废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析王天雅宋端梅贺文智李光明1.同济大学环境科学与工程学院2.上海污染控制与生态安全研究院摘要：传统能源与环境矛盾的日益突出，电动汽车已经越来越普及，电动汽车电池报废或更新换代使动力电池的回收以及梯次利用成为关键问题。
近年来，在行业规范和政府补贴政策的支持下，我国废旧动力锂电池的拆解回收和梯级利用都得到了快速的发展。
以动力锂电池为例，综述了废旧电动汽车用动力电池的梯级利用及拆解回收技术,并对相关经济效益进行了分析。
随着废旧电池回收规模的日益增长，磷酸铁锂动力电池的梯级利用以及三元电池的湿法回收均具有较高的收益价值。
关键词：新能源汽车；锂电池；回收；梯级利用；经济性分析DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2019.10.003 Recycling Strategies and Economic Efficiency Analysis of Waste Electric Vehicle Lithium-ion BatteriesWang Tianya,Song Duanmei,He Wenzhi,Li Guangming 1.College of Environmental Science and Engineering，Tongji University2.Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological SecurityAbstract:With the increasingly prominent contradiction between traditional energy and the environment,electric vehicles have become more and more popular.Recycling and cascade utilization of power bat-teries from the elimination of electric vehicles have attracted extensive at-节能技术经济专栏上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2019年第10 期0引言锂电池作为高性能电池在新能源汽车中得到了广泛的应用。
近年来，新能源汽车呈现爆发式增长。
新能源汽车动力锂电池的循环次数在500次~2000次之间，在达到3年~5年的使用期限后将会报废，2018年就已有大量待处理的报废电池，预计到2025年，报废动力电池将达到136万t，其中磷酸铁锂电池和三元锂电池报废量预测如图1所示。
图12016年～2025年磷酸铁锂和三元锂电池报废量预测[1]尽管动力锂电池是绿色电源，但其含有害的成分进入环境后会带来严重的污染，如果将废旧动力锂电池进行焚烧处理，会产生重金属含量很高的烟气，且电解液和隔膜还会产生大量的有毒气体。
如果将其掩埋，则会造成动力电池中电解液的泄漏，锂离子电解液中的LiPF 6遇到水会产生氟化氢（HF ），HF 为剧毒气体，电池中的电解液及重金属会成为污染土壤和地下水的永久隐患，对环境和人类健康也会造成严重的威胁[2]。
与此同时，新能源汽车所搭载的锂电池能量为一部iphone X 的1300倍[3]，即便是退役动力电池的电池容量也是初始容量的20%~80%，由此，引起了相关产业对动力锂电池回收及电池材料再利用的重视。
动力锂电池中含有大量高经济价值的稀土元素和有色金属，如钴、锂、镍、铜、铝等，金属含量高于矿石[4]，回收利用废旧动力电池中的不可再生资源，不仅具有重要的经济价值，还可以缓解当前矿产资源紧缺、保护我国宝贵的矿产资源，且对降低电池的生产成本、推动电动汽车产业的发展等方面都有着巨大的意义。
所以，废旧动力锂电池的回收再利用不仅能解决环境问题，还能带来一定的经济效益。
1废旧动力锂电池回收政策废旧动力锂电池所具有的高环境危害性和高资源回收价值引起了政府及相关企业的高度重视，并催生了一系列动力锂电池回收政策。
2012年，国务院印发《节能与新能源汽车发展产业规划》要求，提高新能源汽车产量以及加强动力电池梯级利用和回收管理。
2014年，国务院办公厅颁布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出要制定电池回收政策、健全电池回收体系。
2016年，国务院办公厅印发《生产者责任延伸制度推行方案》，从顶层设计角度对再生资源进行规范，在电器电子、汽车、铅酸蓄电池和包装领域实施生产者责任延伸制度。
2016年，国家发改委、工信部、环保部等部门联合发布《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》，对电动汽车动力电池设计生产、回收、梯次利用、再生利用等方面均做出了详细的规定。
