Zamerajte sa na priemyselný reťazec: ako recyklovať lítium-iónové batérie?
2.1. Politika sa zlepšuje a hlavnými obmedzeniami sú štandard a cena
In December 2016, the Ministry of Industry and Information Technology announced the "Interim Measures for the Administration of Recycling and Utilization of Power Batteries for New Energy Vehicles" (draft for comments), which clarified that automobile production companies should assume the main responsibility for the recycling and utilization of power batteries. The Extended Producer Responsibility System (EPR) refers to extending the responsibility of the producer to the entire life cycle of the product, especially the post-consumer recycling and recycling stage, requiring the producer to take responsibility for the entire life cycle of the product, and to integrate production and production. The recycling is connected in series to improve the recycling rate.
In July 2018, seven departments including the Ministry of Industry and Information Technology and the Ministry of Science and Technology jointly issued the "Notice on Doing a Good Job in the Pilot Work of Recycling and Utilizing Power Batteries for New Energy Vehicles", and decided to launch the pilot program in the Beijing-Tianjin-Hebei region, Shanxi, Shanghai, Jiangsu, Zhejiang, Anhui, Guangdong, etc. 17 regions and my country's iron towers have carried out pilot work on the recycling of new energy vehicle power batteries, and determined the corresponding goals and tasks of each pilot region, which will help to establish a relatively centralized and cross-regional recycling system. With the successive introduction of relevant policies, the power lithium-ion battery recycling system will also be accelerated to improve. The launch of the pilot work of power lithium-ion battery recycling marks that my country's power lithium-ion battery recycling has entered a stage of large-scale implementation.
In July 2020, the Ministry of Industry and Information Technology announced the "Key Points for Energy Conservation and Comprehensive Utilization of Work in 2020", requiring to promote the construction of a new energy vehicle power battery recycling system; to carry out in-depth pilot work, and to accelerate the exploration and promotion of a recycling market with strong technical economy and environmental friendliness To develop a new energy vehicle model, cultivate a group of backbone companies for power battery recycling; research and formulate the "Administrative Measures for the Echelon Utilization of New Energy Vehicle Power Batteries", and establish a product evaluation mechanism for echelon utilization; ", improve regulations, and urge companies to speed up the fulfillment of traceability and recycling responsibilities. The improvement of the evaluation mechanism and laws and regulations of the power lithium-ion battery recycling system indicates that the framework of my country's power lithium-ion battery recycling system is becoming more and more mature.
Hoci sa dizajn najvyššej{0}}úrovne postupne zlepšuje, súčasnú recykláciu lítium-iónových batérií-iónov obmedzujú nasledujúce tri problémy, čo sťažuje vývoj politiky:
1. Štandard merania zostatkovej hodnoty batérie je ťažké odhadnúť: kapacita batérie výkonovej lítium{1}}iónovej batérie sa bude postupne znižovať počas procesu cyklického nabíjania a vybíjania, a keď vybitie klesne pod 80 percent , dosiahne dôchodkový stav. V súčasnosti má SOH (--zdravotný stav) výkonovej lítium{5}}iónovej batérie mnoho významov, vrátane významu podľa poklesu kapacity, významu zostávajúceho čísla cyklov podľa zostávajúcej kapacity vybíjania a význam podľa vnútorného odporu. Politici majú preto určité ťažkosti so štandardným určovaním zostatkovej hodnoty napájacích lítium-iónových batérií.
2. Kolísanie cien kovov ovplyvňuje ekonomiku recyklácie materiálov: kolísanie cien kovov v konečnom dôsledku určia zisky a straty na trhu s recykláciou výkonných lítium{1}iónových batérií a ceny kovov ovplyvňujú komplexné faktory, ako je ponuka zdrojov, technologický pokrok a nadväzujúce trhy. Výrobný cyklus, takže ceny kovov sú rozhodujúcim faktorom na trhu-poháňanej recyklácie lítium-iónových-batérií, ktorá ovplyvňuje nielen obchodný model napájacích lítium-iónových-batérií, ale ovplyvňuje aj účinnosť formulovania a implementácie politiky.
