工程技术科学与高技术
退役动力电池循环利用过程中的科学问题与技术创新
访问量:
举办时间:2025-12-12 主办单位:中国科学院老科协
承办单位:中国科学院老科协过程工程所分会
支持单位:退役动力电池循环利用过程中的科学问题与技术创新
目录
主要专家简介:
展开

【简介】

新能源产业快速发展显著增加动力电池需求。然而,动力电池的平均使用寿命为5~8年。预计到2030年,我国将产生超过100万吨的退役动力电池。通过循环利用退役电池,既可以降低其环境风险,又可以回收有价金属,减弱资源供给压力。退役电池处理流程长,涉及回收拆解、梯次利用、再生利用等多个环节。其中,再生利用环节普遍借鉴一次矿物冶炼技术,如火法熔炼和湿法提取等技术。具体来说,在基础研究方面,短流程和绿色回收技术的研究备受关注,如面向锂回收的优先提锂技术,面向回收流程长的共萃技术和直接再生技术等。在应用方面,尽管大部分企业仍采用传统回收路线,但是优先提锂、共萃等技术已有部分得到应用。总体来看,虽然产业发展迅猛,但是由于技术转型慢,仍存在物耗与能耗较高、三废排放强度大等问题,面临巨大挑战。未来,应当从技术研究向基础理论研究转型,针对退役电池特性,关注分子/原子层面深度分离,形成原创理论突破。同时,由于循环利用过程环节多,除主要元素外,还须关注伴生元素行为及过程的二次污染控制,构建数据库,依托机理‒数据双驱动,在单点研究的基础上进行系统集成和全局优化,优化回收体系,助力我国在退役电池行业的持续引领。本次沙龙就退役动力电池在循环利用过程中的科学技术问题和一些政策性问题开展了讨论。

[返回]

【主持人致辞】

[返回]

【领导致辞】

[返回]

【主旨报告】

孙峙:退役动力锂电池高效循环利用产业发展

退役动力锂电池具有资源、环境和安全三重属性。中国是全球最大的动力锂电池生产与消费国,占比超过50%。从退役动力锂电池中回收其中的有价值的金属,可部分替代新电池制作中相应的金属用量,减少一次性资源的消耗,这对该行业的可持续发展具有重要意义。

图片 1.png

图1 锂资源和锂电池产业发展状况

我国高度重视退役锂电池循环利用,近年来出台了多项政策法规,推动了废旧电池循环利用产业发展。当前,影响产业发展的主要因素有:政策法规、市场机制、技术支撑能力。国内基本形成了较全面的法规,支持技术创新和回收体系建设。

图片 2.png

图2 国家近期出台的有关动力锂电池循环回收利用的政策与法规

现在,我国已初步形成了颇具规模的退役锂电池循环利用产业,有5种商业模式运行,涉及156家“白名单”企业,其中梯次利用96家,再生利用60家。国外已开始启动相关计划,但尚未形成相关产业。

中国科学院过程研究所开展了退役锂离子动力电池再利用领域的研究,取得的主要创新与应用进展是,建立了全过程优化的锂电池固废循环利用技术体系,通过元素和组份结合力差异化特征实现物相分离、元素分离,推动全流程清洁生产和碳减排,形成废了锂电池原料‒组元分离‒组分分离‒介质循环的创新思路。

图片 3.png

图3 废旧锂电池关键金属高效分离技术途径

此外,还建立了相关信息服务平台、编制了行业规范标准,构建了基于介质高效循环与废水“零”排放的集成技术。形成了中国企业在锂电废料处理量和处理技术的国际领先地位,荣获2023年国家科技进步二等奖。

图4 新能源电池循环利用数据服务平台

【邀请报告】

【讨论与交流】

问题一:未达到环保资质的废电池处理企业如果要进入“白名单”企业大约需要多少投入?

答:需要增加30%以上的环保费用,用于设备和处理过程投资,包括用于1100℃高温烧掉二恶英。

问题二:考虑到锂电池能效减退的原因为容量衰减,可否对电池及时补充锂源以延续锂电池使用寿命?

答:在国外有锂电池补锂的相关研究报道,国内未见有人做。这个想法很新颖。

问题三:目前影响企业回收处理退役锂电池经济效益的主要因素是什么?

