Focus op de industrieketen: hoe kunnen lithiumbatterijen-ion worden gerecycled?
2.1. Het beleid wordt verbeterd en de standaard en prijs zijn de belangrijkste beperkingen
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.
Hoewel het ontwerp van het hoogste-niveau geleidelijk wordt verbeterd, wordt de huidige recycling van lithium--ionbatterijen beperkt door de volgende drie problemen, waardoor beleidsontwikkeling moeilijker wordt:
1. De meetnorm van de restwaarde van de batterij is moeilijk in te schatten: de batterijcapaciteit van de lithium--ionbatterij zal geleidelijk afnemen tijdens het cyclische laad- en ontlaadproces, en wanneer het verval onder 80 procent daalt , zal het de pensioenstatus bereiken. Op dit moment heeft de SOH (State-of-health) van de power lithium-ion batterij vele betekenissen, waaronder de betekenis volgens het capaciteitsverval, de betekenis van het resterende aantal van cycli volgens de resterende ontlaadcapaciteit, en de betekenis volgens de interne weerstand. Daarom hebben beleidsmakers bepaalde problemen bij de standaardbepaling van de restwaarde van lithium--ionbatterijen.
2. Fluctuaties in metaalprijzen zijn van invloed op de economie van materiaalrecycling: fluctuaties in metaalprijzen zullen uiteindelijk de winst en het verlies van de markt voor het recyclen van lithium--ionbatterijen bepalen, en metaalprijzen worden beïnvloed door veelomvattende factoren zoals het aanbod van hulpbronnen, technologische vooruitgang en downstreammarkten. De productiecyclus, dus metaalprijzen zijn de beslissende factor in de markt-aangedreven lithium-ionbatterijen-ionbatterijrecycling, die niet alleen van invloed zijn op het bedrijfsmodel van lithiumbatterijen-ionbatterijen, maar heeft ook invloed op de effectiviteit van het formuleren en uitvoeren van beleid.
3. Technische normen voor cascadegebruik: Een belangrijke recyclingmethode voor lithiumijzerfosfaatbatterijen is cascadegebruik. Factoren als cascadebenuttingsmethoden en veiligheid hebben de formulering van normen geplaagd. Te hoge eisen zullen de markt voor cascadebenutting doen krimpen. Het is niet bevorderlijk voor de langetermijnontwikkeling van de markt voor echelongebruik.
Daarom moeten deze kwesties voortdurend worden samengevat en in de praktijk worden teruggekoppeld om de beleidsnormen en bedrijfsmodellen verder te verbeteren.
2.2. Recyclingkanalen en recyclingmethoden van lithium--ionbatterijen
Er zijn verschillende deelnemers en recyclingpaden in het recyclingproces van lithiumbatterijen-ion. Dit komt voornamelijk door de verschillen in verkoopmethoden, gebruiksvormen en eigendom tussen verschillende lithium--ionbatterijen. Momenteel zijn in mijn land de recyclingkanalen van lithiumbatterijen-ionen voornamelijk kleine recyclingbedrijven, professionele recyclingbedrijven en recyclingcentra van de overheid. Om de recyclingmarkt voor lithium--ionbatterijen te reguleren, heeft mijn land de afgelopen jaren achtereenvolgens relevante technische normen uitgevaardigd voor de ontmanteling en recycling van lithium--ionbatterijen:
Verwijzend naar de batterijrecyclingpaden van ontwikkelde landen in Europa en de Verenigde Staten, nemen fabrikanten van lithium-batterijen-ionbatterijen vaak een belangrijke verantwoordelijkheid op zich voor batterijrecycling, terwijl fabrikanten van elektrische voertuigen en batterijleasemaatschappijen van de deelnemende entiteiten een rol spelen in samenwerking met fabrikanten van lithium-batterijen-ionbatterijen op het gebied van recycling. Volgens het verschil tussen de deelnemers op het pad van de recycling van lithium--ionbatterijen van consumenten tot fabrikanten van lithiumionbatterijen, kan dit theoretisch worden onderverdeeld in drie recyclingroutes.
De eerste recyclingroute is het recyclen van lithium--ionbatterijen met afvalstroom via dealers van elektrische voertuigen; de tweede recyclingroute is om te recyclen via batterijleasemaatschappijen, en lithium--ionbatterijen voor afvalstroom vloeien uiteindelijk naar fabrikanten van lithium--ionbatterijen via de bovengenoemde twee recyclingroutes (Sommige fabrikanten kunnen ook gezamenlijk een alliantie van fabrikanten) voor recycling; het derde recyclingpad gaat uiteindelijk naar externe-recyclingbedrijven, maar externe-recyclingbedrijven vertrouwen op eigen-gevestigde oplaadpunten voor lithium-ionbatterijen.
