動力電池回收再利用前景可觀
日期：2024-10-16 09:19:45 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：457日前，本田公司在全球率先建立了混合動力汽車鎳氫電池循環(huán)利用機制，將提取于混合動力汽車鎳氫電池中的稀土作為鎳氫電池材料投入實際應(yīng)用。本田公司的這一稀土資源循環(huán)利用的方式引起了業(yè)界廣泛的關(guān)注，也引發(fā)了人們對于動力電池回收再利用技術(shù)的討論。
隨著全球石油儲量的日益耗盡和環(huán)境的不斷惡化，新能源汽車將成為未來汽車的發(fā)展方向。鋰離子、鎳氫等動力電池以其高比能、長壽命、適合大電流放電、無污染等優(yōu)異的綜合性能異軍突起，成為新能源電動汽車首選的一種綠色動力源。
但與此同時，一些問題也日益顯現(xiàn)：如鎳、鈷、稀土的資源瓶頸問題，以及報廢動力電池的環(huán)境污染問題等。
據(jù)統(tǒng)計，我國2010年電池行業(yè)消耗金屬鎳約23000噸，金屬鈷約4000噸，混合稀土金屬約8000噸，動力電池的平均壽命約為3~8年，大量失效的動力電池引發(fā)的資源短缺和環(huán)境問題日益嚴重。
環(huán)境效益顯著
作為動力電池的主要有價金屬鎳、鈷、稀土等的市場價不斷攀升，將嚴重影響動力電池的制造成本。以鎳氫動力電池為例，廢舊鎳氫動力電池中鎳含量為30%~50%，鈷含量為2%~5%，稀土含量為5%~10%，具有很高的回收經(jīng)濟價值。動力電池產(chǎn)品的型號規(guī)格統(tǒng)一、組分含量穩(wěn)定、應(yīng)用市場易于管理，這些都為其回收再利用提供了非常便利的條件。
可以預(yù)見，在未來，動力電池回收循環(huán)利用將成為新興產(chǎn)業(yè)，失效動力電池的回收與再生不僅可以帶來巨大的環(huán)境效益，同時也將帶來可觀的經(jīng)濟效益與社會效益。這不僅能有效控制電池成本，更可以為混合動力汽車的普及起到正向的積極效應(yīng)。
鎳氫動力電池中使用的稀土資源以鑭、鈰、鐠、釹等混合稀土金屬為主，存在形式是與鎳、鈷、錳等金屬通過熔融形成儲氫合金負極活性材料。由此可以看出，鎳氫電池中化學(xué)成分非常復(fù)雜，相比其他電池如鎳鎘電池而言，其回收分離的難度大得多。
本田和日本重化學(xué)工業(yè)株式會社共同開發(fā)了鎳氫電池回收量產(chǎn)工藝，從失效產(chǎn)品里面提取混合稀土氧化物，進一步熔鹽電解為可直接用于制備鎳氫電池負極材料的混合稀土金屬。這一方式相比從礦山開采的稀土更具有成本和組分優(yōu)勢。此外，通過熔鹽電解獲得混合稀土進行直接應(yīng)用，也避免了進行復(fù)雜的稀土分離提純，減短了傳統(tǒng)回收工藝流程。這種循環(huán)再利用的處理模式將成為今后處理電子電器廢棄物的主要回收模式。
國內(nèi)的“空白區(qū)”
目前，國內(nèi)鎳氫動力電池市場尚未形成氣候，產(chǎn)銷量不大，失效電池的數(shù)量不多，針對鎳氫動力電池的回收也處于技術(shù)研究階段。而普通民用電池的回收則由于環(huán)保意識薄弱、回收體系不健全，使得目前國內(nèi)整體回收比例不到2%，絕大多數(shù)普通民用廢舊電池被消費者和生活垃圾一起丟棄，沒有進行回收處理。
此外，普通民用電池品種繁多，包括一次堿錳電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等，加大了回收后分選處理的難度。同一品種電池的型號規(guī)格以及成分含量也有很大的出入，這進一步加大了回收難度。此外，若要再利用到電池制造，由于電池材料對雜質(zhì)含量的控制、批次穩(wěn)定性以及一致性的要求非常高，很難形成大規(guī)模的回收再利用產(chǎn)業(yè)鏈。
國內(nèi)一些回收處理廢舊電池的企業(yè)，處理鎳氫電池的技術(shù)路線一般都是通過濕法冶金生產(chǎn)硫酸鎳、氯化鈷，或者對其進一步加工成附加值較高的超細鎳粉、鈷粉、覆鈷球鎳、三元材料前軀體等產(chǎn)品，而稀土雖然能夠以純度較高的稀土復(fù)鹽，但由于混合稀土復(fù)鹽需進一步提煉，導(dǎo)致銷售價格較低，大部分都處于囤積狀態(tài)。而集中于江西、江蘇和山東的稀土回收企業(yè)，主要從事稀土磁性材料的回收業(yè)務(wù)，分離出稀土氧化物后，進一步冶煉為金屬。目前國內(nèi)尚無真正的電池稀土回收企業(yè)。
南開大學(xué)曾經(jīng)研發(fā)出負極稀土儲氫合金粉再生技術(shù)，將收集的儲氫合金廢料經(jīng)過一定預(yù)處理，除去廢料中的有害雜質(zhì)，同時添加一定的有價金屬，然后進行真空熔煉，直接得到鎳氫電池制造所需的合格儲氫合金。此生產(chǎn)工藝方法簡單，安全可靠，無污染，而且合金元素回收利用率高、成本低。但是這種儲氫合金廢料回收對原料的要求高，得到的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，產(chǎn)品性能與原合金性能仍有一定的差異，故而這種回收方法受到一定的限制。
先進儲能材料國家工程研究中心近年來也對鎳氫動力電池中稀土回收再利用技術(shù)開展了一系列的研究，研究思路是將失效的鎳氫動力電池處理制備成為負極儲氫合金材料，可重新應(yīng)用到鎳氫動力電池的生產(chǎn)，已申請發(fā)明專利兩項。該回收再利用技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用，可以降低鎳氫動力電池的生產(chǎn)成本，對國內(nèi)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到積極的推動作用。