近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量正快速增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)51.7萬(wàn)輛，銷(xiāo)售量達(dá)50.7萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2017年全年新能源汽車(chē)銷(xiāo)售量將達(dá)70萬(wàn)輛。

伴隨著電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，車(chē)用動(dòng)力鋰電池迎來(lái)了前所未有的高速發(fā)展期，然而受電池使用壽命的限制，未來(lái)幾年將有大量動(dòng)力鋰電池報(bào)廢。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，我國(guó)動(dòng)力鋰電池報(bào)廢量將達(dá)到20萬(wàn)t，累計(jì)報(bào)廢量50萬(wàn)t，2024年前后，動(dòng)力鋰電池報(bào)廢量將達(dá)到34萬(wàn)t，累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到116萬(wàn)t。因此，動(dòng)力鋰電池的梯次利用和拆解回收市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。此外，電池回收成本是制約電池回收行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，對(duì)動(dòng)力鋰電池梯次利用場(chǎng)景及各拆解回收工藝價(jià)值體系進(jìn)行分析，成為產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化運(yùn)作的關(guān)鍵。

1.退役動(dòng)力鋰電池梯次利用場(chǎng)景分析

2016年我國(guó)梯次利用電池量不到0.15萬(wàn)t，即大部分廢舊電池的電能未能得到充分利用。隨著電網(wǎng)儲(chǔ)能、低速電動(dòng)汽車(chē)、移動(dòng)電源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國(guó)市場(chǎng)對(duì)退役電池的需求量新增，據(jù)估算，若將2020年退役的動(dòng)力鋰電池充分利用，回收市場(chǎng)的收入將達(dá)到80~100億元，因此我國(guó)動(dòng)力鋰電池梯次利用市場(chǎng)具有較好的前景。

1.1退役動(dòng)力鋰電池在通信基站領(lǐng)域的梯次利用經(jīng)濟(jì)性分析

隨著我國(guó)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，通訊基站對(duì)電池的需求量也逐年上升，而通訊基站對(duì)電池壽命和安全性又有較高要求。考慮到鉛酸電池成本低，目前我國(guó)通訊基站多采用鉛酸電池作為備用電源，而鋰離子電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此將退役磷酸鐵鋰離子電池應(yīng)用在通信基站領(lǐng)域，將具有很大優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，目前市場(chǎng)上回收的磷酸鐵鋰離子電池價(jià)格因電池性能差異而差別很大，4000~10000元/t不等。以剩余能量密度在60~90Wh/kg區(qū)間且具有較高使用價(jià)值的磷酸鐵鋰離子電池為例，此類(lèi)電池若要得到梯次利用，必須對(duì)回收的電池進(jìn)行拆包、檢測(cè)及重組處理，最終才能得到一致性較好的梯次電池，將電池回收費(fèi)用、預(yù)處理費(fèi)用、檢測(cè)重組費(fèi)用及人工費(fèi)用加起來(lái)約為10000~16000元/t，此類(lèi)梯次電池再循環(huán)壽命約為400次。若將循環(huán)壽命為500次，能量密度為40Wh/kg，市場(chǎng)價(jià)格為10000元/t的鉛酸電池的性價(jià)比視為1，則具有400次循環(huán)壽命，能量密度為60Wh/kg的梯次重組磷酸鐵鋰離子電池的性價(jià)比約為1.2，以此可得到如表1所示鉛酸電池和梯次利用磷酸鐵鋰離子電池比較數(shù)據(jù)。由比較數(shù)據(jù)可知，梯次利用電池隨著循環(huán)壽命的新增，性價(jià)比將得到快速增長(zhǎng)，當(dāng)梯次利用電池循環(huán)壽命大于400次時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生較大盈利。

表1鉛酸電池與梯次利用磷酸鐵鋰離子電池在儲(chǔ)能方面比較數(shù)據(jù)

1.2退役動(dòng)力鋰電池在低速電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的梯次利用經(jīng)濟(jì)性分析