答:主要是市场上退役锂电池来源不足以支持企业的处理量,因而推高退役电池收购价格,造成处理成本上升。

问题四:我国退役动力电池量很大,在全国分布也很广,国家应有其循环利用的合理产业布局。在环保处理上,是否也要考虑地域特点,如四川盆地地区,空气流动较缓、湿度大,废旧电池处理过程中如有气体和微粒污染物,危害就比较大。

答:在四川宜宾就有相关科研团队在工作。据我所知,在电池回收处理过程中气体中有害物质可以得到有效分离,不会对环境造成影响。考虑到废旧电池的资源状况,国家应该做产业布局。

问题五:企业在处理退役锂电池过的程中,废水和固废的处理情况如何?

答:在退役锂电池处理过程中,废水可做到零排放;固废则部分由企业自己处理,其余交有资质的环保公司处理,保证达到国家环保要求。

专家建议:

集中处理废旧动力电池,回收其中的有价金属,具有资源循环利用、保护环境、维护人民生命与财产安全的三重作用,对循环经济和新质生产力发展具有积极的推动作用。过程所在该领域的研究取得了突出成果,促使我国在退役锂电池资源回收利用方面处于国际领先地位。这些成就的取得,既与科研人员的勤奋努力有关,也与国家政策引领和支持有关。近些年来,我国电动车产业发展迅速,2024年年产锂电动车1200万辆,2025年有可能达到近2000万辆,退役锂电池数量会越来越多,回收其中所含的钴、镍、锰、铜、铝、铁等有价金属以及石墨再循环,有利用于新电池制造,可部分替代相应的进口,意义重大。废电池处理行业是一交叉学科,面临的问题比较多,而且,由于不断有新一代电池退役,例如比亚迪刀片电池,其废弃后会带来一系列回收处理的新问题,需要深入研究。此外在湿法处理过程中会用到酸碱介质,由此会带来废水的无害化处理等环保问题。因此,要求清洁处理工艺与高效处理技术相结合。至于工程化企业还有成本问题。

安徽绿沃公司始建于2017年,现为国家级高新技术企业,公司聚焦新能源汽车和动力电池全生命周期循环利用,致力于打造“报废汽车拆解‒动力电池回收‒材料再生”闭环产业链,2024年实现营业收入19亿元。近三年来与过程工程所孙峙老师的研发团队进行了卓有成效的产业化和研究合作,建成年处理万吨级退役动力锂电池生产线,成立联合工程研究中心,一方面有效地解决本公司生产技术问题,另一方面也申请获得多个国家和省级研发项目,增强了企业发展后劲。退役电池循环利用是新能源产业可持续发展的关键,通过诊断分选、高效拆解、材料再生、高值化利用四大技术协同创新,平衡电池全生命周期资源、环境、经济等问题,突破梯次利用标准化与再生回收技术绿色化、智能化升级。未来需要国家政策进一步引导和市场规范管理,企业要加大在绿色工艺和智能化设备上的投入。尽管企业仍面临着诸多技术和经营挑战,但在我国退役锂电池资源数量越来越大的背景下,我们对公司和行业的未来发展满怀信心。

对于退役锂电池资源回收利用产业化推广提出几条建议供参考:(1)要强化处理物料的破碎分离,例如黑粉应达到的合适颗粒粒度,以利于后续有价金属的提取。(2)专利申请的关键内容要有所保留,以免被剽窃利用。(3)加大产业化力度。

现在从事退役电池处理和梯次利用与回收再生的企业有156家进入“白名单”。国家应加强企业资质评估和市场准入管理,以使已进入白名单的企业能得到充足的退役电池资源,其三重属性得以有效利用。

对于退役电池市场管理所涉及的梯次利用和市场准入,国家应两手抓,两手都要硬。这对企业发展有益,对消费者的安全也更有保障。

梯次电池可以考虑在太阳能电站中应用。

还需要考虑电极的石墨和锂离子承载量饱和度的影响。

企业需要加大高新技术和设备的研发力度,如开发智能电池拆解和分拣设备,以提高处理效率。国家需要加大政策支持,以保证产业良性发展。

[返回]

【总结与建议】

建议国家从顶层设计、原创技术突破和技术集成、产业绿色制造等多维度持续保持退役锂电池再利用相关产业的国际引领地位、强化产业数据底座和标准体系建设、持续优化产业结构和技术创新能力。

图片 6.png

图5 锂资源低碳循环利用产业发展设想

[返回]

问题一:未达到环保资质的废电池处理企业如果要进入“白名单”企业大约需要多少投入?

