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件(2019年本)》，綜合利用主要包括梯次利用和再生利用。總體來看，國內(nèi)梯次利用尚處于探索階段，主要以示范項目為主，暫未形成完整的商業(yè)模式。而以拆解回收為主的再生利用模式，則是當前直接經(jīng)濟效益最高的回收方式。

　　對于再生利用模式，正極價值量高，是當前主要的回收重點。目前正極材料的再生利用方法主要有物理回收和濕法回收、火法回收，三種方法的核心區(qū)別在于提取金屬的關鍵工藝不同。對于負極、電解液和隔膜等價值相對較低主材的再生利用，產(chǎn)業(yè)化進程正在逐步推進。經(jīng)測算，三元電池拆解再生比磷酸鐵鋰電池更具有市場經(jīng)濟競爭性。

　　一、三種再生利用方式的優(yōu)劣對比

　　動力電池拆解回收是指將已經(jīng)報廢的動力電池集中回收，通過工藝技術(shù)回收電池中的鎳、鈷、錳、 銅、鋁、鋰等金屬，再將這些材料循環(huán)利用。和磷酸鐵鋰電池對應，三元電池稀有金屬含量高，回收價值大，且循環(huán)壽命少，熱穩(wěn)定性差，更適合拆解回收。動力電池電解材料的回收工藝主要包括物理回收、濕法回收、火法回收。

　　物理回收是將廢舊動力電池內(nèi)部成分，如電極活性物質(zhì)、集流體和電池外殼等組分經(jīng)過破碎、過篩、磁選分離、精細粉碎和分類等一系列手段，得到有價值產(chǎn)物，然后再進行下一步回收的過程。核心工藝為粉碎篩選后進行材料修復，是比較純粹的物理過程，代表企業(yè)為賽德美。優(yōu)點是可全組分、全自動、無污染拆解，可回收磷酸鐵鋰電池，經(jīng)濟性好。缺點是人工強度大，其他有價金屬回收困難。

　　濕法回收是將廢舊電池拆解預處理后溶于酸堿溶液中，萃取出部分有價值金屬元素，再經(jīng)過離子交換法和電沉積等手段，提取出剩余有價值金屬，主要包括化學沉淀、溶劑萃取及離子交換等三種方法。濕法核心工藝是對電極粉加入化學試劑浸出和提取，代表企業(yè)為光華科技、格林美、華友鈷業(yè)、邦普循環(huán)、天奇金泰閣、光華科技、贛州豪鵬、芳源環(huán)保和海外公司Li-Cycle等。優(yōu)點是設備和操作要求低，化學反應選擇多，產(chǎn)品純度高，對于電池重金屬物質(zhì)回收效率高。缺點是工藝流程長，回收過程涉及腐蝕性溶劑，存在廢液污染等問題。

　　火法回收是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)各類電池材料或金屬的回收，主要包括機械分選法和高溫電解法。一般需要剝?nèi)ル姵赝鈿ぃ瑢㈦姵貎?nèi)芯與焦炭、石灰石混合，經(jīng)還原焙燒，得到金屬鋰、鈷、鎳、鋁等組合成碳合金;電解質(zhì)中的氟、磷等被固化在爐渣中，可用于建筑材料或混凝土的添加劑。然后進行深加工處理，整個過程在高溫下完成?；鸱ê诵墓に囀歉邷責峤?，從而得到金屬氧化物，代表企業(yè)為中偉循環(huán)、優(yōu)美科。優(yōu)點是工藝簡單，可回收汞、鎳、鋅更多的重金屬;缺點是收率較低，能耗較高，且會產(chǎn)生一定的廢棄污染。

　　二、濕法回收是當前主流技術(shù)路線

　　從當前再生利用的技術(shù)路線對比來看，濕法回收對金屬元素的回收率高，再制備產(chǎn)品的純度高，已成為業(yè)內(nèi)主流的技術(shù)路線。

　　濕法回收的成本主要是由化學試劑與能源費用組成。一方面，濕法冶金需要消耗大量的化學試劑，這使得企業(yè)的濕法冶金成本將會受到硫酸、氫氧化鈉等化學試劑價格波動的影響;另一方面，濕法回收屬于高能耗行業(yè)，企業(yè)的能源費用普遍較高。以德國動力電池回收企業(yè)Primobius于2020年的濕法回收成本情況來看，化學試劑與能源費用的成本占比分別為33.4%、26.4%，合計占比高達59.8%。因此，提高化學試劑的使用效率、降低再生利用環(huán)節(jié)的能耗成本將是各動力電池回收企業(yè)構(gòu)筑成本優(yōu)勢的著力點。

