钜大LARGE | 点击量:478次 | 2022年11月23日
锂电池和铅酸蓄电池的又一场博弈
《电动自行车安全技术规范》已于今年4月15日正式实施!这是在电动自行车的市场里锂电池与铅酸蓄电池的又一场博弈,在这一场博弈中,锂电池也逐渐占据上风,甚至我们已经可以预估到,在未来的微型电动车市场里面,将会出现的大部分产品都是搭载锂电池的产品,当然,这些产品都是根据国家相关规定和要求生产的,但其是否还是百姓最早需求的那辆代步车,是否背离市场的初衷,这都不言而喻。
锂电池与铅蓄电池的博弈
电动车废电瓶根据“新国标”要求规定整车重量(含电池)不超过55公斤,而使车的重量减轻的最直接的手段就是把铅酸蓄电池替换为锂电池。三年前,有业内专家预测,在制造电动车领域,锂电池在2015年可以替代大约20%的铅酸电池,五年内可以实现大约替代30%的铅酸电池。然而时值今日,锂电池实际替代铅酸电池不到10%,而未来两年内要实现目标亦是非常的艰难。
与铅酸电池相比,锂电池具有能量密度高、寿命长、体积小、重量轻等优点,但是除了这些,锂电池并没有其余多大的优势。
首先是锂电池的价格较高,其价格大约是铅酸蓄电池的3倍,多数人是无法接受的;其次是锂电池在实用的工程中,无法承受摔、扔和撞击,一旦遭此状况,锂电池遭刺穿,就有极大的可能会发生燃烧与爆炸;最后是锂电池对充电器要求及其的高,它不能像铅酸蓄电池那样随便用马路边的投币充电器来进行充电,因为一旦电流过大,锂电池内的保护板就极有可能被击穿,造成燃烧甚至爆炸。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
熟悉电池行业的人士都知道,铅酸电池易于回收利用,而且回收利用率高,铅酸蓄电池内部没有可以引起爆炸的物质存在,生产成本也比较低,价格便宜,随着技术的发展,铅酸电池的生产的技术非常成熟,污染性可控,能形成稳定的循环使用,这也是铅酸电池能够持续保持旺盛的市场活力的重要原因。
与之相对应的是锂电池回收利用却困难重重。虽然锂电池技术成熟,但是国内厂家对锂电池材料技术的掌握还没达到低成本研发锂电池阶段,未来三到五年内,锂电池的价格恐怕很难与铅酸蓄电池相抗衡,赢得消费者认可相对还是比较困难的。所以未来电动自行车锂电化取代铅酸电池是一个必然趋势,但是在这个必然趋势下必将会有一个较长的过程。
锂电回收产业链
锂电回收行业的上游为产生废旧电池及其材料的生产企业和用户,包括各电池材料厂、电池厂、新能源汽车运营商及终端用户;中游为锂电回收网点、回收再生利用企业、梯次利用企业;下游为锂电池材料生产企业和梯级电池用户。
全新电池经过电池企业、整车企业、汽车经销商等,流入到汽车用户手中,汽车用户将报废的电池通过售后服务网点和电池租赁企业更换新电池,同时由售后网点、电池租赁企业收集废旧电池,转交给废旧电池再生利用企业或梯次利用企业,流向梯次利用企业的电池在报废后最终也要回到再生利用企业。通过再生利用企业生成再生材料,继续流向电池生产企业再做成新的电池,进而流向整车企业,形成一个“生产—销售—使用—再利用”的完整闭环。
(1)梯次利用是一种延长动力锂电池使用期限的回收方式。一般而言,当新能源汽车搭载的动力锂电池容量衰减至80%左右时,电池不满足动力需求被淘汰,但此时的电池仍然可用于储能等行业,可投放到电信铁塔基站等场所、商业住宅储能站以及电动汽车充电储能站等。相较于磷酸铁锂,三元锂电池寿命较短,且安全性风险偏高,不适宜用于复杂环境的梯次利用领域。
目前,制约梯次利用市场发展的瓶颈主要包括退役电池回收价格及处理成本较高、电池性能一致性难以保障等。梯次利用的技术壁垒较高,关键技术包括离散整合技术和剩余寿命预测技术,其中剩余寿命预测的关键点在于全生命周期监测,即建立大数据追溯系统平台对退役电池进行系统分析,以此获得能否进入梯次利用市场的大数据。鉴于技术、成本等多方面原因,短期内梯次利用大规模市场化普及尚需时日,梯次利用不作为本文的重点讨论内容。
(2)资源化回收是对已经报废的动力电池进行破碎、拆解和冶炼等,实现镍、钴、锰、锂等资源的回收利用。通过资源化回收,镍、钴、锰等金属元素可实现95%以上、锂元素可实现70%以上(个别厂商可实现90%)的再利用,经济效益显著。产出的镍、钴、锰及锂盐,可用于生产三元前驱体和正极材料,进一步用于锂电池电芯的制造。
资源化回收技术路线
由于动力电池市场需求旺盛,将废旧电池进行资源化回收再利用,可有效缓解钴、锂等金属稀缺态势,降低动力电池生产成本。废旧动力锂电池的资源化回收主要集中在正极材料中的有价金属提取,主要过程为:
(1)彻底放电;
(2)进行拆解,分离出正极、负极、电解液和隔膜等各组成部分;
(3)对正极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂;
(4)提取富集有价金属。
锂电池回收按提取工艺可分为三大类:湿法回收、干法回收及生物回收。湿法工艺较复杂,但对有价金属回收率高,且可定向回收成品,是目前主流回收工艺;干法由于回收针对性不强,容易造成二次污染且能耗高,一般作为金属回收初步阶段,与湿法工艺配套;生物法具有成本低、污染小、可重复利用优点,长期来看是电池回收发展理想方向,但目前仍处于研发阶段,并无商业化应用案例。
环保意义重大
废旧锂电池回收具有极大的环保意义。废旧锂电池材料一旦进入环境中,正极材料中的镍/钴/锰等金属离子、负极的碳粉尘、电解质中的强碱和重金属离子都有可能造成重金属污染或有机物污染,并通过食物链最终进入人和动物体内,严重影响环境质量和人类健康。
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