新能源产业激增,但至少十年的时间,这个产

今天,很多国家的铅酸电池回收率都高于80%,德国甚至接近90%,而中国的铅酸电池甚至接近%的回收利用了。但全球锂电池回收的现状,却是没有什么回收方法,回收产业无法形成,而且这样的状态还会持续至少十年的时间。

要理解为什么锂电池很难回收,我们可以对比一下铅酸电池是怎么回收的:

直到今天,铅酸电池还是汽车电池的主要类型。虽然各个汽车的铅酸电池外观设计都不一样,不过没关系,废旧电池不论型号和大小,全都扔到一个破碎机里,打成碎片,这里既有电池芯也有塑料外壳。然后,把碎片铺在滤网上。这时,电解质,也就是铅酸溶液就会滴滴答答的从滤网上漏下去。

这些铅酸溶液对土壤有破坏作用,所以要专门收集起来,进行脱酸处理,然后再过滤沉淀。而一般小作坊处理铅酸电池就不管这一步,而是直接让这些物质污染环境去了。

第二步,把晾干的碎片倒进大水桶中,目的是回收其中的金属铅和塑料。因为塑料轻,所以漂在水面,金属铅和其他的电极,比如铜、铝之类的,比较重,沉在水底。

第三步,把塑料碎片清洗烘干后卖给塑胶厂。他们会把这些塑料碎片当作原料,制成塑胶颗粒,铺操场也好,制成其他外壳也好,都是很方便的。

第四步,沉淀的部分里,铜、铝、铅就是进一步要回收的成分。它们经过脱酸工艺后的样子和污泥差不多。干燥后,再加入煤送到熔炉里烧10个小时。因为铅的熔点低,所以会最先变成液体流出来,铜和铁也会在熔炼过程中提纯出来,都是非常成熟的工艺。这些原料不论是制成下一波铅酸电池,还是用在其他方面,都没有问题。

01锂电池为什么难回收?

首先,废旧锂电池里还有没有剩余电量呢?有的有,有的没有。

要是电池还存储着能量,那在破碎外壳时可能会导致内部直接短路,开始冒烟、着火。所以,需要先把电放光。而且还不是那种手机电量为零、自动关机的放光程度,而是比那个电量更低,得低于电池的低压保护、彻底释放出剩余电能才行。而今天,手机和笔记本里的电池大大小小,电极的位置和朝向各异,电压各异,根本没有统一的工具给它们放电。

这还是消费类锂电池,更困难的是动力锂电池,最常见的就是电动汽车里的锂电池。

当初设计车辆时,电池组既要考虑尽量充分利用空间,又要考虑尽量承受外力的冲击,在车祸发生时保证不变形,于是电动汽车锂电池组的外壳结构非常复杂,电池单体与单体间的连接也往往采用焊接方式。在几十、几百个单体的外面还有一套坚固的外壳,整个电池组在-公斤左右,以三四十公里的时速发生正面撞击也不会造成损坏。

这样的电池,无论如何都是无法采用破碎机处理的。就算是经验丰富的工人,完全拆开一组电池也需要很久的时间。能在保证不损坏电池的前提下把单体挨个拆出来的机构,恐怕也只有当初制造它的车企了。这就要求车企再建一条拆装流水线。

而且,还有一个问题:电动汽车报废的周期会大于一个型号的在售周期,可能有些车辆都已经十几年了,还没有报废。但在这十几年间,尽管同一型号的车早就不再生产了,生产线早就可以变更用途、给其他型号的车辆了,但老旧型号对应的拆卸流水线还要继续保留,否则电池组就没人能拆开了。

假设前面的放电、拆装流程都可以低成本的做到,那今天各国车辆管理中,报废流程也还需要做大幅变更——车辆报废后不能统一归进报废厂,而是要由对应品牌的车企回收。但今天,还没有哪家车企建立起了本品牌新能源汽车锂电池专门的回收流水线。

02回收锂电池划算吗?

即便刚刚那些问题都不存在,下一步,也就是打成碎片的过程,也要比铅酸电池复杂的多。因为哪怕放空了电,电池里仍然有很多锂离子具有活性,简单粉碎就会引起燃烧,所以还需要在一个抑制燃烧的环境中粉碎。不论是液体中还是惰性气体中,或者真空中,这些环境都需要高成本才能维持。

这一步处理之后,能得到一堆黑色粉末,里面混合了石墨、锂的化合物、镍、钴、锰的金属盐成分。对于这堆黑色粉末,一般有两种操作,一种是火法冶金,一种是湿法冶金。具体操作过程涉及很多化学反应,我就不在这里做介绍了。总之,是可以把各种金属提纯出来的。

但这个过程,要不就是耗费的能量过大,要不就是耗费的化学试剂的量过大,于是就存在划算与不划算的问题了。

和什么比划算不划算呢?当然是和开采或者生产新的锂金属粉末、镍、钴、锰的成本相比。在今天的技术条件下,这几种金属中,只有钴这一种采用回收的方式更划算,其他金属都是制造新的成本更低。

锂电池主要元素的分布不均,尤其是钴,集中在战乱频发的刚果和赞比亚。所以最近几年,锂电池行业在想办法研发少钴、无钴的电池,并且这份努力还真的奏效了,钴的用量确实在不断减少。比如LG研发的、已经装车量产的四元电池,钴的占比从20%减少到了5%。于是,锂电池回收材料里唯一一个显而易见、有利润的部分,也变得没有什么价值了。



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