In het bijzonder kunnen volgens de bovenstaande drie recyclingroutes, met verwijzing naar de theorie van omgekeerde logistiek, verschillende manieren worden vastgesteld om lithium-ionbatterijen te recyclen. De recyclingmodus van lithium--ionbatterijfabrikanten vertegenwoordigd door Japan (inclusief elektrische autodealers en batterijleasemaatschappijen), en de recyclingmodus van industriële allianties vertegenwoordigd door Europese en Amerikaanse landen (power lithium-ion batterijfabrikanten vormen samen een recyclingalliantie) en recyclingmodus van derden. Met betrekking tot verschillende soorten bedrijven, vanwege de verschillen in de huidige situatie van het bedrijf, moeten verschillende recyclingpadmodi worden geselecteerd op basis van de werkelijke situatie om de voordelen te maximaliseren.
2.2.1. Cascadegebruik en metaalterugwinning van lithiumijzerfosfaatbatterijen
Er zijn twee belangrijke gebruiksmethoden na recycling van lithiumijzerfosfaatbatterijen: cascadegebruik en recycling door ontmanteling. Deze twee methoden sluiten elkaar niet uit, maar vullen elkaar aan. Het cascadegebruik van afgedankte batterijen verwijst naar het proces waarbij lithiumbatterijen-ion-accu's kunnen blijven worden gebruikt in geschikte werkposities door reparatie, hermontage of herfabricage wanneer ze de ontworpen levensduur hebben bereikt, en dit proces is over het algemeen de hetzelfde niveau of een gedowngrade applicatie. formulier.
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.
De afgedankte lithium-ijzerfosfaat-lithium-ion-batterij wordt eerst in een cascade gerecycled en vervolgens gedemonteerd en gerecycled, waardoor de waarde van de batterij na buitengebruikstelling wordt gemaximaliseerd. De prestaties van de lithium--ionbatterij zullen afnemen naarmate het aantal toepassingen toeneemt, maar wanneer de lithiumbatterij-ionenbatterij niet meer kan voldoen aan de gebruiksnorm van elektrische voertuigen en wordt afgedankt, zullen de prestaties (batterijcapaciteit) daalt vaak maar tot 80 procent van de oorspronkelijke prestatie. Als de batterijprestaties nog steeds op 80 procent -20 procent worden gehouden, kunnen de gepensioneerde lithium--ionbatterijen worden gebruikt in elektrische voertuigen met laag vermogen, energieopslag in het elektriciteitsnet en energieopslag in huis op zijn beurt na relevante testen en evaluatie. En wanneer de batterijprestaties tot 20 procent dalen, kan deze worden gesloopt.
Onder de huidige omstandigheden zijn er nog steeds grote problemen in de technologie en de markt voor het cascadegebruik van gepensioneerde lithium--ionbatterijen.
(1) Vanuit technisch oogpunt volgen lithium--ionbatterijen en energieopslagbatterijen verschillende technische normen, en het veld voor energieopslag stelt hoge eisen aan de temperatuurprestaties van batterijen, terwijl lithiumbatterijen gedeeltelijk buiten gebruik zijn gesteld.{{ 2}}ion-batterijen voldoen mogelijk niet aan de gebruiksvereisten van energieopslagbatterijen. Het opstellen van een voorspellingsmodel voor de levensduur van de batterij op basis van de analyse van het mechanisme voor capaciteitsverlies is niet perfect, wat leidt tot problemen bij de evaluatie en detectie van het gradiëntgebruik van gepensioneerde lithium--ionbatterijen.
(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.
Vergeleken met echelongebruik is de ontmanteling en recycling van afgedankte lithium-batterijen-ionbatterijen relatief volwassen qua technologie. De technologie voor de behandeling van lithium-ionbatterijen voor afvalenergie kan worden onderverdeeld in fysische, biologische en chemische methoden; fysieke methoden omvatten de flotatiemethode voor pletten en de mechanische maalmethode, maar de scheidingsefficiëntie is extreem laag en de terugwinning van waardevolle metalen vereist over het algemeen een vervolgbehandelingsproces; Biologische methoden maken gebruik van microbieel katabolisme om selectieve uitloging en terugwinning van metaalionen te bereiken, maar biologische methoden bevinden zich in wezen nog op het niveau van laboratoriumonderzoek en hebben een zekere afstand tot grootschalige -toepassingen.
De gangbare methoden voor ontmanteling en recycling zijn in feite chemische methoden, waaronder drie behandelingsprocessen, brandbehandeling, natte behandeling en reparatie en regeneratie van elektroden. Brandbehandeling is een relatief primaire afvalverwerkingsmethode. Het belangrijke principe is dat de verbranding van de batterij bij hoge-temperatuur na het demonteren of pletten ervoor zorgt dat de organische stof in de batterij oxidatief ontleedt, en de metalen elementen in de elektrodematerialen en verpakkingsmaterialen worden omgezet in stabiele metaaloxiden. Dan scheiden en recyclen. Er zijn veel verwante onderzoeken naar natte verwerkingstechnologie. Het belangrijke principe is om een zure oplossing en een alkalische oplossing te gebruiken om het elektrodemateriaal op te lossen en vervolgens de scheiding en zuivering van elk element in de vloeibare fase te realiseren. Het elektrodereparatie- en regeneratieproces is een behandelingsproces dat de laatste jaren is ontstaan. De elektrodematerialen in lithium--ionbatterijen worden gedemonteerd en gescheiden en behandeld met elektrochemische of fysisch-chemische methoden om hun beschadigde structuur en elektrochemische prestaties te herstellen, zodat het materiaal opnieuw kan worden gebruikt voor gebruik of als een voorloper voor de bereiding van nieuwe elektrodematerialen.