3. Technické normy pre kaskádové využitie: Dôležitou metódou recyklácie lítium-železofosfátových batérií je kaskádové využitie. Faktory, ako sú metódy kaskádového využitia a bezpečnosť, sužujú formuláciu noriem. Príliš vysoké štandardy spôsobia zmenšenie trhu s kaskádovým využitím. Neprispieva to k dlhodobému-rozvoju trhu s využitím echelonov.
Preto je potrebné tieto problémy priebežne sumarizovať a získavať spätnú väzbu v praxi, aby sa ďalej zlepšovali politické štandardy a obchodné modely.
2.2. Recyklačné kanály a spôsoby recyklácie lítium-iónových batérií
V procese recyklácie napájacích lítium{0}}iónových batérií sú rôzni účastníci a recyklačné cesty. Je to spôsobené najmä rozdielmi v spôsoboch predaja, formách použitia a vlastníctva medzi rôznymi napájacími lítium-iónovými batériami. V súčasnosti v mojej krajine medzi kanály recyklácie lítium-iónových batérií patria najmä malé recyklačné spoločnosti, profesionálne recyklačné spoločnosti a vládne recyklačné strediská. V posledných rokoch moja krajina vydala príslušné technické normy na demontáž a recykláciu napájacích lítium-iónových batérií:
Pokiaľ ide o spôsoby recyklácie batérií vo vyspelých krajinách v Európe a Spojených štátoch, výrobcovia napájacích lítium{0}}iónových batérií často preberajú dôležitú zodpovednosť za recykláciu batérií, zatiaľ čo výrobcovia elektrických vozidiel a lízingové spoločnosti batérií medzi zúčastnenými subjektmi zohrávajú úlohu v spolupráci s výrobcami lítium-iónových-batérií pri recyklácii. Podľa rozdielu medzi účastníkmi na ceste recyklácie lítium-iónových batérií od spotrebiteľov k výrobcom napájacích lítium-iónových batérií ju možno teoreticky rozdeliť do troch ciest recyklácie.
Prvou cestou recyklácie je recyklácia odpadovej energie lítium{0}}iónových batérií prostredníctvom predajcov elektrických vozidiel; druhou cestou recyklácie je recyklácia prostredníctvom spoločností prenajímajúcich batérie a plytvanie energiou lítium-iónových batérií nakoniec prúdi k napájaniu výrobcov lítium-iónových batérií dvoma vyššie uvedenými spôsobmi recyklácie (Niektorí výrobcovia môžu tiež spoločne vytvoriť aliancia výrobcov) na recykláciu; tretia recyklačná cesta nakoniec vedie k-recyklačným spoločnostiam tretích strán, ale-recyklačné spoločnosti tretích strán sa spoliehajú na samostatné{5}}zavedené predajne napájacích lítium-iónových batérií-.
Konkrétne podľa vyššie uvedených troch recyklačných ciest, s odkazom na teóriu reverznej logistiky, je možné stanoviť rôzne režimy recyklácie lítium{0}}iónových batérií. Režim recyklácie výrobcov napájacích lítium{1}}iónových batérií zastúpených Japonskom (vrátane predajcov elektrických vozidiel a spoločností prenajímajúcich batérie) a režim recyklácie priemyselných aliancií zastúpených európskymi a americkými krajinami (napájacie lítium-iónové batérie výrobcovia batérií spoločne vytvoria recyklačnú alianciu) A režim recyklácie- tretej strany. Pokiaľ ide o rôzne typy spoločností, vzhľadom na rozdiely v súčasnej situácii spoločnosti by sa mali zvoliť rôzne spôsoby recyklačnej cesty podľa skutočnej situácie, aby sa maximalizovali výhody.
