动力电池的发展之路——技术研发与高效率利用

8月1日，《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》(简称《回收溯源规定》)将正式实施，强调落实生产者责任延伸制度，要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。这一规定为避免来资源浪费和环境污染带来福音。

中国工程院院士、北京理工大学绿色能源研究所所长吴锋在接受记者采访时表示，发展锂电产业，需要同时做好两件事：一是先进电池技术研发，二是锂资源高效利用。

早在2000年我国电动汽车项目启动之初，时任科技部部长徐冠华曾指出，电动汽车的关键是电池。目前锂电池已成为各方关注的热点。在吴锋看来,锂离子电池由于具有比能量大、循环寿命长、安全性能好、可快速充放电等优点，使得相关技术及关键材料，成为当前国际竞相研发的热点，并成为新一代信息通讯(5G)、电动汽车、储能电站与特种安全等重大应用的关键环节。

当下，国家鼓励高能量密度电池的发展，以实现新能源汽车更长的续航里程，满足市场的进一步需求。2020年补贴即将取消，当务之急是想办法让电池和新能源汽车更好地适应市场的发展和需求。

自“十三五”以来，动力电池能量密度指标的发展趋势越来越高：

2015年，动力锂离子电池能量密度指标为电芯120～180瓦时/公斤，材料体系主要是磷酸铁锂—石墨、三元材料—石墨。

从近期来看，2020年新一代动力锂离子电池能量密度指标是：富锂材料-硅碳负极体系电芯为300瓦时/公斤。

从中远期来看，中期(2025年)要实现400瓦时/公斤，远期(2030年)要实现500瓦时/公斤。

近年来，电池关键材料和技术进步显著，但仍有提升的空间。这里指的是综合性能的提升空间，包括电池的安全性、能量密度、功率密度、寿命、成本等。只有电池综合性能提升了，才能更好地满足新能源汽车市场的发展。

目前，二次电池产量急剧上升，已渗透到国民经济和人民生活的各个领域，电池对社会产生了巨大的环境和资源压力。

研究显示，1个20克的手机电池可污染3个标准游泳池容积的水;若废弃在土地上，可使1平方公里土地污染50年左右。在吴锋看来，如果是几吨重的电动汽车动力电池废弃在自然环境中，大量重金属及化学物质进入大自然，将会对环境造成很大的污染。正是因为存在大量潜在的污染隐患，动力电池行业必须要加快完善回收处理机制的脚步。

在回收技术方面，目前国内外使用较多的是强酸的工艺技术，难以避免了强酸回收处理中的二次污染。吴锋团队采用了环境消耗天然有机酸的回收技术：

对于正极材料，原来是采用天然有机酸(柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸等)对废旧电池中的金属离子进行回收处理，锂离子和钴离子萃取率均在90%以上。最近采用的天然琥珀酸，萃取率由原来的94%提高到99%，萃取出来的电池材料也达到了要求，可以制备出合格的正极材料。

对于负极材料，原来大家的思路是觉得回收碳负极不划算，北理工团队的思路是通过废旧锂电池负极回收，研究如何制备碳吸附剂，用于高磷的污水处理。目前磷吸附量高达588μg/g，是目前最高的碳类吸附剂之一，且处理污水后的吸附剂还可以直接作为土壤缓释肥使。