近年來(lái)，我國(guó)低速車(chē)領(lǐng)域發(fā)展迅速，2016年低速車(chē)新增150萬(wàn)輛，保有量達(dá)到300萬(wàn)輛；三輪車(chē)新增900萬(wàn)輛，保有量達(dá)到6000萬(wàn)輛。面對(duì)前景廣闊的低速車(chē)市場(chǎng)，若將電動(dòng)汽車(chē)上退役下來(lái)的動(dòng)力鋰電池用于低速車(chē)領(lǐng)域，將獲得較快發(fā)展。

從2016年開(kāi)始將退役電池應(yīng)用于低速車(chē)領(lǐng)域，目前重要在快遞車(chē)上得到較大發(fā)展。截至2017年九月，某國(guó)內(nèi)公司共在余杭等地的210個(gè)快遞點(diǎn)投放了1300臺(tái)低速快遞車(chē)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，將退役電池應(yīng)用于低速車(chē)成本約650元/kWh，收益在350元/kWh左右，收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉛酸電池在低速車(chē)上的應(yīng)用。圖1示出2016年和2017年在低速車(chē)領(lǐng)域梯次電池實(shí)際使用情況及2018年和2019年盈利情況預(yù)測(cè)。

鉅大鋰電

圖1梯次利用電池在低速電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的盈利

由上述數(shù)據(jù)分析，若將退役電池合理地梯次應(yīng)用于低速電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，也將產(chǎn)生巨大利潤(rùn)，有很好的經(jīng)濟(jì)性。

2.廢舊動(dòng)力鋰電池的拆解回收技術(shù)分析

動(dòng)力鋰電池的回收過(guò)程一般分為放電、拆解、粉碎、分選等預(yù)處理流程，然后分離出電池內(nèi)的金屬外殼、電極材料等，再將電極材料經(jīng)過(guò)特定的回收工藝處理，最終篩選得到有價(jià)值的金屬材料。電極材料的回收工藝一般包括化學(xué)回收、物理回收和生物回收三大類(lèi)，根據(jù)處理方法不同，化學(xué)回收工藝又分為濕法回收技術(shù)和火法回收技術(shù)，因生物回收技術(shù)要在特定的環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此，文章重要對(duì)物理回收工藝、濕法回收工藝及火法回收工藝的工藝流程及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

2.1物理回收工藝

2.1.1物理回收工藝流程

物理方法回收技術(shù)是指將廢舊動(dòng)力鋰電池內(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(guò)破碎、過(guò)篩、磁選分離、精細(xì)粉碎和分類(lèi)等一系列手段，得到有價(jià)值產(chǎn)物，然后再進(jìn)行下一步回收的過(guò)程。其物理回收工藝，如圖2所示。

圖2物理方法回收工藝

2.1.2物理回收工藝經(jīng)濟(jì)性分析

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某動(dòng)力鋰電池物理回收公司調(diào)研，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池回收過(guò)程中，成本重要集中在原材料回收、電池拆解預(yù)處理、廢水廢棄物處理、人工費(fèi)用等階段，表2展示出每噸廢舊電池處理過(guò)程中的重要成本去向。其中廢舊三元電池平均回收費(fèi)用為8900元/t，經(jīng)過(guò)梯次利用之后且質(zhì)量較差的磷酸鐵鋰離子電池平均回收費(fèi)用為4000元/t。

表2每噸廢舊電池回收處理成本（元）

通過(guò)調(diào)研數(shù)據(jù)，可以看出回收及拆解每噸三元電池的平均成本為13264元，回收及拆解每噸磷酸鐵鋰離子電池的平均成本為8364元。動(dòng)力鋰電池內(nèi)富含的大量有價(jià)金屬是電池回收重要的收益來(lái)源，特別是近年來(lái)鎳、鈷、錳、鋰等金屬材料價(jià)格的上漲對(duì)動(dòng)力鋰電池拆解回收領(lǐng)域起到了巨大的促進(jìn)作用。表3展示出每噸三元材料廢舊動(dòng)力鋰電池采用物理方法拆解的回收效率及得到各材料重要收益情況。

