根據(jù)12月14日工信部公布的11月汽車(chē)產(chǎn)量數(shù)據(jù)顯示,，11月新能源汽車(chē)生產(chǎn)7.23萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)6倍,。2015年1-11月,，新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)生產(chǎn)27.92萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)4倍,。而2012年,、2013年、2014年新能源汽車(chē)分別生產(chǎn)12522,、17533和78499輛,。雖然現(xiàn)在新能源汽車(chē)還未進(jìn)入大規(guī)模報(bào)廢階段，但這幾年新能源汽車(chē)數(shù)量的快速增加,，可以預(yù)見(jiàn)到未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收問(wèn)題將會(huì)成為重要的關(guān)注點(diǎn),。

根據(jù)網(wǎng)上公開(kāi)信息可以查詢(xún)到，北京有2000輛新能源車(chē)動(dòng)力電池已經(jīng)過(guò)了五年質(zhì)保期,，與此同時(shí)保有量已接近15萬(wàn)輛,。深圳沃特瑪公司生產(chǎn)新能源車(chē)動(dòng)力電池時(shí)間較早，目前深圳全市已有2000輛配備沃特瑪動(dòng)力電池的新能源車(chē)超出新能源車(chē)動(dòng)力電池的五年質(zhì)保年限。另外從最近幾個(gè)月在杭州,、廈門(mén),、上海、深圳發(fā)生多起電動(dòng),、混動(dòng)公交起火事件中可以注意到,，杭州起火車(chē)輛是自2008年開(kāi)始投運(yùn)的混合動(dòng)力公交車(chē)，這批車(chē)輛已經(jīng)接近營(yíng)運(yùn)車(chē)輛使用8年后強(qiáng)制報(bào)廢,，而其核心零部件則更早過(guò)了質(zhì)保期,。廈門(mén)起火公交車(chē)上的動(dòng)力電池也已超過(guò)質(zhì)保期，且沒(méi)有續(xù)保,。幾年之后,，企業(yè)將不得不面臨大規(guī)模新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的回收與再利用這個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

為解決在新能源汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)力電池回收問(wèn)題,，新能源車(chē)動(dòng)力電池回收國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⒂?016年初出臺(tái),。早在2003年發(fā)布的《廢電池污染防治技術(shù)政策》中就明確規(guī)定，充電電池和扣式電池的制造商,、進(jìn)口商和使用充電電池或扣式電池產(chǎn)品的制造商等應(yīng)當(dāng)承擔(dān)回收廢充電電池和廢扣式電池的責(zé)任,。在2012年出臺(tái)的《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020 年)》要求制定動(dòng)力電池回收利用管理辦法，建立動(dòng)力電池梯級(jí)利用和回收管理體系,，明確各相關(guān)方的責(zé)任,、權(quán)利和義務(wù)。引導(dǎo)動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)對(duì)廢舊電池的回收利用,，鼓勵(lì)發(fā)展專(zhuān)業(yè)化的電池回收利用企業(yè)。嚴(yán)格設(shè)定動(dòng)力電池回收利用企業(yè)的準(zhǔn)入條件,，明確動(dòng)力電池收集,、存儲(chǔ)、運(yùn)輸,、處理,、再生利用及最終處置等各環(huán)節(jié)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理要求。加強(qiáng)監(jiān)管,，督促相關(guān)企業(yè)提高技術(shù)水平,，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)環(huán)保規(guī)定，嚴(yán)防重金屬污染,。

于今年9月國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合工信部發(fā)布的《關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015 版)》(征求意見(jiàn)稿)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《征求意見(jiàn)稿》),，要求動(dòng)力蓄電池回收利用應(yīng)當(dāng)在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理,、保障安全和有利于節(jié)約資源,、保護(hù)環(huán)境的前提下，按照減少資源消耗和廢物產(chǎn)生的原則實(shí)施,。落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度,，電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)電動(dòng)汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用的主要責(zé)任,，動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)售后服務(wù)體系之外的廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用的主要責(zé)任，梯級(jí)利用電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)梯級(jí)利用電池回收利用的主要責(zé)任,，報(bào)廢汽車(chē)回收拆解企業(yè)應(yīng)負(fù)責(zé)回收?qǐng)?bào)廢汽車(chē)上的動(dòng)力蓄電池,。《征求意見(jiàn)稿》還提出拆解要求,、熱解要求,、破碎分選要求、冶煉要求等,。

