Zaměřte se na průmyslový řetězec: jak recyklovat lithium-iontové baterie?
2.1. Politika se zlepšuje a základními omezeními jsou standard 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.
Přestože se design nejvyšší{0}}úrovně postupně zlepšuje, současná recyklace lithium-iontových baterií je omezena následujícími třemi problémy, což ztěžuje vytváření zásad:
1. Standard měření zbytkové hodnoty baterie je obtížné odhadnout: kapacita baterie výkonové lithium-iontové baterie se během procesu cyklického nabíjení a vybíjení bude postupně snižovat, a když vybíjení klesne pod 80 procent , dosáhne důchodového stavu. V současnosti má SOH (--zdravotní stav) výkonové lithium-iontové baterie mnoho významů, včetně významu podle poklesu kapacity, významu zbývajícího čísla cyklů podle zbývající kapacity vybíjení a význam podle vnitřního odporu. Politici mají proto určité potíže se standardním stanovením zbytkové hodnoty napájecích lithium-iontových baterií.
2. Kolísání cen kovů ovlivňuje ekonomiku recyklace materiálů: kolísání cen kovů v konečném důsledku určí zisk a ztrátu na trhu s recyklací výkonných lithium-iontových baterií a ceny kovů ovlivňují komplexní faktory, jako je nabídka zdrojů, technologický pokrok a navazující trhy. Výrobní cyklus, takže ceny kovů jsou rozhodujícím faktorem na trhu-poháněnou recyklaci lithium-iontových baterií-, která ovlivňuje nejen obchodní model napájecích lithium-iontových baterií, ale také ovlivňuje účinnost formulování a provádění politiky.
3. Technické normy pro kaskádové využití: Důležitou metodou recyklace lithium-železofosfátových baterií je kaskádové využití. Faktory, jako jsou metody kaskádového využití a bezpečnost, sužovaly formulaci norem. Příliš vysoké standardy způsobí, že se trh s kaskádovým využitím zmenší. Nepřispívá to k dlouhodobému-rozvoji trhu s využitím etalonů.
Proto je nutné tyto problémy průběžně shrnovat a získávat zpětnou vazbu v praxi, aby se dále zlepšovaly standardy politik a obchodní modely.
2.2. Recyklační kanály a způsoby recyklace lithium-iontových baterií
V procesu recyklace lithium-iontových baterií jsou různí účastníci a recyklační cesty. Důvodem jsou především rozdíly v prodejních metodách, formách použití a vlastnictví mezi různými napájecími lithium-iontovými bateriemi. V současné době v mé zemi recyklační kanály pro napájecí lithium-iontové baterie zahrnují hlavně malé recyklační společnosti, profesionální recyklační společnosti a vládní recyklační střediska. S cílem regulovat trh s recyklací napájecích lithium-iontových baterií má země v posledních letech postupně vydala příslušné technické normy pro demontáž a recyklaci napájecích lithium-iontových baterií:
S odkazem na způsoby recyklace baterií ve vyspělých zemích v Evropě a Spojených státech přebírají výrobci lithium{0}}iontových baterií často důležitou odpovědnost za recyklaci baterií, zatímco výrobci elektrických vozidel a leasingové společnosti baterií mezi zúčastněnými subjekty hrají roli. ve spolupráci s výrobci power lithium-iontových baterií při recyklaci. Podle rozdílu účastníků na cestě recyklace power lithium-iontových baterií od spotřebitelů k výrobcům power lithium-iontových baterií ji lze teoreticky rozdělit do tří recyklačních cest.
První cestou recyklace je recyklace odpadních lithium{0}}iontových baterií prostřednictvím prodejců elektrických vozidel; druhou cestou recyklace je recyklace prostřednictvím společností zabývajících se leasingem baterií a plýtvání energií lithium-iontových baterií nakonec proudí k napájení výrobců lithium-iontových baterií prostřednictvím dvou výše uvedených recyklačních cest (Někteří výrobci mohou také společně vytvořit aliance výrobců) pro recyklaci; třetí recyklační cesta nakonec vede k recyklačním-společnostem třetích stran, ale-třetí strany recyklační společnosti spoléhají na vlastní{5}}zavedené elektrické zásuvky na recyklaci lithium-iontových baterií.