2.2.1. Kaskádové využitie a regenerácia kovov lítium-železofosfátových batérií
Po recyklácii lítium-železofosfátových batérií existujú dva hlavné spôsoby využitia: kaskádové využitie a demontážna recyklácia. Tieto dve metódy sa navzájom nevylučujú, ale dopĺňajú. Kaskádové využitie použitých batérií sa vzťahuje na proces, v ktorom sa napájacie lítium{0}}iónové batérie môžu naďalej používať vo vhodných pracovných polohách opravou, opätovnou montážou alebo prerobením, keď dosiahnu plánovanú životnosť, a tento proces je vo všeobecnosti aplikácie rovnakej úrovne alebo nižšej úrovne. formulár.
The dismantling and recycling of used batteries mainly refers to the dismantling of used batteries through chemical, physical or biological means and recycling of the available resources. In February 2017, the "Interim Measures for the Administration of Recycling and Utilization of New Energy Vehicle Power Batteries" issued by the state mentioned that battery production companies are encouraged to cooperate with comprehensive utilization companies. Carry out multi-level and multi-purpose rational utilization of waste power batteries.
Odpadová lítium-železofosfátová napájacia lítium{0}}iónová batéria sa najskôr recykluje v kaskáde a potom sa demontuje a recykluje, čím sa maximalizuje hodnota batérie po vyradení z prevádzky. Výkon výkonovej lítium-iónovej batérie sa zníži so zvyšujúcim sa počtom použití, ale keď výkonová lítium{2}}iónová batéria nemôže spĺňať štandard používania elektrických vozidiel a je vyradená, jej výkon (kapacita batérie) často klesne iba na 80 percent pôvodného výkonu. Keď sa výkon batérie stále udržiava na 80 percentách -20 percent , vyradené napájacie lítium{7}}iónové batérie možno použiť v oblasti elektrických vozidiel s nízkou spotrebou energie, skladovania energie v sieti a skladovania energie v domácnostiach následne po príslušnom testovaní a hodnotení. A keď výkon batérie klesne na 20 percent, možno ju vyradiť.
Za súčasných podmienok stále existujú veľké ťažkosti v technológii a na trhu s kaskádovým využitím vyradených lítium-iónových{0}}batérií.
(1) Z technického hľadiska sa napájacie lítium-iónové batérie a batérie na ukladanie energie riadia odlišnými technickými normami a oblasť skladovania energie má vysoké požiadavky na teplotný výkon batérií, zatiaľ čo čiastočne vyradené lítium{{ 2}}iónové batérie nemusia spĺňať požiadavky na používanie batérií na ukladanie energie. Vytvorenie modelu predpovede životnosti batérie založeného na analýze mechanizmu poklesu kapacity nie je dokonalé, čo vedie k ťažkostiam pri hodnotení a zisťovaní gradientového využitia vyradených lítium-iónových batérií.
(2) From the market point of view, the establishment of a reverse logistics system for cascade utilization is more complicated, and there are many links involved. It is more complicated than direct physical, chemical, and biological dismantling and recycling, and consumers' psychological acceptance of cascade utilization batteries is relatively high. Low.
V porovnaní s echelónovým využívaním je demontáž a recyklácia vyradených lítium{0}}iónových batérií relatívne vyspelá. Technológia spracovania odpadových lítium{1}}iónových batérií sa dá rozdeliť na fyzikálne, biologické a chemické metódy; fyzikálne metódy zahŕňajú drvenie, flotáciu a mechanické mletie, ale účinnosť separácie je extrémne nízka a získavanie cenných kovov si vo všeobecnosti vyžaduje-následný proces úpravy; Biologické metódy využívajú mikrobiálny katabolizmus na dosiahnutie selektívneho lúhovania a získavania kovových iónov, ale biologické metódy sú v podstate stále na úrovni laboratórneho výskumu a majú určitý odstup od veľkých-aplikácií.