2017tention.In recent years,with the supports of industry regulations and government subsidy policies,disassem-bly,recycling and cascade utilization of waste power lithium batteries in China have developed rapidly.To fur-ther develop the industry,the recycling system should be improved and advanced technology should be devel-oped.Taking lithium battery as an example,this paper summarized the treatment strategies of waste power batteries for electric vehicles and analyzed the economic benefits.With the increasing scale of waste battery recycling,the cascading use of lithium iron phosphate battery and the hydrometallurgy of ternary batteries have higher profit value.Key words:Electric Vehicles;Lithium-ion Batteries;Recycling;Cascading Use;Economic Analysis废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析815上海节能No.102019年，国家标准化管理委员会等部门先后颁布《电动汽车用动力电池产品规格尺寸》《汽车动力电池编码规则》《车用动力电池回收利用拆解规范》和《车用动力电池回收利用余能检测》，进一步明确了相关标准。
2018年，工信部、科技部、环保部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局等部门联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》规定，车企承担动力电池回收的主体责任，以产品编码标准和溯源信息系统为基础，实现电池来源可查、去向可追、节点可控、责任可究，构建全生命周期管理机制。
表1详细列出了近年来与废旧动力电池相关的政策文件，这些政策的出台使我国动力电池回收的标准体系得以建立，促进了行业集中化、规范化的发展。
2动力电池回收处理技术及经济性分析动力锂电池的诸多特殊性，在回收利用过程中需要配套系统化的回收模式以及规范化的处理技术。
《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》提出将废旧动力电池开展多层次、多用途的合理利用，遵循优先梯级利用后再生利用的原则，旨在降低综合能耗、提高能源利用率。
废旧动力锂电池在经过余能检测后，根据电池的余能状态可进行不同能量区段的应用（见图2）。
表1涉及废动力锂电池的相关政策性文件1 2 3 4 5 6 789 10 11 12 13 14 15 1617 18 1920 21 22 232009年6月2012年7月2013年8月2014年7月2015年3月2015年5月2015年8月2016年1月2016年2月2016年2月2016年6月2016年6月2016年12月2017年1月2017年1月2017年1月2017年5月2017年7月2017年7月2017年7月2018年2月2018年7月2019年1月新能源汽车生产企业及产品准入管理规划节能与新能源汽车发展产业规划（2012-2020）关于加快发展节能环保产业的意见关于加快新能源汽车推广应用的指导意见汽车动力蓄电池行业规范条件中国制造2025锂离子电池行业规范条件电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策（2015年版）新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法工业绿色发展规划（2016-2020）关于营造良好市场环境促进有色金属工业调结构促转型增效益的指导意见新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法生产者责任延伸制度推行方案关于加快推进再生资源产业发展的指导意见新能源汽车生产企业及产品准入管理规定车用动力电池回收利用拆解规范电动汽车用动力电池产品规格尺寸汽车动力电池编码规则车用动力电池回收利用余能检测新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法七部委关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知“无废城市”建设试点工作方案工信部国务院国务院国务院工信部国务院工信部国家发改委、工信部、环保部、商务部、质检总局财政部、科技部、工信部、国家发改委财政部、科技部、工信部、国家发改委工信部国务院工信部国务院工信部、商务部、科技部工信部质量监督检验检疫总局、国家标准化委员会质量监督检验检疫总局、国家标准化委员会质量监督检验检疫总局、国家标准化委员会质量监督检验检疫总局工信部工信部国务院816节能技术经济专栏ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY ECONOMIC COLUMN节能技术经济专栏上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2019年第10 期图2动力电池能量应用区段[5]余能大于80%的废弃动力锂电池依旧符合电动汽车使用要求，通过原位修复和增容技术等处理，可回用于汽车或其它低耗能车辆。
余能介于20%~80%的电池不能满足原级别电动汽车的需求，但仍具有可观的储能能力，可在静态电源中梯级利用（如小型蓄能电站，或太阳能、风能等再生能源的储能装置），延长其生命周期。
容量低于20%的动力锂电池将直接送往具备相关资质的企业进行拆解回收。
2.1梯级利用随着使用时间的增加，动力电池的内部容量将会逐渐减小，电池性能会有所下降，当新能源汽车的动力电池内部容量下降至无法满足原级别汽车的要求时，将会面临报废，但报废电池通常还能够作为备用电池为一些低耗能产品供电，或应用于清洁可再生能源发电站以及电信基站等的储能。