Konkrétně podle výše uvedených tří recyklačních cest, s odkazem na teorii reverzní logistiky, lze stanovit různé režimy recyklace lithium{0}iontových baterií. Režim recyklace výrobců napájecích lithium-iontových baterií zastoupených Japonskem (včetně prodejců elektrických vozidel a společností zabývajících se leasingem baterií) a režim recyklace průmyslových aliancí zastoupených evropskými a americkými zeměmi (power lithium-ion výrobci baterií společně vytvoří recyklační alianci) a režim recyklace třetí-strany. Pokud jde o různé typy společností, kvůli rozdílům v současné situaci společnosti by měly být vybrány různé režimy recyklační cesty podle skutečné situace, aby se maximalizovaly výhody.
2.2.1. Kaskádové využití a regenerace kovů lithium-železo fosfátových baterií
Po recyklaci lithium-železofosfátových baterií existují dva hlavní způsoby využití: kaskádové využití a demontážní recyklace. Tyto dvě metody se vzájemně nevylučují, ale doplňují. Kaskádové využití odpadních baterií se vztahuje k procesu, ve kterém mohou být výkonové lithium{0}}iontové baterie nadále používány ve vhodných pracovních pozicích opravou, přemontováním nebo repasováním, když dosáhnou plánované životnosti, a tento proces je obecně aplikace stejné úrovně nebo nižší verze. formulář.
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.
Odpadní lithium-železofosfátová napájecí lithium-iontová baterie je nejprve recyklována v kaskádě a poté demontována a recyklována, čímž se maximalizuje hodnota baterie po vyřazení z provozu. Výkon výkonové lithium-iontové baterie bude s rostoucím počtem použití slábnout, ale když výkonová lithium-iontová baterie nemůže splňovat standard používání elektrických vozidel a je vyřazena, její výkon (kapacita baterie) často klesne pouze na 80 procent původního výkonu. Když je výkon baterie stále udržován na 80 procentech -20 procentech , lze vyřazené výkonové lithium-iontové baterie používat v oblastech elektrických vozidel s nízkou spotřebou, ukládání energie do sítě a domácího úložiště energie následně po příslušném testování a vyhodnocení. A když výkon baterie klesne na 20 procent, může být vyřazen.
Za současných podmínek stále existují velké potíže v technologii a na trhu kaskádového využití vyřazených lithium{0}iontových baterií.
(1) Z technického hlediska se napájecí lithium-iontové baterie a akumulátory energie řídí odlišnými technickými normami a oblast skladování energie má vysoké požadavky na teplotní výkon baterií, zatímco částečně vyřazené lithium{{ 2}}iontové baterie nemusí splňovat požadavky na použití baterií pro skladování energie. Vytvoření modelu predikce životnosti baterie založeného na analýze mechanismu úbytku kapacity není dokonalé, což má za následek potíže při hodnocení a detekci gradientového využití vyřazených výkonových lithium-iontových baterií.
(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.
Ve srovnání s echalonovým využitím je demontáž a recyklace vyřazených lithium{0}iontových baterií relativně vyspělá. Technologie zpracování odpadních lithium-iontových baterií lze rozdělit na fyzikální, biologické a chemické metody; fyzikální metody zahrnují drticí flotační metodu a metodu mechanického mletí, ale účinnost separace je extrémně nízká a získávání cenných kovů obecně vyžaduje následný-proces úpravy; Biologické metody využívají mikrobiální katabolismus k dosažení selektivního vyplavování a získávání kovových iontů, ale biologické metody jsou v podstatě stále na úrovni laboratorního výzkumu a mají určitý odstup od velko-aplikací.
Hlavními metodami demontáže a recyklace jsou v zásadě chemické metody, včetně tří procesů úpravy, požární úpravy, mokré úpravy a opravy a regenerace elektrod. Požární úprava je relativně primární metodou zpracování odpadu. Důležitým principem je, že vysokoteplotní spálení baterie po rozebrání nebo rozdrcení způsobí, že organická hmota v baterii se oxidativně rozloží a kovové prvky v elektrodových materiálech a obalových materiálech se přemění na stabilní oxidy kovů. Poté separujte a recyklujte. Existuje mnoho souvisejících výzkumů technologie mokrého zpracování. Důležitým principem je použití kyselého roztoku a alkalického roztoku k rozpuštění elektrodového materiálu a poté realizace separace a čištění každého prvku v kapalné fázi. Proces opravy a regenerace elektrody je proces úpravy, který se objevil v posledních letech. Elektrodové materiály v odpadních lithium-iontových bateriích jsou rozebrány a odděleny a ošetřeny metodami elektrochemické nebo fyzikální chemie, aby se obnovila jejich poškozená struktura a elektrochemický výkon, aby bylo možné materiál znovu použít k použití nebo jako prekurzor pro přípravu nových elektrodových materiálů.