2.2.2. Terugwinning van kathodemateriaal en regeneratie van ternaire batterij
Op dit moment is de technische route voor het terugwinnen en regenereren van ternaire kathodematerialen hoofdzakelijk verdeeld in de volgende twee vormen:
Fysiek herstel en regeneratie. Voor ternaire kathodematerialen die alleen het actieve lithiumelement verliezen, wordt het lithiumelement direct toegevoegd en gerepareerd en geregenereerd door sinteren bij hoge-temperatuur; voor kathodematerialen met ernstig capaciteitsverval en veranderingen in de kristalstructuur van het oppervlak, worden hydrothermische behandeling en korte-op termijn hoge-temperatuursintering uitgevoerd. regeneratie;
Er zijn drie hoofdmethoden voor metallurgische recycling: vuur, nat en biologisch uitlogen. Onder hen heeft de vuurmethode een hoog energieverbruik, verlies van waardevolle componenten en de opkomst van giftige en schadelijke gassen; de biologische uitloogmethode heeft een slecht behandelingseffect, een lange cyclus en moeilijkheid bij het kweken van bacteriën; de natte methode daarentegen heeft een hoog rendement en een betrouwbare werking. , laag energieverbruik, geen giftige en schadelijke gassen en andere voordelen, dus de toepassing komt vaker voor.
2.3. Steen uit andere bergen, overzeese lithium--ionbatterijrecyclingmodus
2.3.1. Verenigde Staten: degelijke wetten voor het recyclen van batterijen en popularisering van kennis over recycling
De recyclingwetten van gebruikte batterijen in de Verenigde Staten zijn degelijk, en het systeem van relevante wetten heeft betrekking op het federale, staats- en lokale niveau. De drie niveaus van wetten vullen elkaar aan en reguleren elkaar, wat het Amerikaanse rechtssysteem voor batterijrecycling perfect, alomvattend en specifiek maakt.
Op federaal niveau reguleert de overheid batterijfabrikanten en recyclingbedrijven van oude batterijen door licenties af te geven.
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.
Op lokaal niveau hebben de meeste steden in de Verenigde Staten regelgeving voor het recyclen van elektrische batterijen ingevoerd om de milieurisico's van gebruikte batterijen te verminderen. De US International Battery Council heeft de Battery Product Stewardship Act aangenomen, die een statiegeldsysteem voor batterijrecycling in het leven heeft geroepen om consumenten aan te moedigen gebruikte batterijen in te zamelen en in te leveren.
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: Producentenverantwoordelijkheidssysteem plus alliantiesysteem
De Europese Unie was de eerste regio die zich richtte op batterijrecycling en maatregelen nam. In 1991 werd de richtlijn betreffende batterijen en accu's die bepaalde gevaarlijke stoffen bevatten ingevoerd, waarin werd bepaald dat deze batterijen afzonderlijk moesten worden gerecycled. De EU is al vroeg begonnen met het recyclen van 3C-batterijen en lood-zuurbatterijen en heeft veel relevante relevante ervaring opgedaan. In 2006 werd het beleid voor de behandeling en recycling van afgedankte batterijen (2006/66/EG) ingevoerd en werd een ondersteunend systeem (uitgebreid systeem voor producentenverantwoordelijkheid) gevormd waarin de productiebedrijven van lithium--ionbatterijen verantwoordelijk waren voor de belangrijkste lichaam van recycling. Onder hen, in Duitsland, zijn het bewustzijn van producentenverantwoordelijkheid en de taakverdeling voor recycling duidelijk de bron van kracht. De nadruk op het recyclen van lithiumbatterijen-ion heeft ervoor gezorgd dat Duitsland opmerkelijke prestaties heeft geleverd op het gebied van het rechtssysteem, de verdeling van verantwoordelijkheden en technische routes voor het recyclen van batterijen.
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.
Binnen de beperkingen van het relevante wettelijke kader kent het recyclingsysteem voor afgedankte batterijen in Duitsland een duidelijke taakverdeling. Producenten, consumenten en recyclers in de industrieketen hebben overeenkomstige verantwoordelijkheden en verplichtingen. Batterijen die door batterijfabrikanten worden geproduceerd of geïmporteerd, moeten worden geregistreerd bij de overheid, stroomafwaartse distributeurs zijn verantwoordelijk voor het bouwen van een batterijrecyclingnetwerk en gebruikers zijn ook verplicht om gebruikte batterijen in te leveren bij de desbetreffende recyclinginstanties.
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"
Getroffen door het tekort aan grondstoffen is Japan een wereldleider in het recyclen van gebruikte batterijen. Batterijrecycling in Japan
