Foco na cadeia do setor: como reciclar baterias de-íon de lítio?
2.1. A política está sendo aprimorada, e o padrão e o preço são as principais restrições
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.
Embora o design de-nível superior esteja sendo aprimorado gradualmente, a atual reciclagem de baterias de íon de lítio-é limitada pelos três problemas a seguir, dificultando o desenvolvimento de políticas:
1. O padrão de medição do valor residual da bateria é difícil de estimar: a capacidade da bateria de íon de lítio- de energia diminuirá gradualmente durante o processo cíclico de carga e descarga, e quando o declínio cair abaixo de 80 por cento , atingirá o estado de aposentadoria. Atualmente, o SOH (Estado-de-saúde) da bateria de íon de lítio- tem muitos significados, incluindo o significado de acordo com a diminuição da capacidade, o significado do número restante de ciclos de acordo com a capacidade de descarga restante, e o significado de acordo com a resistência interna. Portanto, os formuladores de políticas têm certas dificuldades na determinação padrão do valor residual de baterias de íon de lítio-de energia.
2. As flutuações nos preços dos metais afetam a economia da reciclagem de materiais: as flutuações nos preços dos metais determinarão, em última análise, os lucros e perdas do mercado de reciclagem de baterias de-íon de lítio, e os preços dos metais são afetados por fatores abrangentes, como fornecimento de recursos, progresso tecnológico e mercados a jusante. O ciclo de produção, portanto, os preços dos metais são o fator decisivo no mercado-impulsionado pela reciclagem de baterias de íon de lítio-, que não afeta apenas o modelo de negócios de baterias de íon de lítio-, mas também afeta a eficácia da formulação e implementação de políticas.
3. Padrões técnicos para utilização em cascata: Um importante método de reciclagem para baterias de fosfato de ferro e lítio é a utilização em cascata. Fatores como métodos de utilização em cascata e segurança têm prejudicado a formulação de padrões. Padrões muito altos farão com que o mercado de utilização em cascata diminua. Não é propício para o desenvolvimento- de longo prazo do mercado de utilização de escalão.
Portanto, essas questões devem ser continuamente resumidas e retroalimentadas na prática para melhorar ainda mais os padrões de políticas e modelos de negócios.
2.2. Canais de reciclagem e métodos de reciclagem de baterias de-íon de lítio
Existem diferentes participantes e caminhos de reciclagem no processo de reciclagem de baterias de íon de lítio-. Isso se deve principalmente às diferenças nos métodos de vendas, formas de uso e propriedade entre baterias de íon de lítio- de diferentes potências. Atualmente, em meu país, os canais de reciclagem de baterias de íon de lítio- incluem principalmente pequenas empresas de reciclagem, empresas de reciclagem profissional e centros de reciclagem governamentais. Nos últimos anos, a fim de regular o mercado de reciclagem de baterias de-íon de lítio, meu país emitiu sucessivamente normas técnicas relevantes para o desmantelamento e reciclagem de baterias de-íon de lítio:
Referindo-se aos caminhos de reciclagem de baterias de países desenvolvidos na Europa e nos Estados Unidos, os fabricantes de baterias de íon de lítio-com frequência assumem uma responsabilidade importante pela reciclagem de baterias, enquanto fabricantes de veículos elétricos e empresas de locação de baterias entre as entidades participantes desempenham um papel em cooperação com fabricantes de baterias de íon de lítio- na reciclagem. De acordo com a diferença dos participantes no caminho da reciclagem de baterias de íon de lítio- de consumidores para fabricantes de baterias de íon de lítio-, teoricamente ela pode ser dividida em três rotas de reciclagem.
A primeira rota de reciclagem é reciclar baterias de íon de lítio -de energia residual por meio de revendedores de veículos elétricos; a segunda rota de reciclagem é reciclar através de empresas de locação de baterias, e as baterias de íon de lítio-de energia residual eventualmente fluem para os fabricantes de baterias de íon de lítio-por meio das duas rotas de reciclagem acima (alguns fabricantes também podem formar em conjunto uma aliança de fabricantes) para reciclagem; o terceiro caminho de reciclagem eventualmente flui para empresas-de reciclagem terceirizadas, mas-empresas de reciclagem terceirizadas dependem de pontos de reciclagem de baterias de íon de lítio-auto{5}}estabelecidos.