根據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心的預(yù)計(jì),，2015年動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量約在2至4萬(wàn)噸左右。到2020年前后,，我國(guó)僅純電動(dòng)(含插電式)乘用車(chē)和混合動(dòng)力乘用車(chē)動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12至17萬(wàn)噸的規(guī)模,。然而我國(guó)電池的回收率卻不足2%，大量廢棄的電池造成了資源能源浪費(fèi)和環(huán)境污染,。

動(dòng)力電池的回收技術(shù)及工藝

1.鋰離子動(dòng)力電池的組成

一種典型的鋰離子電池結(jié)構(gòu)

鋰電池主要是由正極材料、負(fù)極材料,、電解質(zhì)和隔膜等幾部分組成,。正極通常用粘合劑聚偏氟乙烯(PVDF)將正極材料固定在電極上制得。負(fù)極一般采用石墨結(jié)構(gòu)的碳素材料,，如碳/石墨插入材料,，由碳素材料、乙炔黑,、粘合劑按一定比例混合涂覆在銅箔上制得,。隔膜主要由聚丙烯、聚乙烯微孔薄膜或二者雙層組成,，其厚度在10 μm左右,。電解液主要是含鋰鹽的有機(jī)溶劑，其中鋰鹽通常是LiPF6,，也會(huì)用LiClO4 或LiBF4,。有機(jī)溶劑通常為碳酸酯類(lèi)(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯,、碳酸甲乙酯,、碳酸二乙酯等)。外殼為不銹鋼,、鍍鎳鋼或鋁殼等,。這些物質(zhì)的存在會(huì)使得隨意丟棄廢舊電池造成水污染，危及水生物的生存和水資源的利用。廢酸與廢堿等電解質(zhì)溶液則會(huì)使土壤酸化或堿化,。廢舊電池中化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體健康危害途徑如圖所示,，各主要組成部分對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康的影響如下表所示。

廢電池中化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體健康危害途徑

各主要組成部分對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康的影響

某些混合動(dòng)力汽車(chē)中鋰離子電池的具體物質(zhì)組成含量如下表所示,。可以看到廢舊鋰離子動(dòng)力電池含有大量的鋰,、鎳,、錳、鐵等元素,。根據(jù)有關(guān)分析的結(jié)果,，回收鋰離子電池可節(jié)約51.3%的自然資源，包括減少45.3%的礦石消耗和57.2%的化石能源,。因此,，如果能夠從大量的廢舊鋰離子電池中高效回收這些有價(jià)金屬，不僅具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還能夠減少對(duì)環(huán)境的污染,。

鋰離子電池的具體物質(zhì)組成含量

2.動(dòng)力電池的回收技術(shù)

下圖是已被國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)可和遵循的動(dòng)力鋰電池使用回收流程，該流程結(jié)合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和產(chǎn)品生命周期分析(LCA)原理建立,。根據(jù)USABC的相關(guān)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),，動(dòng)力電池的使用壽命終了為實(shí)際容量下降到標(biāo)稱(chēng)容量80%以下。對(duì)該部分電池進(jìn)行回收進(jìn)行二次利用將會(huì)大大減輕對(duì)環(huán)境的污染,。而廢舊不再擁有使用價(jià)值的動(dòng)力電池則采取循環(huán)再造形式進(jìn)行再制造,。

動(dòng)力電池使用回收流程

目前,，國(guó)內(nèi)外對(duì)廢舊鋰離子電池的回收過(guò)程是：首先徹底放電,，然后對(duì)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(duì)電極材料進(jìn)行堿浸出、酸浸出,、除雜后進(jìn)行萃取以實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的富集,。在回收過(guò)程中用到的方法主要分為按提取工藝可分為3大類(lèi)：干法回收技術(shù)，濕法回收技術(shù),，生物回收技術(shù),。

各類(lèi)回收技術(shù)

目前，應(yīng)用生物浸出技術(shù)處理廢棄鋰離子電池的研究才剛剛起步,，還有許多難題需要解決,，如高效菌種的培養(yǎng)，周期過(guò)長(zhǎng),，浸出條件的控制等,。但其低成本、污染小,、可重復(fù)利用的特點(diǎn),，是未來(lái)鋰離子電池回收技術(shù)發(fā)展的理想方向。

可以看到,，廢舊動(dòng)力鋰電池的這幾種回收工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),。因此，有研究通過(guò)優(yōu)化采用聯(lián)合回收工藝的方法,，可以發(fā)揮各種基本工藝的優(yōu)點(diǎn),，盡可能回收可再生資源和能量，提高回收的經(jīng)濟(jì)效益,。下圖為聯(lián)合工藝回收廢舊鋰離子電池的過(guò)程,。

