浅谈新能源汽车HAWKER蓄电池回收

摘   要：随着蓄电池技术的不断改进，国家对新能源的研究逐步深入，新能源汽车普及程度 大幅提升，但随着时间的增长，新能源汽车的锂电池会有一定程度的损耗，若直接抛弃将会对环境产生较大的污染，在环境保护的需求之下，锂电池回收工艺就显得尤为重要。

关键字：锂电池，回收

随着人们对于环境保护的意识不断的提升，对新能源汽车的需求不断上涨，促使新能源 汽车的发展不断前进，这标志着我国已经开始由汽车大国向着汽车强国发展，但随之而来的问题便是电池的处理；镉镍电池的使用寿命一般为 2 到 3 年，铅酸电池的寿命一般为 3 到 5 年，锂电池的使用寿命一般为 5 到 8 年，电池使用完如何进行处理就显得十分重要，人们对生态环境质量的要求催生出电池回收工艺，并不断促使其发展。

1新能源汽车的发展

1.1 蓄电池的发展历程

18 世纪 80 年代，意大利物理学家、医生伽伐尼在做解剖青蛙实验时，用刀剑触碰剥了  皮的青蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现细小电火花[1]。经过反复实验确认， 他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他将这种电称作“动物电”。18 世纪 90 年代，  意大利物理学家亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·安纳塔西欧·伏打将锌板和银板浸在一定  浓度的盐水里，发现两块金属之间的导线中有电流通过[2]。于是他将多片锌片和银片之间垫  上浸满食盐水的绒布，平叠起来，用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏打用这一现  象成功制成了世界上第一个电池——“福打电堆”也称为“福特电堆”。在1860 年，法国人普朗  泰利用铅作为电极研制出可循环充电的电池，故称其为铅蓄电池，凭借着价格便宜、性能稳  定的优势，直至到现代，铅酸蓄电池还是当先电动车的首选；  1990 年前后，市场逐渐出现  以金属锂作为电极的锂电池，这种电池相比铅酸蓄电池可以储存更大的电量，锂电池首先是  在手机领域进行使用的，随着技术的不断成熟，慢慢称为新能源汽车动力源的首选。蓄电池  发展时间进程见图1。

当前新能源汽车所采用的蓄电池一般分为两类：磷酸铁锂电池和三元锂电池  。磷酸铁  锂电池，是一种正极材料使用磷酸铁锂，负极材料使用碳的锂离子电池，它具有工作电压高、 循环寿命长、成本低、安全性能好、自放电率小、无记忆效应等一系列优势。目前磷酸铁锂  电池在客车、物流车、低速电动车等领域占有不可替代的优势。三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂，负极材料使用石墨的锂电池。相较于磷酸铁锂电池，三元锂电池在能量密度、 功率等方面优势明显，正因此三元锂电池已成了当前纯电动汽车电池的首选[3]。

图1

1.2 新能源车的发展过程

 

随着科技的发展进步以及人们对于环境保护的需要，新能源汽车应运而生。世界上第一 台电动汽车是在 1828 年，首先由匈牙利工程师阿纽什·耶德利克以及他的同伴完成电传动 装置，然后经美国人安德森的改装完成的，该车所采用的电池结构比较简单，无法进行再充电；直至1899年， 德国人波尔舍发明了轮毂电动机替代当时的链条传动， 同步研制 Lohner-Porsche电动车，该车采用了铅酸蓄电池；在 20 世纪上页，由于内燃机的发展，致使 电动汽车暂时退出舞台，在 20 世纪 60 年代左右，由于石油危机人们又重新开始重视新能源汽车；直至 20 世纪 90 年代人们因蓄电池技术的限制，将目光转移至混合动力汽车，其中最具有代表的是PHEV 插电式混合动力和 HEV 混合动力汽车；进入本世纪电池技术有所突破， 电动汽车的续航水平也在按照每年 50 公里的速度进行提升，现代的电动汽车的动力表现已 不输于燃油动力车，甚至有所超越。