　　濕法回收的工藝類型主要包括無機酸浸透、有機酸浸、堿浸、還原性浸出和強化浸出。

　　傳統(tǒng)無機酸如鹽酸、硫酸及硝酸等雖已被廣泛用作浸出劑，但其帶來的設備腐蝕、二次污染等缺點限制了其進一步推廣。

　　有機酸因其擁有良好的生物降解性和較低的二次污染，近年來得到廣泛探索。此外，部分有機酸還能和金屬離子發(fā)生螯合作用，有助于金屬進一步分離與提純。常用的有機酸包括檸檬酸、蘋果酸、草酸、乙酸和抗壞血酸，并且在不同研究中都體現(xiàn)出較好的金屬浸出效果。

　　近年來基于銨/氨化合物的堿浸出工藝也得到了發(fā)展，其機理主要是銨離子與金屬發(fā)生配位，使得部分過渡金屬在堿性條件下得到選擇性浸出，同時實現(xiàn)了金屬的浸出和選擇性分離。有學者發(fā)現(xiàn)，電池中的過渡金屬元素處于低價態(tài)時在水中擁有更高的溶解度，而通過降低氧化還原電位、pH及溫度等條件有助于得到易溶的低價金屬。因此，過氧化氫、亞硫酸氫鈉、葡萄糖及抗壞血酸等還原劑被添加到浸出體系中，發(fā)展成了新的還原性浸出工藝。

　　在使用傳統(tǒng)濕法回收浸出工藝的過程中，為了提升浸出率和金屬回收率，會加上諸如超聲、機械化學法等方式，加速固液之間的對流傳質(zhì)，同時作用于金屬晶體表面促進材料溶解，從而達到增加浸出率的目的。

　　三、動力電池回收行業(yè)發(fā)展前瞻

　　退役動力鋰電池回收問題迫在眉睫，當前時點，非正規(guī)回收渠道和不合規(guī)回收手段擾亂行業(yè)秩序，環(huán)保問題、鋰電池回收的安全性、資源回收的經(jīng)濟性是鋰電回收業(yè)務發(fā)展的痛點問題。

　　在政府層面，需要加快推進動力電池回收利用立法，強化監(jiān)管流程。歐洲、美國、日本等地區(qū)/國家的電池回收法律體系相對完善，利用法律強制力對各個環(huán)節(jié)和主體進行要求，充分實施生產(chǎn)者責任延伸制度。

　　與海外較為成熟的電池回收法律體系相比，我國缺乏針對性的法律，涉及的多為環(huán)境保護類的綜合性法律，內(nèi)容寬泛且基礎，難以有效支撐動力電池回收產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，亟需加強該領域的立法建設。

　　在行業(yè)層面，需要建立健全電池回收領域的標準體系。2021年，我國動力電池回收行業(yè)新增企業(yè)注冊量1.07萬家，同比高增661.5%，但目前進入工信部白名單的企業(yè)僅88家，其他多為小作坊。行業(yè)體系尚不健全，回收渠道問題依然突出。

　　此外，需要加快動力電池回收行業(yè)在管理規(guī)范、梯次利用、再生利用等細分環(huán)節(jié)的標準制定，按照急用先行原則，重點開展回收服務網(wǎng)點建設、剩余容量評估、快速檢測分選、無害化破碎分選、再生利用產(chǎn)品碳足跡等標準編制;強化動力電池全生命周期管理，推動建立覆蓋電池設計、生產(chǎn)、使用、回收再利用等全過程的統(tǒng)一標準化體系，在電池設計早期就將后續(xù)的回收再利用考慮進去。

　　四、結(jié)語

　　根據(jù)白皮書的數(shù)據(jù)，預測2022年中國鋰電池回收的理論市場規(guī)模達482.9億元，到2025年將達到784.1億元，2022-2025年復合增長率達17.5%。

　　結(jié)合過去五年我國新能源汽車的銷量快速增長，并帶動動力電池市場需求增速提升的背景，預計2022-2025年動力電池的理論回收量分別為42萬噸、54萬噸、60萬噸、120萬噸，2021-2025年復合增長率達42%。對應地，預測2025年動力電池回收的市場規(guī)模有望達到500億元。

　　總之，隨著未來回收技術(shù)的不斷突破和行業(yè)管理的規(guī)范化、回收布局的完善化，動力電池回收行業(yè)將逐漸變成一個高景氣高發(fā)展的行業(yè)。

　　來源:電池聯(lián)盟　　作者:松松