徐政和院士建議惠州積極布局廢舊動力電池回收利用行業

      原標題:

      國工程院外籍院士徐政和做客惠州西湖科學講壇作“雙碳環境下退役動力電池回收的機遇與挑戰”專題報告

      建立回收利用體系 釋放“第二礦山”潛力

        11月4日,我國新能源汽車年產量突破1000萬輛。2018年年產量突破100萬輛,2022年超過500萬輛,再到如今突破1000萬輛,我國新能源汽車年產銷量持續刷新紀錄。這也意味著,再過兩三年,我國將迎來大規模動力電池退役潮。

        11月22日,在惠州西湖科學講壇(第二十八講)上,中國工程院外籍院士、南方科技大學工學院創院院長徐政和以“雙碳環境下退役動力電池回收的機遇與挑戰”為題,作了一場精彩的專題報告。

        徐政和院士指出,無論從實施“雙碳”戰略、環境保護的角度,還是發展循環經濟的角度,動力電池回收利用體系必須加快建立。目前,國家已經展開了布局,科研界和行業界正加強技術革新,加快破解行業發展痛點,建議惠州加強對企業研發、產學研協同發展等關鍵環節的支持,圍繞動力電池全生命周期價值鏈布局產業鏈、創新鏈,打造行業人才聚集高地,培育發展新質生產力。

      徐政和作專題報告。惠州日報記者張藝明 攝

        我國將迎來大規模動力電池退役潮

        從2020年開始,我國新能源汽車成功“彎道超車”,產銷一路“疾馳”。據中國汽車流通協會乘用車市場信息聯席分會發布的數據顯示,短短4年間,我國新能源汽車市場滲透率從首超5%飆至今年的52.8%。

        動力電池是新能源汽車核心部件,壽命一般為5~8年。這也意味著,隨著新能源汽車市場高速增長,未來兩三年,我國將迎來大規模動力電池退役潮,這將帶動電池回收行業的快速發展,開啟一個千億元規模的藍海市場。

        “當電池衰減到80%的時候,就不再適合做汽車的動力電池了,要作報廢處理,但它還有價值。”徐政和介紹,動力電池含有鋰、鈷、鎳、錳等高價值金屬元素,這些關鍵金屬元素是我國相對匱乏的資源。

        徐政和介紹,電池續航能力越強的產品,其鈷、錳、鎳等關鍵金屬元素的含量就越高。因此,在業界,退役動力電池也被視為“第二礦山”,因為通過物理破碎、濕法冶金等技術手段,可以提取電池里的鋰、鈷、鎳、錳等金屬元素給到上游的電池生產企業,再循環使用到新的電池中,實現資源化利用。

        徐政和舉例稱,2022年12月,美國電池回收企業、“特斯拉系”企業Redwood Materials公司宣布,斥資35億美元建造電池回收工廠,該公司2023年回收了10GWh的鋰電池,其中含有44000噸材料,回收的資源足夠制造10萬輛特斯拉車的電池。

        “從資源供應安全的角度來講,電池回收利用勢在必行,是我國新能源汽車可持續發展的核心。”徐政和稱,在“雙碳”戰略實施背景下,建立退役動力電池回收利用體系,是事關我國“雙碳”目標能否實現、新能源產業能否可持續發展的關鍵所在。

        “廢舊電池熱穩定性差,易燃易爆,重金屬、有毒有機成分含量高,存放不當會污染環境,通過回收利用可以顯著減少對環境的影響、提升經濟效益,是可持續發展的核心。”徐政和從電池的構成以及成分特點分析動力電池回收的意義時表示,為了避免環境污染,電池回收利用勢在必行。

        徐政和指出,具備合規拆解、處理動力電池能力的企業回收利用成本高,其中設備投資超過60%,導致與“小作坊”比,回收電池的價格相對較低。因此,目前我國有70%~80%的廢舊電池流入“小作坊”。這類“小作坊”不考慮資源循環利用效率等因素,主要目的是賣出黑粉(電池中正極和負極材料的混合物)。

        今年10月,中國資源循環集團有限公司成立,注冊資本100億元,由國務院國資委代表國務院履行出資人職責。作為央企,該公司著力暢通資源循環利用鏈條,打造全國性、功能性的資源回收再利用平臺。

        建議惠州圍繞電池全生命周期價值鏈布局產業鏈創新鏈

        徐政和介紹了國內外廢舊動力電池的回收方法,對比了不同環節的技術路線及各自特點,提出當前電池回收利用行業存在電池型號不一導致拆解設備自動化程度低、電池破碎效率低導致安全隱患大、黑粉純度低不利于直接再生等難題。

        他表示,當前,我國電池回收利用行業急需圍繞電池全生命周期價值鏈布局產業鏈、創新鏈,發展靈活通用的安全綠色回收技術、混合物料的精細化物理分離技術、電解液的無害化處理以及負極材料的高值化利用技術、直接再生廢舊正極材料的綠色回收方法等破解行業發展痛點堵點。

        目前,徐政和領銜的課題組開發出可控閃碎技術和三元材料直接再生方法。其中,可控閃碎技術用于電池的破碎環節,實驗結果顯示新技術不但簡化了電池破碎流程,過程對環境友好,而且物理分離獲得的黑粉純度高達97%。目前,該技術已經獲授權發明專利1項,申請PCT國際專利1項,并已開展單次可處理400節18650電池的中試實驗。而三元材料直接再生方法則是用熱水法去除黑粉的雜質,再補鋰就能得到再生的三元材料,再生后的材料循環性能和倍率性能均得到顯著提高,有望實現資源高效循環利用。

        徐政和表示,未來電池回收向智能拆解發展是大勢所趨,“目前已有科研機構開展智能拆解技術研發,其中基于熱紅外、視覺、溫度、氣體等多傳感器的電池起火應急及快反技術已取得一定成效,一旦成功將顛覆動力電池回收技術。”

        今年7月省委、省政府發文支持惠州加快構建綠色低碳產業體系,包括“優先布局電池材料、儲能電池及配套和回收等項目”“加強廢水、廢溶劑、廢塑料及新能源汽車廢舊動力電池等協同處理及再生利用”等。

        徐政和表示,惠州新型儲能產業聚集了欣旺達、豪鵬等具有技術優勢的企業,建議惠州抓住政策利好和產業發展風口,加強對行業的引導和支持,圍繞電池全生命周期價值鏈布局產業鏈、創新鏈,創造條件吸引高層次人才匯聚,同時強化對動力電池回收行業環保及安全的管理,推動電池回收利用行業高質量發展。

        人物名片

        徐政和 界面科學與材料專家,中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士、國家級項目人才計劃團隊負責人,南方科技大學工學院創院院長,現任南方科技大學工學院講席教授。其研究方向包括退役動力電池回收、高性能鋰離子電池硅碳負極材料、硬碳材料、鹽湖提鋰、超疏水材料等。其在相關表面和界面化學領域造詣極深,研發了多種表面功能化的原創技術,特別是在磁性顆粒表面功能化并應用非常規石油資源開發、礦物分離及潔凈煤燃燒等領域作出了杰出貢獻,首次提出了浮選水動力空化學說,為解決細粒浮選世界難題作出了重大貢獻。

        惠州日報記者馮麗均 通訊員鐘茂青

      編輯:任己章