2.蓄电池的回收

随着气候变化以及环境恶化日趋严重，新能源汽车逐步进入大家眼帘，当前市场上主流 的新能源汽车主要分为纯电动、混合动力、增程式电动以及燃料电池电动车这四类， 自从 2008 年奥运会以来，新能源汽车得到了大范围推广，2020 年国务院颁布了《新能源汽车产 业发展规划（2021—2035）》，在 2023 年1 月至5 月期间，新能源乘用车累计售销量为184.3 万辆，同比增长 35.9%，新能源汽车市场繁荣的同时也带了十分严峻的问题，当蓄电池的电 池容量衰减至 80%以后，在作为动力电池时就会出现电量充放过快等问题，当新能源汽车报废后，若不进行处理，那么动力电池内部的钴、镍等金属及电解液就会流向大自然，造成环 境污染， 目前蓄电池回收的方式一般分为两种：梯次利用和报废回收。

2.1梯次利用

所谓的梯次利用就是指某一个已经使用过的产品，已经达到原生设计寿命，再通过其他方法使其功能全部或部分恢复继续使用的过程，该过程属于基本同级或降级应用的方式[4]。

通常来讲要想使用梯次利用的方式来处理废旧电池，蓄电池的的衰减程度必须在 20%至

80%之间，在满足这个条件的前提下我们可以将废旧蓄电池降级应用至移动电源、后备电源、 应急电源等储能设备；但是由于不同的蓄电池之间差别较大，不是经过简单的重新组合就可  以使用的，目前来说一般有三种应用场景。第一种是将其降级为电动自行车的蓄电池，目前  我们使用的电动车所使用的一般为铅酸蓄电池，该种电池内含有大量的铅及铅酸等有毒有害  物质，对于大气、水体、自然界都有着较大的污染，破坏生态环境，已经被国家列为危险废  弃物，汽车所使用的锂电池是相对比较环保的替代品，并且废旧锂电池成本较低降级后能够  在价格和使用寿命之间实现一个不错的平衡。第二种是光伏（风能）发电的储能电池，由于  光伏（风能）发电会因为光源和风力的不稳定造成无法持续的供电问题，会因为随机波动性  的问题产生并网及调度的难题，而退役的锂电池既能满足储能需求，又能解决这些难题。第  三种则是应用于直流充电站，这种处理方式需要电池的衰减程度较低。

2.2 报废回收技术

当前我们废旧电池回收技术分为三大类：干法回收、湿法回收以及生物回收。

2.2.1 干法回收

所谓的干法回收是指不通过溶液等媒介，直接实现各类废旧动力电池材料或有价金属的回收，主要方法又可以分为机械分选法和高温冶金法两种。

机械分选法指的就是通过拆解蓄电池，将蓄电池内部物质按照密度以及成分特性，采用破碎、筛分、磁选、精细粉碎等方法来分离出不同物质的材料，这种方法相对比较简单，技 术门槛较低，但是无法回收蓄电池内部的有价金属。

高温冶金法是指通过高温煅烧，将内部的金属进行氧化、还原并分解，再通过冷凝的方式回收低沸点的金属及化合物，最后通过化学反应来回收价值较高的金属。

2.2.2 湿法回收

 

湿法回收是指将蓄电池进行机械分离和粉碎后，通过化学溶剂进行萃取、电解沉积或化学沉积的方法将蓄电池材料及有价金属进行回收。湿法回收需要操作人员具有较高的化学知识，操作难度较大，但是对锂、钴、镍等有价金属的回收率较高，由于湿法回收投入成本不 高，是多数中小规模电池回收公司所采用的方法。

2.2.3 生物回收

生物回收指的是通过利用微生物的生命活动直接从矿石中提取有价金属元素。虽然湿法回收目前已经比较成熟，但是在处理过程中仍然存在一些有害物质的排放，比如在析出金属  离子时会产生大量有毒气体，但如果在酸性条件下把废旧电池固体材料做微生物的培养基， 经过微生物的活动，得到含金属溶液，经过一定的操作实现有价金属的回收。该方式虽然成本低、投入少并且十分环保，但是存在微生物的培养条件较为苛刻，而且周期太长，金属液的产出率较低的缺点。

3结束语

蓄电池回收技术的进步推进了环境保护，目前常用的湿法回收一定程度上改进了废旧电 池的污染，但是在回收金属的过程中还存在产生有毒有害物质的问题，，新能源汽车的动力 电池技术以及废旧电池回收技术都有待进一步提升。