动力电池回收再利用前景可期(储能前沿系列报道六)

日前，本田公司在全球率先建立了混合动力汽车镍氢电池循环利用机制，将提取于混合动力汽车镍氢电池中的稀土作为镍氢电池材料投入实际应用。本田公司的这一稀土资源循环利用的方式引起了业界广泛的关注，也引发了人们对于动力电池回收再利用技术的讨论。 随着全球石油储量的日益耗尽和环境的不断恶化，江南网页版登录入口官网下载 将成为未来汽车的发展方向。锂离子、镍氢等动力电池以其高比能、长寿命、适合大电流放电、无污染等优异的综合性能异军突起，成为新能源电动汽车首选的一种绿色动力源。但与此同时，一些问题也日益显现：如镍、钴、稀土的资源瓶颈问题，以及报废动力电池的环境污染问题等。 据统计，我国2010 年电池行业消耗金属镍约23000 吨，金属钴约4000 吨，混合稀土金属约8000 吨，动力电池的平均寿命约为3-8 年，大量失效的动力电池引发的资源短缺和环境问题日益严重。 环境效益显著作为动力电池的主要有价金属镍、钴、稀土等的市场价不断攀升，将严重影响动力电池的制造成本。以镍氢动力电池为例，废旧镍氢动力电池中镍含量为30%-50%，钴含量为2%-5%，稀土含量为5%-10%，具有很高的回收经济价值。动力电池产品的型号规格统一、组分含量稳定、应用市场易于管理，这些都为其回收再利用提供了非常便利的条件。可以预见，在未来，动力电池回收循环利用将成为新兴产业，失效动力电池的回收与再生不仅可以带来巨大的环境效益，同时也将带来可观的经济效益与社会效益。这不仅能有效控制电池成本，更可以为混合动力汽车的普及起到正向的积极效应。 镍氢动力电池中使用的稀土资源以镧、铈、镨、钕等混合稀土金属为主，存在形式是与镍、钴、锰等金属通过熔融形成储氢合金负极活性材料。由此可以看出，镍氢电池中化学成分非常复杂，相比其他电池如镍镉电池而言，其回收分离的难度大得多。 本田和日本重化学工业株式会社共同开发了镍氢电池回收量产工艺，从失效产品里面提取混合稀土氧化物，进一步熔盐电解为可直接用于制备镍氢电池负极材料的混合稀土金属。这一方式相比从矿山开采的稀土更具有成本和组分优势。 此外，通过熔盐电解获得混合稀土进行直接应用，也避免了进行复杂的稀土分离提纯，减短了传统回收工艺流程。这种循环再利用的处理模式将成为今后处理电子电器废弃物的主要回收模式。 国内的“空白区” 目前，国内镍氢动力电池市场尚未形成气候，产销量不大，失效电池的数量不多，针对镍氢动力电池的回收也处于技术研究阶段。而普通民用电池的回收则由于环保意识薄弱、回收体系不健全，使得目前国内整体回收比例不到2%，绝大多数普通民用废旧电池被消费者和生活垃圾一起丢弃，没有进行回收处理。 此外，普通民用电池品种繁多，包括一次碱锰电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等，加大了回收后分选处理的难度。同一品种电池的型号规格以及成分含量也有很大的出入，这进一步加大了回收难度。此外若要再利用到电池制造，由于电池材料对杂质含量的控制、批次稳定性以及一致性的要求都非常高，也很难形成大规模的回收再利用产业链。 国内一些回收处理废旧电池的企业，处理镍氢电池的技术路线一般都是通过湿法冶金生产硫酸镍、氯化钴，或者对其进一步加工成附加值较高的超细镍粉、钴粉、覆钴球镍、三元材料前躯体等产品，而稀土虽然能够以纯度较高的稀土复盐回收，但由于混合稀土复盐需进一步提炼，导致销售价格较低，大部分都处于囤积状态。而集中于江西、江苏和山东的稀土回收企业，主要从事稀土磁性材料的回收业务，分离出稀土氧化物后，进一步冶炼为金属。目前国内尚无真正的电池稀土回收企业。 南开大学曾经研发出负极稀土储氢合金粉再生技术，将收集的储氢合金废料经过一定预处理，除去废料中的有害杂质，同时添加一定的有价金属，然后进行真空熔炼，直接得到镍氢电池制造所需的合格储氢合金。此生产工艺方法简单安全可靠，无污染，而且合金元素回收利用率高、成本低。但是这种储氢合金废料回收对原料的要求高，得到的产品质量不稳定，产品杂质含量高，产品性能与原合金性能仍有一定的差异，故而这种回收方法受到一定的限制。 先进储能材料国家工程研究中心近年来也对镍氢动力电池中稀土回收再利用技术开展了一系列的研究，研究思路是将失效的镍氢动力电池处理制备成为负极储氢合金材料，可重新应用到镍氢动力电池的生产，已申请发明专利两项。该回收再利用技术的规模应用，可以降低镍氢动力电池的生产成本，对国内混合动力汽车产业的发展将起到积极的推动作用。（作者系先进储能材料国家工程研究中心电池材料研发部负责人）