廢舊鋰電池聯(lián)合回收工藝流程圖

關(guān)于這三種主要的鋰離子電池回收技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容已經(jīng)有很多文獻(xiàn),，各種各樣的方法都有,。在下面主要介紹Umicore,、Toxco和OnTo電池回收公司的工藝。

Umicore

Umicore開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的Val’Eas工藝,，通過(guò)特制的熔爐用高溫冶金法回收鋰離子電池制得Co(OH)2/CoCl2 ,，石墨和有機(jī)溶劑則作為燃料放出能量。該工藝的特點(diǎn)是不進(jìn)行電池解體破碎,，避免了解體破碎困難,、安全風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題；回收得到的鈷等化合物純度高,，可直接返回電池材料生產(chǎn),，實(shí)現(xiàn)金屬的循環(huán)利用；高溫熔煉既綜合回收了鈷,、鎳,、錳、銅等有價(jià)金屬,，又利用了其中塑料與石墨碳,、鋁箔等，并產(chǎn)出清潔無(wú)害的爐渣,，過(guò)程簡(jiǎn)單,。位于比利時(shí)安特衛(wèi)普的霍博肯工廠目前能夠每年處理7000噸左右的廢舊二次電池。

Umicore公司回收鋰離子電池工藝流程圖

Toxco

Toxco公司在1993年就開(kāi)始商業(yè)化的電池回收,。通過(guò)對(duì)Tesla Roadster的動(dòng)力電池組回收證明了自己的工藝水平。主要利用機(jī)械和濕法冶金工藝回收鋰離子電池中的銅,、鋁,、鐵、鈷等有價(jià)值的金屬,?；厥者^(guò)程中的氣體排放被控制在最小的范圍內(nèi)，并且不需要高溫環(huán)境,。通過(guò)該工藝流程能夠回收60%的電池組材料,。

Toxco公司回收鋰離子電池工藝流程圖

OnTo

在鋰離子回收方面,，Eco-Bat工藝是OnTo公司的首創(chuàng),。該工藝整個(gè)過(guò)程如圖8所示，無(wú)需高溫且所耗能量極低,，主要采用CO2超臨界流體恢復(fù)鋰離子電池的容量,。將電池放在干燥、適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟鹊沫h(huán)境下,，電池中的電解液被液態(tài)的CO2溶解并轉(zhuǎn)移到回收的容器內(nèi),。然后改變溫度和壓力使CO2氣化使得電解液析出,。電解液被循環(huán)的超臨界CO2攜帶出來(lái)，注入新的電解液后用環(huán)氧樹(shù)脂封口,，使電池恢復(fù)充放電能力。

OnTo公司回收鋰離子電池工藝流程圖

國(guó)外電池回收公司的工藝

國(guó)外關(guān)于動(dòng)力電池回收利用的經(jīng)驗(yàn)

美國(guó)

美國(guó)歷來(lái)相當(dāng)重視環(huán)境管理方面的工作,，針對(duì)廢舊電池立法涉及聯(lián)邦,、州及地方3個(gè)層面，其中《資源保護(hù)和再生法》,、《清潔空氣法》,、《清潔水法》從聯(lián)邦法規(guī)角度，采用許可證管理辦法,，加強(qiáng)對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)和廢舊電池資源回收利用企業(yè)的監(jiān)管,；《含汞電池和充電電池管理法》(簡(jiǎn)稱(chēng)“聯(lián)邦電池法”)，該法主要針對(duì)廢舊二次電池的生產(chǎn),、收集,、運(yùn)輸、貯存等過(guò)程提出相應(yīng)技術(shù)規(guī)范,，同時(shí)明確了有利于后期回收利用的標(biāo)識(shí)規(guī)定,。美國(guó)國(guó)際電池協(xié)會(huì)制定了采用押金制度促使消費(fèi)者主動(dòng)上交廢舊電池電池產(chǎn)品的管理法。

同時(shí)美國(guó)政府推動(dòng)建立電池回收利用網(wǎng)絡(luò),，采取附加環(huán)境費(fèi)的方式,，由消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)電池時(shí)收取一定數(shù)額的手續(xù)費(fèi)和電池生產(chǎn)企業(yè)出資一部分回收費(fèi)，作為產(chǎn)品報(bào)廢回收的資金支持,，同時(shí)廢舊電池回收企業(yè)以協(xié)議價(jià)將提純的原材料賣(mài)給電池生產(chǎn)企業(yè),，此種模式既能讓電池生產(chǎn)企業(yè)很好的履行相關(guān)責(zé)任義務(wù)，在一定程度上又保證了廢舊電池回收企業(yè)的利潤(rùn),，落實(shí)了生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度,。