2.2.2. Regenerace katodového materiálu a regenerace ternární baterie
V současné době se technická cesta získávání a regenerace ternárního katodového materiálu dělí především na tyto dvě formy:
Fyzická oprava a regenerace. U ternárních katodových materiálů, které ztrácejí pouze aktivní lithiový prvek, se lithiový prvek přímo přidává a opravuje a regeneruje vysokoteplotním slinováním; u katodových materiálů se závažným rozpadem kapacity a změnami povrchové krystalické struktury se provádí hydrotermální zpracování a krátkodobé -vysoko{2}}slinování za vysokých teplot. regenerace;
Existují tři hlavní metody metalurgické recyklace: oheň, mokré a biologické loužení. Mezi nimi má požární metoda vysokou spotřebu energie, ztrátu cenných složek a vznik toxických a škodlivých plynů; metoda biologického vyluhování má špatný léčebný účinek, dlouhý cyklus a potíže s kultivací bakterií; naproti tomu mokrá metoda má vysokou účinnost a spolehlivý provoz. , nízká spotřeba energie, žádné toxické a škodlivé plyny a další výhody, takže aplikace je běžnější.
2.3. Kámen z jiných hor, režim recyklace lithium-iontové baterie v zámoří
2.3.1. Spojené státy americké: Správné zákony o recyklaci baterií a popularizace znalostí o recyklaci
Zákony o recyklaci použitých baterií ve Spojených státech jsou správné a systém příslušných zákonů zahrnuje federální, státní a místní úroveň. Tyto tři úrovně zákonů se vzájemně doplňují a regulují, díky čemuž je právní systém recyklace baterií v USA dokonalý, komplexní a specifický.
Na federální úrovni vláda reguluje výrobce baterií a společnosti na recyklaci odpadních baterií vydáváním licencí.
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 místní úrovni většina měst ve Spojených státech přijala předpisy pro recyklaci elektrických baterií, aby zmírnila environmentální rizika použitých baterií. Americká Mezinárodní rada pro baterie uzákonila zákon Battery Product Stewardship Act, který vytvořil systém záloh na recyklaci baterií s cílem povzbudit spotřebitele, aby sbírali a vraceli použité baterie.
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. EU: Systém odpovědnosti výrobců plus alianční systém
Evropská unie byla prvním regionem, který se zaměřil na recyklaci baterií a přijal opatření. V roce 1991 byla zavedena směrnice o bateriích a akumulátorech obsahujících určité nebezpečné látky, která stanovila, že tyto baterie by měly být recyklovány odděleně. EU začala s recyklací 3C baterií a olověných-kyselinových baterií brzy a nashromáždila mnoho relevantních relevantních zkušeností. V roce 2006 byla zavedena politika nakládání s odpadními bateriemi a jejich recyklace (2006/66/ES) a vytvořen podpůrný systém (systém rozšířené odpovědnosti výrobce), ve kterém byly společnosti vyrábějící lithium-iontové baterie odpovědné za hlavní tělo recyklace. Mezi nimi je v Německu jednoznačně zdrojem síly vědomí odpovědnosti výrobce a dělba práce při recyklaci. Důraz na recyklaci napájecích lithium-iontových baterií umožnil Německu dosáhnout pozoruhodných úspěchů v právním systému, rozdělení odpovědnosti a technických cestách pro recyklaci baterií.
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 souladu s omezeními příslušného právního rámce má systém recyklace odpadních baterií v Německu jasnou dělbu práce. Výrobci, spotřebitelé a recyklátoři v průmyslovém řetězci mají odpovídající odpovědnost a povinnosti. Baterie vyrobené nebo dovezené výrobci baterií musí být registrovány u vlády, následní distributoři jsou odpovědní za vybudování sítě pro recyklaci baterií a uživatelé jsou také povinni vracet použité baterie příslušným recyklačním agenturám.
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, postižené nedostatkem surovin, je světovým lídrem v recyklaci použitých baterií. Recyklace baterií v Japonsku
