第四十二期院士讲堂：如何让退役动力电池变废为宝？徐政和院士解码新能源电池回收

9月23日,第42期院士讲堂《新能源电池回收现状与挑战》在人才公园求贤阁开讲。中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士徐政和系统介绍了“双碳”战略下动力电池回收的现状与挑战。

此次讲堂活动由南山区委组织部(区人才工作局)主办,华润置地城市运营管理(深圳)有限公司承办。南山区人才工作局负责人,区“两代表一委员”,来自高校、企业的高层次人才以及市民听众近200人现场聆听了本次讲堂。

讲堂回顾

动力电池进入千家万户,回收势在必行

讲堂开讲不久,徐政和院士就分享了一组数据——2022年,中国新能源汽车销量688.7万辆,同比增长93.4%。2023年上半年,中国累计动力电池产量293.6GWh,装车量152.1GWh,同比增长38.1%。

在动力电池高速发展的背景下,徐政和院士认为,结合国家能源安全以及实现“双碳”目标,动力电池回收的重要性体现在两个方面。

一方面,是资源循环利用。“从资源角度,为了保证资源安全,电池回收势在必行。”徐政和院士表示,布局锂、钴、镍等关键资源,建立一个电池生产和回收的循环体系,通过电池回收及电池材料生产,可从根本上影响全球的资源可持续发展。

另一方面,是环境污染的考量。徐政和院士提醒,废旧电池热稳定性差,同时含有大量的钴、镍、锰等重金属,以及含氟电解液等有毒有机组分。“从环境角度看,为了避免环境污染问题,电池回收同样是势在必行。”

回收困难重重,工艺存在瓶颈

面对退役动力电池,目前国内外的研究现状如何?徐政和院士以动力锂电池为例,详细介绍了它的全生命周期价值链,以及回收工艺。

徐政和院士介绍,退役后的废电池,经预处理后采用火法冶金、湿法冶金、直接修复再生等手段进行回收再生,实现闭路循环利用。

火法冶金无需复杂的预处理工序,可以将合适尺寸的废电池直接投入熔炼炉中进行高温熔炼;湿法冶金需要进行放电、机械破碎、分筛等预处理,以获取黑粉;直接再生工艺需要更复杂的预处理工序,以获取高纯正极废料。

在回收过程中,退役动力电池普遍需经过放电、拆解、破碎、分选、有价金属回收、材料再生六大步骤。然而,在这些步骤过程中,回收率低、药剂消耗大、二次污染风险等问题,同样阻碍了退役动力电池回收产业的发展。

攻克回收难题,另辟蹊径“化繁为简”

如何克服这些问题,推动退役动力电池顺利完成回收?

徐政和院士分析,这其中存在关键挑战与机遇:安全、高效、可控的规模化放电技术;适用多种电池的高效智能拆解;退役电池高效安全破碎;低成本、绿色高效活性材料再生等。

徐政和院士在讲堂现场详细分享了他和团队的最新研究——可控闪碎技术。

“采用可控闪碎技术实现了一步法破碎,为后续流程提供优质原料,简化了后续回收工艺。”徐政和院士介绍。

相较传统破碎技术,可控闪碎技术拥有六大优势:无需放电环节;无需多级破碎;充分利用电池残余能量;电解液无害集中处理;电池种类、尺寸适用性广;破碎产物分散性好,有利于后续分离。

同时,徐政和院士也在研究破碎退役动力电池后,如何进行更高效的筛分及回收。这其中还包括了微波焙烧强化黑粉浮选分离、磷酸铁锂直接修复、负极石墨修复等前沿技术。

徐政和院士的精彩讲堂赢得在场听众的热烈掌声。在随后的互动环节,徐院士对市民们的提问进行了耐心解答。

为推广绿色环保理念,此次讲堂还增设了现场展示,安排工作人员详细讲解,为市民朋友科普锂电池的回收过程。

现场交流

院士寄语

徐政和院士与嘉宾合影

锂电池回收科普展