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锂动力电池高效循环与污染控制
作者:曹宏斌 发表时间:2023年06月13日

  

  2023610日,由工业和信息化部装备工业发展中心、中国工业节能与清洁生产协会新能源电池回收利用专业委员会共同承办的2023世界动力电池大会动力电池回收与综合利用主题论坛在四川宜宾国际会议中心成功举办。


  中国科学院过程工程研究所工程技术委员会副主任、中国科学院化学化工科学数据中心主任曹宏斌在论坛报告中指出,要重视建立标准体系,资源、环境、安全等多部门应加强协同。以下为报告节选。


  作为电池产业发展的“最后一公里”,电池回收利用是保障资源高效利用以及持续发展的重要因素。退役电池除了含有高价值的关键金属外,它的安全和环保也很重要,我将其定义为具有环境和安全的三重属性。如果这些金属被分散掉,不再成为商品,那就是国家标准的二类重金属。电解液中有机物也含有磷、氟,这都是环境中需要关注的物质。


  电池退役来到回收厂后依然存在很多安全问题,比如放电很难实现100%。尤其铝箔是高活性金属会发生铝热反应,让有机物进一步结合氧化,使得安全风险加剧。回收企业大部分过去都是按照冶金的标准设计,但实际回收属于化工过程,而冶金标准对安全的关注度不如化工,这也会造成冶金企业在生产过程中标准的选择出现问题,进而导致安全事故的发生。锂电池行业的最后一公里如果能够走好,整个电池行业就能实现可持续发展,无废城市和双碳目标的实现也会比较顺利。比如将二次金属的回收利用起来,可以大大减少一次矿产资源的利用。


  电池产业面临顶层设计的问题

  行业面临的第一个问题是电池行业发展的时间较短,其中涉及安全的问题归口应急管理部门,资源问题是工信部门关注的,环境问题由环境部门处理。一旦出现了安全和环境双重的问题,环境部门就不能管。那由谁来管?如果这些问题更严重时都得不到管理,将来这个行业的发展可能会受到制约。


  第二个问题涉及数据的更新。电池在退役和废弃后,能否实现精准管理?目前电池的数据回收性和挖掘分析都比较差,在回收工艺方面,行业的发展推动了技术进步,而不是技术进步引领行业发展。好处是不需要如同别的行业那样跟着国外走,因为我们的产业比国外跑得快。在这个过程中产业不断发展,技术也在进步,但是更多是应急型的。变革性技术包括面向未来的,综合考虑技术、经济、环境多维度的技术还不够。比如废水,往往是今年关注COD就关注这一问题,但还有其他更多的问题如高盐废水的处理等需要关注。如果这些问题得不到解决、技术得不到突破,将来产业规模更大后会产生其他问题。


  此外,电池回收的工艺流程较长,磷酸铁锂中高价值的元素也比较低,回收过程中缺乏经济性。如果将来管理上不到位,电子废弃物处理面对的问题将会在电池回收行业中再次发生。


  重视全生命周期统筹

  我们团队在15年前开始携手企业从事研发工作,涵盖信息平台、循环利用与污染控制、关键技术与应用到标准。电池在应用过程中的信息比较好收集,但发展到后面的阶段时,不同的废物价值已经很低,而它的来源又特别广,将来要如何进行多元原料的最佳匹配?这就需要构建信息平台。我们需要综合考虑多方面的因素,比如资源的回收、技术的成熟程度、技术的环境友好度、碳排放等,这些被称为技术可达、经济可行、市场可容,这才是最后选择的可行技术路线。从不同的维度上评价之后,我们认为对不同类型的废物不是一味将其中有价值的东西拿出来,因为可能会造成其他问题而超出了回收的价值,应该采用综合评估进而为行业管理提供支撑。


  在技术方面,我们与宁德邦普、浙江华友等回收企业一直开展合作。这些年伴随企业的发展过程,我们也突破了一些关键技术,包括废水废渣的处理、废盐的处理等,这些技术都被揉到整个技术路线里不同的工段。


  对于实际的回收过程而言,复杂的系统不仅要突破单一技术,而且要形成系统解决方案。对于系统的解决方案,我提出建立内外双循环,比如介质尽量能够在生产企业内部循环——在这一过程中行业标准也非常重要。要重视全生命周期的统筹,从电池材料开始到电池的回收、梯级利用、循环利用等,要形成整个系统的技术和标准体系。同时要推行绿色制造、低碳制造,在循环利用过程中要坚持低碳。特别重要的是要打造标准体系,因为其中涉及资源、环境和安全等多部门,不同部门之间要协同。如果没有协同好,将来在管理时可能会出现“打架”的现象。(本文未经报告人审核)

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