Hlavné metódy demontáže a recyklácie sú v podstate chemické metódy, vrátane troch procesov spracovania, požiarneho spracovania, mokrého spracovania a opravy a regenerácie elektród. Spracovanie ohňom je relatívne primárna metóda spracovania odpadu. Dôležitým princípom je, že vysokoteplotné spálenie batérie po rozobraní alebo rozdrvení spôsobí, že organická hmota v batérii sa oxidačne rozloží a kovové prvky v materiáloch elektród a obalových materiáloch sa premenia na stabilné oxidy kovov. Potom separujte a recyklujte. Existuje mnoho súvisiacich výskumov o technológii mokrého spracovania. Dôležitým princípom je použitie roztoku kyseliny a alkalického roztoku na rozpustenie materiálu elektródy a následné oddelenie a čistenie každého prvku v kvapalnej fáze. Proces opravy a regenerácie elektród je proces úpravy, ktorý sa objavil v posledných rokoch. Materiály elektród v odpadových lítium{1}}iónových batériách sa rozoberú a oddelia a spracujú sa pomocou metód elektrochemickej alebo fyzikálnej chémie, aby sa obnovila ich poškodená štruktúra a elektrochemický výkon, aby sa materiál mohol znova použiť alebo ako prekurzor na prípravu nových elektródových materiálov.
2.2.2. Regenerácia katódového materiálu a regenerácia ternárnej batérie
V súčasnosti sa technický spôsob získavania a regenerácie ternárneho katódového materiálu delí najmä na tieto dve formy:
Fyzická oprava a regenerácia. Pre ternárne katódové materiály, ktoré strácajú iba aktívny lítiový prvok, sa lítiový prvok priamo pridáva a opravuje a regeneruje vysokoteplotným spekaním; pre katódové materiály so závažným rozpadom kapacity a zmenami povrchovej kryštálovej štruktúry sa vykonáva hydrotermálne spracovanie a krátkodobé -vysoko{2}}teplotné spekanie. regenerácia;
Existujú tri hlavné metódy metalurgickej recyklácie: oheň, mokré a biologické lúhovanie. Spomedzi nich má požiarna metóda vysokú spotrebu energie, stratu cenných zložiek a vznik toxických a škodlivých plynov; metóda biologického lúhovania má slabý liečebný účinok, dlhý cyklus a ťažkosti s kultiváciou baktérií; naproti tomu mokrá metóda má vysokú účinnosť a spoľahlivú prevádzku. , nízka spotreba energie, žiadne toxické a škodlivé plyny a ďalšie výhody, takže aplikácia je bežnejšia.
2.3. Kameň z iných hôr, režim recyklácie lítium{2}}iónovej batérie v zámorí
2.3.1. Spojené štáty americké: Správne zákony o recyklácii batérií a popularizácia poznatkov o recyklácii
Zákony o recyklácii použitých batérií v Spojených štátoch sú správne a systém príslušných zákonov zahŕňa federálnu, štátnu a miestnu úroveň. Tieto tri úrovne zákonov sa navzájom dopĺňajú a regulujú, vďaka čomu je právny systém recyklácie batérií v USA dokonalý, komplexný a špecifický.
Na federálnej úrovni vláda reguluje výrobcov batérií a spoločnosti na recykláciu použitých batérií vydávaním licencií.
At the state level, most states have adopted battery recycling regulations proposed by the Battery Council International (BCI) to guide retailers and consumers by participating in pricing mechanisms for used battery recycling. For example, the New York State Rechargeable Battery Act and the California Rechargeable Battery Recycling Act require rechargeable battery retailers to recycle consumers' disposable rechargeable batteries at no charge.
Na miestnej úrovni väčšina miest v Spojených štátoch prijala nariadenia o recyklácii elektrických batérií, aby sa znížili environmentálne riziká použitých batérií. Americká Medzinárodná rada pre batérie uzákonila zákon Battery Product Stewardship Act, ktorý vytvoril systém záloh na recykláciu batérií s cieľom povzbudiť spotrebiteľov, aby zbierali a vracali použité batérie.