表3三元材料電池拆解回收效率及收益

因此，每噸三元材料電池經(jīng)拆解后回收有價(jià)值金屬和材料的平均收益為16728元。此外，經(jīng)過(guò)調(diào)研，對(duì)磷酸鐵鋰離子電池拆解收益情況也進(jìn)行了分析，廢舊磷酸鐵鋰電鋰離子電池廠家池各材料拆解回收鋰離子電池效率及收益，如表4所示。

表4磷酸鐵鋰離子電池拆解回收效率及收益

因此，拆解每噸磷酸鐵鋰離子電池回收有價(jià)金屬和材料的收益約為7703元。從前面分析數(shù)據(jù)可以看出，采用物理法回收每噸三元材料電池的拆解成本為13264元，通過(guò)銷(xiāo)售拆解后得到的有價(jià)值材料獲得的收益為16728元，因此，拆解回收每噸三元電池可盈利3464元；而每噸磷酸鐵鋰離子電池拆解成本為8364元，收益為7703元，因此拆解回收每噸磷酸鐵鋰離子電池將虧損661元。

2.2濕法回收工藝

2.2.1濕法回收工藝流程

我國(guó)大部分公司采用的拆解回收技術(shù)為濕法回收技術(shù)，采用這種技術(shù)要將廢舊電池拆解預(yù)處理后溶于酸堿溶液中，萃取出部分有價(jià)值金屬元素，再經(jīng)過(guò)離子交換法和電沉積等手段，提取出剩余有價(jià)值金屬。其工藝流程，如圖3所示。

圖3濕法回收工藝流程

這種回收工藝由于工藝流程較長(zhǎng)，且處理過(guò)程中要加入鹽酸等腐蝕性溶液，污染治理成本較高。

2.2.2濕法回收工藝經(jīng)濟(jì)性分析

通過(guò)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)濕法回收工藝的成本重要來(lái)源于原材料回收成本、廢水廢棄物處理等方面，表5示出每噸廢舊電池處理過(guò)程中的重要成本去向。

表5每噸廢舊電池濕法回收工藝處理成本（元）

因此，濕法回收工藝每處理1t三元電池的平均成本為14815元，每處理1t磷酸鐵鋰離子電池的平均成本為9915元。此外，采用濕法回收工藝對(duì)電池有價(jià)值材料回收的效率較高，因此收益情況也更明顯。表6和表7展示出采用濕法回收工藝每處理1t三元電池和磷酸鐵鋰離子電池得到的各材料重要收益情況。

表6三元材料電池濕法回收工藝回收效率及收益

表7磷酸鐵鋰離子電池濕法回收工藝回收效率及收益

通過(guò)以上數(shù)據(jù)，可以得到采用濕法回收工藝回收每噸三元電池的平均收益為18073元，回收每噸磷酸鐵鋰離子電池的平均收益為8220元。因此，采用濕法回收工藝每回收1t三元電池將盈利3258元，每回收1t磷酸鐵鋰離子電池將虧損1695元。

2.3火法回收工藝

2.3.1火法回收工藝流鋰離子電池程

火法回收技術(shù)首先要對(duì)電池進(jìn)行自動(dòng)放電處理，然后按電池種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)振動(dòng)篩選和磁選分離金屬外殼和電極材料部分，將電極材料部分放入干電弧爐內(nèi)高溫處理，電極碎片中的炭和有機(jī)物將被高溫燃燒掉，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生還原氣體，對(duì)電極內(nèi)金屬元素具有保護(hù)作用，最終經(jīng)篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細(xì)粉狀材料，其工藝流程，如圖4所示。