日本

日本是在廢電池回收利用方面做的較好的國(guó)家，同時(shí),，日本健全的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展法律法規(guī)體系,，也為動(dòng)力電池的回收利用提供了良好規(guī)范。從1994年10月起,，日本電池生產(chǎn)廠商就開(kāi)始采用了電池收回計(jì)劃建立起“電池生產(chǎn)銷(xiāo)售—回收—再生處理”的電池回收利用體系,。這種回收再利用系統(tǒng)是建立在每一位廠家自愿努力的基礎(chǔ)上。零售商家、汽車(chē)銷(xiāo)售商和加油站免費(fèi)從消費(fèi)者那里回收廢舊電池,。電池遵循與其分布路線相反的方向,，由回收公司進(jìn)行分解。

歐盟

自1990年開(kāi)始,，歐洲的車(chē)廠已開(kāi)始強(qiáng)調(diào)在汽車(chē)中使用可回收的材質(zhì)及零組件的再利用,，2000年歐盟通過(guò)2000/53/EC《關(guān)于廢棄汽車(chē)的技術(shù)指令》(即ELV指令)。目標(biāo)在于建立收集,、處理,、再利用的機(jī)制，鼓勵(lì)將廢棄汽車(chē)的部件重復(fù)利用,，減少汽車(chē)產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的破壞，并致力于環(huán)境保護(hù),、資源保護(hù),、以及能源節(jié)約。歐盟2006/66/EC 電池指令與電池回收直接相關(guān),，該指令涉及所有種類(lèi)的電池,，并要求汽車(chē)電池生產(chǎn)商應(yīng)建立汽車(chē)廢舊電池回收體系。歐盟從2008年開(kāi)始強(qiáng)制回收廢舊電池,，回收費(fèi)用則由生產(chǎn)廠家來(lái)負(fù)擔(dān),。

以歐盟中在電池回收領(lǐng)域較為成熟的德國(guó)為例。德國(guó)已建立較完善的回收利用法律制度,，依據(jù)歐盟和德國(guó)關(guān)于電池回收法規(guī)的規(guī)定：在德國(guó),，電池生產(chǎn)和進(jìn)口商必須在政府登記；經(jīng)銷(xiāo)商要組織收回機(jī)制,，配合生產(chǎn)企業(yè)向消費(fèi)者介紹在哪兒能免費(fèi)回收電池,；最終用戶(hù)有義務(wù)將廢舊電池交給指定的回收機(jī)構(gòu)。其次生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度得到落實(shí)和建立了完善電池回收體系,，并且開(kāi)展動(dòng)力電池回收不同技術(shù)路徑的比較,。比如德國(guó)環(huán)境部資助了兩個(gè)動(dòng)力電池回收利用示范項(xiàng)目(LiBRi項(xiàng)目和LithoRec項(xiàng)目)，分別用火法冶金和濕法冶金兩種技術(shù)對(duì)廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行資源化利用,，對(duì)比不同技術(shù)的回收利用效果,。然后采用生命周期分析法(LCA)對(duì)回收動(dòng)力電池的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了評(píng)估。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)比美國(guó),、歐盟,、日本等國(guó)家廢舊電池回收利用的現(xiàn)狀可以看到，這些國(guó)家擁有相對(duì)健全的法律法規(guī)保障和完整便利的廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò),、先進(jìn)的動(dòng)力電池回收利用技術(shù),。他們的電池生產(chǎn)企業(yè)能夠承擔(dān)主要責(zé)任，能夠?qū)?dòng)力電池進(jìn)行有效地回收利用。

雖然我國(guó)制定了《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》,、《廢電池污染防治技術(shù)政策》等法規(guī),，而我國(guó)針對(duì)廢舊動(dòng)力電池的回收利用領(lǐng)域，只有《固體廢物污染環(huán)境防治法》,、《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》和廢舊動(dòng)力電池的回收利用有關(guān)系,。廢舊動(dòng)力電池的回收利用缺乏專(zhuān)業(yè)的法律法規(guī)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也處于相對(duì)落后的位置,。同時(shí)缺乏回收利用企業(yè)準(zhǔn)入條件和管理體系,，這些都制約著動(dòng)力電池有效回收利用。因此很有必要借鑒國(guó)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)建立一套完善的廢舊動(dòng)力電池回收利用體系,。

目前,，我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展已經(jīng)處于重要時(shí)期，需要加快動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和布局,，盡快出臺(tái)相關(guān)回收利用的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，構(gòu)建完善的動(dòng)力電池回收利用體系，解決動(dòng)力電池廢棄后所帶來(lái)的潛在環(huán)境污染和資源浪費(fèi),，以支持我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速以及可持續(xù)地發(fā)展,。