答:需要增加30%以上的环保费用,用于设备和处理过程投资,包括用于1100℃高温烧掉二恶英。

问题二:考虑到锂电池能效减退的原因为容量衰减,可否对电池及时补充锂源以延续锂电池使用寿命?

答:在国外有锂电池补锂的相关研究报道,国内未见有人做。这个想法很新颖。

问题三:目前影响企业回收处理退役锂电池经济效益的主要因素是什么?

答:主要是市场上退役锂电池来源不足以支持企业的处理量,因而推高退役电池收购价格,造成处理成本上升。

问题四:我国退役动力电池量很大,在全国分布也很广,国家应有其循环利用的合理产业布局。在环保处理上,是否也要考虑地域特点,如四川盆地地区,空气流动较缓、湿度大,废旧电池处理过程中如有气体和微粒污染物,危害就比较大。

答:在四川宜宾就有相关科研团队在工作。据我所知,在电池回收处理过程中气体中有害物质可以得到有效分离,不会对环境造成影响。考虑到废旧电池的资源状况,国家应该做产业布局。

问题五:企业在处理退役锂电池过的程中,废水和固废的处理情况如何?

答:在退役锂电池处理过程中,废水可做到零排放;固废则部分由企业自己处理,其余交有资质的环保公司处理,保证达到国家环保要求。

专家建议:

集中处理废旧动力电池,回收其中的有价金属,具有资源循环利用、保护环境、维护人民生命与财产安全的三重作用,对循环经济和新质生产力发展具有积极的推动作用。过程所在该领域的研究取得了突出成果,促使我国在退役锂电池资源回收利用方面处于国际领先地位。这些成就的取得,既与科研人员的勤奋努力有关,也与国家政策引领和支持有关。近些年来,我国电动车产业发展迅速,2024年年产锂电动车1200万辆,2025年有可能达到近2000万辆,退役锂电池数量会越来越多,回收其中所含的钴、镍、锰、铜、铝、铁等有价金属以及石墨再循环,有利用于新电池制造,可部分替代相应的进口,意义重大。废电池处理行业是一交叉学科,面临的问题比较多,而且,由于不断有新一代电池退役,例如比亚迪刀片电池,其废弃后会带来一系列回收处理的新问题,需要深入研究。此外在湿法处理过程中会用到酸碱介质,由此会带来废水的无害化处理等环保问题。因此,要求清洁处理工艺与高效处理技术相结合。至于工程化企业还有成本问题。

安徽绿沃公司始建于2017年,现为国家级高新技术企业,公司聚焦新能源汽车和动力电池全生命周期循环利用,致力于打造“报废汽车拆解‒动力电池回收‒材料再生”闭环产业链,2024年实现营业收入19亿元。近三年来与过程工程所孙峙老师的研发团队进行了卓有成效的产业化和研究合作,建成年处理万吨级退役动力锂电池生产线,成立联合工程研究中心,一方面有效地解决本公司生产技术问题,另一方面也申请获得多个国家和省级研发项目,增强了企业发展后劲。退役电池循环利用是新能源产业可持续发展的关键,通过诊断分选、高效拆解、材料再生、高值化利用四大技术协同创新,平衡电池全生命周期资源、环境、经济等问题,突破梯次利用标准化与再生回收技术绿色化、智能化升级。未来需要国家政策进一步引导和市场规范管理,企业要加大在绿色工艺和智能化设备上的投入。尽管企业仍面临着诸多技术和经营挑战,但在我国退役锂电池资源数量越来越大的背景下,我们对公司和行业的未来发展满怀信心。

对于退役锂电池资源回收利用产业化推广提出几条建议供参考:(1)要强化处理物料的破碎分离,例如黑粉应达到的合适颗粒粒度,以利于后续有价金属的提取。(2)专利申请的关键内容要有所保留,以免被剽窃利用。(3)加大产业化力度。

现在从事退役电池处理和梯次利用与回收再生的企业有156家进入“白名单”。国家应加强企业资质评估和市场准入管理,以使已进入白名单的企业能得到充足的退役电池资源,其三重属性得以有效利用。

对于退役电池市场管理所涉及的梯次利用和市场准入,国家应两手抓,两手都要硬。这对企业发展有益,对消费者的安全也更有保障。

梯次电池可以考虑在太阳能电站中应用。

还需要考虑电极的石墨和锂离子承载量饱和度的影响。

企业需要加大高新技术和设备的研发力度,如开发智能电池拆解和分拣设备,以提高处理效率。国家需要加大政策支持,以保证产业良性发展。