中國汽車技術研究中心預測，到2020年，我國汽車動力電池累計報廢量將達到12-17萬噸的規(guī)模，電池回收問題引起人們越來越多的關注。為加強新能源汽車動力蓄電池回收利用管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，推進資源綜合利用，12月1日，國家工信部網(wǎng)站公布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(征求意見稿)，向社會公開征求意見，這意味著動力電池的回收工作將有法規(guī)可依。
然而，動力電池的回收還面臨諸多問題，有沒有一種方法，讓電池的成本降下來，讓回收更方便、污染更少？答案是有。在近日舉辦的“2016中國儲能技術與應用大會”上，中科院電工研究所研究員陳永翀發(fā)表了“基于可回收理念的新型儲能鋰電池研究”主題演講，分享了其團隊關于新型儲能電池的研究成果。這種新型結構的儲能鋰電池，不但讓鋰電池真正做到可回收，還降低了電池的制造成本和使用成本，具有傳統(tǒng)鋰電池所不具備的很多優(yōu)點，從技術創(chuàng)新的角度來說，電池的回收或?qū)⒂瓉硎锕狻?/p>
鋰電池回收難在哪兒
無論是圓柱鋰電池還是方型鋰電池，從內(nèi)部結構來看，所有的鋰電池都是粘接電極，而粘接電極給動力鋰電池的回收帶來很大困擾。Co元素和Li元素回收要拆解，由于雜質(zhì)太多，只能把粘接的電極全部打碎，里面碎的鋁箔、銅等材料重新用冶金方式回收。陳永翀表示，這樣回收不但成本高，污染也大，回收過程中產(chǎn)生的酸、堿的處理也是個問題。
其次，這樣的粘接結構還導致鋰電池的動態(tài)循環(huán)壽命縮短。如果將鋰電池用作靜態(tài)儲能，電池的循環(huán)壽命會很長，但是在運動狀態(tài)中使用的話，使用環(huán)境會使電池壽命受到影響。此外，隨著不同季節(jié)溫度的變化，電池內(nèi)部也會出現(xiàn)膨脹、收縮等現(xiàn)象，久之活性顆粒接觸內(nèi)阻升高，電池極片松動脫落，電池循環(huán)壽命會急劇下降。
“所以動力電池的壽命和狹義的靜態(tài)儲能電池的壽命(不一樣)，在實驗室靜態(tài)下測試很好，但在動態(tài)實際情況下使用壽命不見得會很好，這個要區(qū)別開來”，陳永翀說。
此外，動力電池和儲能電池需要串聯(lián)、并聯(lián)，要求電池具有較好的一致性。電池涂布厚度很薄，比如100微米，設備廠商要求精度要控制在±0.5微米，而一套普通的擠壓式涂布機約300萬一套，設備投資合0.3-0.5Wh/元，這就導致了大型鋰電池高昂的制造成本。
新型儲能鋰電池有望解決電池回收難題
針對傳統(tǒng)鋰電池回收的這些問題，陳永翀帶領的科研團隊正在研發(fā)一種新型儲能鋰電池，他們從鋰電池的內(nèi)部結構入手，把鋰電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài)，上面幾個問題則迎刃而解：
這種新型儲能鋰電池的漿料回收、再生容易，純度也很高，將缺少的元素補上之后，還可再用；漿料耐沖擊，不存在松動脫落問題，電池動態(tài)壽命更長；漿料電極片是傳統(tǒng)電極片厚度的5-10倍，絕對精度容易控制，電池的制造成本降低。
該新型儲能鋰電池的庫存效率很高，跟現(xiàn)有鋰電池一樣可高達99%以上，它的能量效率比目前現(xiàn)有鋰電池稍低，但大于90%，此外，該電池的循環(huán)性也非常好。陳永翀表示，低速電動車和小型儲能領域是該新型電池未來的一個應用市場。“我們不要求一個產(chǎn)品十全十美，可以應用在任何場合，這做不到，找到它的應用場合去做就行，百花齊放”，陳永翀說。
盡管鉛酸電池能量密度低，壽命短，還是有大量的商業(yè)電動車和儲能基站采用，這主要是因為鋰電池成本太高。降低電池成本的途徑無外乎三個方面：降低材料成本、降低制造成本和降低使用成本。通常情況下，人們通過提升能量密度從而在某種程度上降低材料成本(隨著能量密度的增加，安全性能則會降低)，通過擴大規(guī)模來降低制造成本，通過提高靜態(tài)壽命來降低使用成本。
陳永翀團隊把電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài)，讓鋰電池真正做到了可回收和可再生，且回收殘值大于20%。他們不單單依靠規(guī)模化制造來降低成本，工藝結構也降低了回收成本；漿料具有耐沖擊的特性，從而也提高了電池的動態(tài)壽命。這種新型儲能鋰電池的研究，是一種新思路，為電池回收難題帶來了解決的曙光。
據(jù)悉，該新型儲能電池研發(fā)項目開始于2010年，小試成功，從2016年4月1日開始中試，目前已經(jīng)授權19項發(fā)明專利，并在進一步研發(fā)當中。