Especificamente, de acordo com as três rotas de reciclagem acima, com referência à teoria da logística reversa, diferentes modos de rota de reciclagem de baterias de íon de lítio -de energia podem ser estabelecidos. O modo de reciclagem dos fabricantes de baterias de íon de lítio- representados pelo Japão (incluindo revendedores de veículos elétricos e empresas de locação de baterias) e o modo de reciclagem das alianças do setor representadas por países europeus e americanos (lítio de energia- fabricantes de baterias formam uma aliança de reciclagem) e modo de reciclagem de terceiros-. Em relação aos diferentes tipos de empresas, devido às diferenças na situação atual da empresa, diferentes modos de reciclagem devem ser selecionados de acordo com a situação real para maximizar os benefícios.
2.2.1. Utilização em cascata e recuperação de metal de baterias de fosfato de ferro e lítio
Existem dois métodos principais de utilização após a reciclagem da bateria de fosfato de ferro e lítio: utilização em cascata e reciclagem de desmontagem. Esses dois métodos não são mutuamente exclusivos, mas complementares. A utilização em cascata de baterias usadas refere-se ao processo no qual as baterias de íon de lítio-podem continuar a ser usadas em posições de trabalho adequadas por meio de reparos, reequipamento ou remanufatura quando atingem a vida útil projetada, e esse processo geralmente é o mesmo nível ou aplicativo rebaixado. Formato.
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.
A bateria de lítio de energia de fosfato de ferro de lítio -é reciclada primeiro em cascata e, em seguida, desmontada e reciclada, o que maximizará o valor da bateria após o descomissionamento. O desempenho da bateria de íon de lítio-potente diminuirá com o aumento do número de usos, mas quando a bateria de íon de lítio-de energia não puder atender ao padrão de uso de veículos elétricos e for desativada, seu desempenho (capacidade da bateria) geralmente cai apenas para 80% do desempenho original. Quando o desempenho da bateria ainda é mantido em 80 por cento -20 por cento , as baterias de íon de lítio de potência aposentada- podem ser usadas nas áreas de veículos elétricos de baixa potência, armazenamento de energia da rede e armazenamento de energia doméstico por sua vez, após testes e avaliações relevantes. E quando o desempenho da bateria cai para 20%, ela pode ser descartada.
Nas condições atuais, ainda há grandes dificuldades na tecnologia e no mercado para a utilização em cascata de baterias de íon de lítio-desativadas.
(1) Do ponto de vista técnico, baterias de íon de lítio- e baterias de armazenamento de energia seguem padrões técnicos diferentes, e o campo de armazenamento de energia tem altos requisitos no desempenho de temperatura das baterias, enquanto baterias de lítio de energia parcialmente aposentadas{{ 2}}baterias de íon podem não atender aos requisitos de uso de baterias de armazenamento de energia. O estabelecimento de um modelo de previsão de vida útil da bateria baseado na análise do mecanismo de decaimento da capacidade não é perfeito, resultando em dificuldades na avaliação e detecção do gradiente de utilização de baterias de íon de lítio- de energia aposentadas.
(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.
Em comparação com a utilização escalável, o desmantelamento e a reciclagem de baterias de íon de lítio-desativadas são relativamente maduras em tecnologia. A tecnologia de tratamento de baterias de lítio- de energia residual pode ser dividida em métodos físicos, biológicos e químicos; os métodos físicos incluem o método de flotação de britagem e o método de moagem mecânica, mas a eficiência de separação é extremamente baixa, e a recuperação de metais valiosos geralmente requer um processo de tratamento-de acompanhamento; Os métodos biológicos utilizam o catabolismo microbiano para alcançar a lixiviação seletiva e a recuperação de íons metálicos, mas os métodos biológicos ainda estão basicamente no nível de pesquisa laboratorial e têm uma certa distância de aplicações em grande-escala.
Os principais métodos de desmontagem e reciclagem são basicamente métodos químicos, incluindo três processos de tratamento, tratamento por fogo, tratamento úmido e reparo e regeneração de eletrodos. O tratamento por fogo é um método de tratamento de resíduos relativamente primário. O princípio importante é que a alta-incineração da bateria após a desmontagem ou esmagamento faz com que a matéria orgânica na bateria se decomponha oxidativamente, e os elementos metálicos nos materiais dos eletrodos e materiais de embalagem sejam convertidos em óxidos metálicos estáveis. Em seguida, separe e recicle. Existem muitas pesquisas relacionadas à tecnologia de processamento úmido. O princípio importante é usar solução ácida e solução alcalina para dissolver o material do eletrodo e, em seguida, realizar a separação e purificação de cada elemento na fase líquida. O processo de reparo e regeneração de eletrodos é um processo de tratamento que surgiu nos últimos anos. Os materiais de eletrodos em baterias de íon de lítio- residuais são desmontados e separados e tratados com métodos eletroquímicos ou físico-químicos para restaurar sua estrutura danificada e desempenho eletroquímico, para que o material possa ser usado novamente para uso ou como um precursor para a preparação de novos materiais de eletrodo.