圖4火法回收工藝

2.3.2火法回收工藝經(jīng)濟(jì)性分析

火法回收工藝因要將預(yù)處理之后的電極材料在電弧爐內(nèi)進(jìn)行高溫處理，且處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣及廢渣，因此，火法回收工藝的成本重要來(lái)源于原材料回收、燃料動(dòng)力及廢氣廢渣處理等方面。表8展示出每噸廢舊電池處理過(guò)程中的重要成本去向。

表8每噸廢舊電池火法回收工藝處理成本（元）

通過(guò)調(diào)研數(shù)據(jù)，可以看出火法回收工藝每處理1t三元電池的平均成本為14390元，每處理1t磷酸鐵鋰離子電池的平均成本為9490元。

此外，采用火法回收工藝每處理1t三元電池和磷酸鐵鋰離子電池得到的各材料重要收益情況,如表9和表10所示。

表9三元材料電池火法回收工藝回收效率及收益

表10磷酸鐵鋰離子電池火法回收工藝回收效率及收益

通過(guò)以上數(shù)據(jù)，可以得到采用火法回收工藝回收每噸三元電池的平均收益為1705元，回收每噸磷酸鐵鋰離子電池的平均收益為7994元。因此，采用火法回收工藝每回收1t三元電池將盈利3015元，每回收1t磷酸鐵鋰離子電池將虧損1496元。

3.結(jié)論

我國(guó)動(dòng)力鋰電池回收市場(chǎng)還處于發(fā)展階段，對(duì)廢舊動(dòng)力鋰電池的回收程度及回收工藝尚未成熟。在退役動(dòng)力鋰電池梯次利用領(lǐng)域，退役磷酸鐵鋰離子電池作為梯次利用電池的重要來(lái)源，當(dāng)電池循環(huán)壽命高于400次時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生盈利，隨著未來(lái)電池技術(shù)的成熟，動(dòng)力鋰電池的退役循環(huán)壽命必將呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因此，磷酸鐵鋰離子電池的梯次利用將有更廣闊的盈利前景。

在報(bào)廢動(dòng)力鋰電池拆解回收方面，目前三元電池的物理回收工藝具有較高的收益，而磷酸鐵鋰離子電池的拆解回收仍處于虧損狀態(tài)。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年市場(chǎng)上累計(jì)報(bào)廢動(dòng)力鋰電池量將達(dá)50萬(wàn)t，按三元電池占35%，磷酸鐵鋰離子電池占65%來(lái)算，在回收效率及成本基本不變的情況下，通過(guò)拆解回收這2類(lèi)動(dòng)力鋰電池，也將產(chǎn)生4億元的純利潤(rùn)，隨著電池正極材料價(jià)格的上漲，由于濕法回收工藝具有較大的材料回收效率，因此濕法回收工藝在三元電池回收方面呈現(xiàn)出較大盈利潛力，而關(guān)于磷酸鐵鋰離子電池的回收，選擇物理回收工藝更為合適。

將磷酸鐵鋰離子電池退役后梯次利用和拆解回收結(jié)合起來(lái)看，不難發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰離子電池退役后的再循環(huán)利用也處于盈利狀態(tài)。隨著我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)將有大量動(dòng)力鋰電池退役和報(bào)廢，若將這些電池充分循環(huán)利用，動(dòng)力鋰電池回收市場(chǎng)將具有更廣闊的經(jīng)濟(jì)前景。

作者簡(jiǎn)介：馬成，株洲鼎端裝備股份有限公司廢鋰離子動(dòng)力鋰電池回收設(shè)備研發(fā)工程師、總經(jīng)理助理，從事廢舊鋰離子動(dòng)力鋰電池拆解破碎分選行業(yè)多年，具備雄厚的專業(yè)技術(shù)與豐富的行業(yè)見(jiàn)解，曾多次在國(guó)內(nèi)外著名期刊、雜志、網(wǎng)站發(fā)表電池回收處理相關(guān)的中英文文章。

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