There are many institutions in the United States to popularize the recycling knowledge of used batteries, and the national recycling awareness is generally strong. Take the National Battery Council International (BCI) as an example. As an authoritative third-party organization for battery recycling, the organization not only coordinates battery recycling in various states, but also details the popularization of battery recycling classification process and specifications. . BCI has a large number of documents and pictures on its official website to guide the battery recycling of individuals and companies, and, due to the different recycling methods of lead-acid batteries and lithium-ion batteries, BCI's process guidance even includes guidance for individuals and companies in recycling batteries. The distinction between lead-acid batteries and lithium-ion batteries.
2.3.2. EÚ: Systém zodpovednosti výrobcov plus systém aliancie
Európska únia bola prvým regiónom, ktorý sa zameral na recykláciu batérií a prijal opatrenia. V roku 1991 bola zavedená smernica o batériách a akumulátoroch obsahujúcich určité nebezpečné látky, ktorá stanovila, že tieto batérie by sa mali recyklovať oddelene. EÚ začala s recykláciou 3C batérií a olovených-kyselinových batérií už od začiatku a nazbierala množstvo relevantných skúseností. V roku 2006 bola zavedená politika spracovania a recyklácie použitých batérií (2006/66/ES) a bol vytvorený podporný systém (systém rozšírenej zodpovednosti výrobcu), v ktorom spoločnosti vyrábajúce lítium-iónové batérie boli zodpovedné za hlavné telo recyklácie. Medzi nimi je v Nemecku jednoznačne zdrojom sily vedomie zodpovednosti výrobcov a deľba práce pri recyklácii. Dôraz na recykláciu napájacích lítium{7}}iónových batérií umožnil Nemecku dosiahnuť pozoruhodné úspechy v právnom systéme, rozdelení zodpovednosti a technických spôsoboch recyklácie batérií.
The integration of responsibility, obligation and law is the foundation of Germany's complete power lithium-ion battery recycling system. The German government has promulgated the Recycling Act in accordance with directives such as the Waste Framework Directive (Directive2008/98/EC), the Battery Recycling Directive (Directive2006/66/EC), and the End-of-Life Vehicle Directive (Directive2000/53/EC). , "Battery Recycling Law", "Scrap Vehicle Recycling Law" and a series of relevant recycling laws.
V rámci obmedzení príslušného právneho rámca má systém recyklácie použitých batérií v Nemecku jasnú deľbu práce. Výrobcovia, spotrebitelia a recyklátori v priemyselnom reťazci majú zodpovedajúce zodpovednosti a povinnosti. Batérie vyrábané alebo dovážané výrobcami batérií musia byť registrované u vlády, následní distribútori sú zodpovední za vybudovanie siete na recykláciu batérií a používatelia sú tiež povinní vrátiť použité batérie príslušným recyklačným agentúram.
In addition, Germany places great emphasis on the "extended producer responsibility system" in power recovery. For example, Volkswagen, BMW and other new energy vehicle manufacturers actively recycle used batteries. Among them, BMW is committed to realizing the power lithium-ion battery value chain by establishing an industrial closed loop. In this value chain, from battery production raw materials, battery research and development, battery production, battery installation, to battery recycling to obtain valuable battery production raw materials , forming a closed loop to maximize the value of power lithium-ion batteries.
At the same time, BMW has also cooperated with Umicore, Vattenfall, Bosch, NextEra, etc. to explore the cascade utilization of retired power lithium-ion batteries in energy storage systems. BMW has successfully achieved energy storage grid stabilization by using the waste power lithium-ion batteries of the BMW i3 and MINIE prototypes. A total of 700 BMW i3 batteries are stored at its energy storage yard at the BMW Group's Leipzig plant, demonstrating that at the end of a car's battery life, profits can be made by giving the batteries a second life (as part of a sustainable energy model) .
2.3.3. Japan: Recycling mode of power lithium-ion battery under the development of "preparing for a rainy day"
Japonsko, ovplyvnené nedostatkom surovín, je svetovým lídrom v recyklácii použitých batérií. Recyklácia batérií v Japonsku