2.2.2. Recuperação de material catódico e regeneração de bateria ternária
Atualmente, a rota técnica de recuperação e regeneração de material catódico ternário é dividida principalmente nas duas formas a seguir:
Reparação física e regeneração. Para materiais de cátodo ternários que só perdem o elemento de lítio ativo, o elemento de lítio é adicionado diretamente e reparado e regenerado por sinterização de alta-temperatura; para materiais catódicos com decaimento severo da capacidade e alterações na estrutura cristalina da superfície, são realizados tratamento hidrotérmico e sinterização de alta-temperatura e-de curto prazo. regeneração;
Existem três métodos principais para a reciclagem metalúrgica: fogo, úmido e biolixiviação. Entre eles, o método do fogo apresenta alto consumo de energia, perda de componentes valiosos e surgimento de gases tóxicos e nocivos; o método de lixiviação biológica tem baixo efeito de tratamento, ciclo longo e dificuldade de cultivo de bactérias; em contraste, o método úmido tem alta eficiência e operação confiável. , baixo consumo de energia, sem gases tóxicos e nocivos e outras vantagens, então a aplicação é mais comum.
2.3. Pedra de outras montanhas, energia no exterior-modo de reciclagem de bateria de íons de lítio
2.3.1. Estados Unidos: Leis sólidas de reciclagem de baterias e popularização do conhecimento sobre reciclagem
As leis de reciclagem de baterias usadas nos Estados Unidos são sólidas e o sistema de leis relevantes envolve os níveis federal, estadual e local. Os três níveis de leis complementam-se e regulam-se mutuamente, o que torna o sistema legal de reciclagem de baterias dos EUA perfeito, abrangente e específico.
No nível federal, o governo regula os fabricantes de baterias e as empresas de reciclagem de resíduos de baterias emitindo licenças.
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.
Em nível local, a maioria das cidades dos Estados Unidos aprovou regulamentos de reciclagem de baterias elétricas para mitigar os riscos ambientais das baterias usadas. O Conselho Internacional de Baterias dos EUA promulgou o Battery Product Stewardship Act, que criou um sistema de depósito de reciclagem de baterias para incentivar os consumidores a coletar e devolver baterias usadas.
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. UE: Sistema de Responsabilidade do Produtor mais Sistema de Aliança
A União Europeia foi a primeira região a se concentrar na reciclagem de baterias e a tomar medidas. Em 1991, foi introduzida a Diretiva sobre Baterias e Acumuladores Contendo Certas Substâncias Perigosas, que estipulava que essas baterias deveriam ser recicladas separadamente. A UE começou cedo na reciclagem de baterias 3C e baterias de chumbo-ácido e acumulou muita experiência relevante relevante. Em 2006, a política de reciclagem e tratamento de resíduos de baterias (2006/66/EC) foi introduzida, e um sistema de apoio (sistema de responsabilidade estendida do produtor) foi formado em que as empresas de produção de baterias de -íon de lítio de potência eram responsáveis pelos principais corpo de reciclagem. Entre eles, na Alemanha, a consciência da responsabilidade do produtor e a divisão do trabalho para a reciclagem são claramente a fonte de poder. A ênfase na reciclagem de baterias de íon de lítio -de energia fez com que a Alemanha alcançasse conquistas notáveis no sistema legal, divisão de responsabilidades e rotas técnicas para reciclagem de baterias.
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.
Sob as restrições da estrutura legal relevante, o sistema de reciclagem de baterias usadas na Alemanha tem uma clara divisão de trabalho. Produtores, consumidores e recicladores na cadeia da indústria têm responsabilidades e obrigações correspondentes. As baterias produzidas ou importadas pelos fabricantes de baterias devem ser registradas no governo, os distribuidores a jusante são responsáveis pela construção de uma rede de reciclagem de baterias e os usuários também são obrigados a devolver as baterias usadas às agências de reciclagem correspondentes.
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"
Afetado pela escassez de matérias-primas, o Japão é líder global na reciclagem de baterias usadas. Reciclagem de baterias no Japão
