Skoncentruj się na łańcuchu branżowym: jak poddawać recyklingowi akumulatory litowe-jonowe?
2.1. Polityka jest ulepszana, a standard i cena są podstawowymi ograniczeniami
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.
Chociaż konstrukcja najwyższego poziomu-jest stopniowo ulepszana, obecny recykling baterii litowych-jonowych jest ograniczony przez następujące trzy problemy, które utrudniają opracowywanie polityki:
1. Wzorzec pomiaru wartości rezydualnej akumulatora jest trudny do oszacowania: pojemność akumulatora litowego-jonowego będzie stopniowo zanikać podczas cyklicznego procesu ładowania i rozładowania oraz gdy zanik spadnie poniżej 80 procent , osiągnie stan emerytalny. Obecnie SOH (stan-stanu-zdrowia) baterii litowo-jonowej mocy ma wiele znaczeń, w tym znaczenie według zaniku pojemności, znaczenie pozostałej liczby cykli zgodnie z pozostałą pojemnością rozładowania, a znaczenie zgodnie z oporem wewnętrznym. Dlatego decydenci polityczni mają pewne trudności w standardowym określeniu wartości rezydualnej baterii litowo-jonowych.
2. Wahania cen metali wpływają na ekonomikę recyklingu materiałów: wahania cen metali ostatecznie determinują zyski i straty na rynku recyklingu baterii litowych-jonowych, a na ceny metali mają wpływ czynniki kompleksowe, takie jak podaż zasobów, postęp technologiczny i rynki niższego szczebla. Cykl produkcyjny, a więc ceny metali, są decydującym czynnikiem na rynku,-recyklingu akumulatorów litowo-jonowych zasilanych energią, co nie tylko wpływa na model biznesowy akumulatorów litowo-jonowych, ale wpływa również na skuteczność formułowania i wdrażania polityki.
3. Normy techniczne dotyczące wykorzystania kaskadowego: Ważną metodą recyklingu akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych jest wykorzystanie kaskadowe. Czynniki, takie jak metody kaskadowego wykorzystania i bezpieczeństwo, były plagą formułowania norm. Zbyt wysokie standardy spowodują skurczenie się rynku wykorzystania kaskadowego. Nie sprzyja to długoterminowemu- rozwojowi rynku utylizacji eszelonów.
Dlatego kwestie te muszą być stale podsumowywane i przekazywane w praktyce w celu dalszego doskonalenia standardów polityki i modeli biznesowych.
2.2. Kanały recyklingu i metody recyklingu baterii litowych-jonowych
W procesie recyklingu baterii litowych-jonowych są różni uczestnicy i ścieżki recyklingu. Wynika to głównie z różnic w metodach sprzedaży, formach użytkowania i własności baterii litowych-jonowych o różnych mocach. Obecnie w moim kraju kanały recyklingu akumulatorów litowo-jonowych o dużej mocy obejmują głównie małe firmy recyklingowe, profesjonalne firmy recyklingowe i rządowe centra recyklingu. W ostatnich latach, w celu uregulowania rynku recyklingu baterii litowo-jonowych, mój kraj sukcesywnie wydawał odpowiednie normy techniczne dotyczące demontażu i recyklingu baterii litowo-jonowych:
Odnosząc się do ścieżek recyklingu baterii w krajach rozwiniętych w Europie i Stanach Zjednoczonych, producenci baterii litowych-jonowych często biorą na siebie ważną odpowiedzialność za recykling baterii, podczas gdy producenci pojazdów elektrycznych i firmy leasingowe wśród uczestniczących podmiotów odgrywają pewną rolę we współpracy z producentami akumulatorów litowo-jonowych mocy w recyklingu. Zgodnie z różnicą uczestników na ścieżce recyklingu akumulatorów litowo-jonowych od konsumentów do zasilania producentów akumulatorów litowych-jonowych, można teoretycznie podzielić ją na trzy drogi recyklingu.
Pierwszym sposobem recyklingu jest recykling zużytych akumulatorów litowo-jonowych za pośrednictwem dealerów pojazdów elektrycznych; druga droga recyklingu polega na recyklingu przez firmy zajmujące się leasingiem baterii, a zużyte baterie litowe-jonowe ostatecznie trafiają do producentów baterii litowych-jonowych dwoma powyższymi drogami recyklingu (Niektórzy producenci mogą również wspólnie tworzyć sojusz producentów) do recyklingu; trzecia ścieżka recyklingu ostatecznie trafia do zewnętrznych-firm recyklingowych, ale -firmy zajmujące się recyklingiem strony trzeciej polegają na samodzielnie-założonych punktach recyklingu baterii litowych-jonowych.
W szczególności, zgodnie z powyższymi trzema trasami recyklingu, w odniesieniu do teorii logistyki zwrotnej, można ustalić różne tryby tras recyklingu akumulatorów litowych-jonowych. Tryb recyklingu producentów akumulatorów litowo-jonowych reprezentowanych przez Japonię (w tym dealerów pojazdów elektrycznych i firmy leasingujące akumulatory) oraz tryb recyklingu sojuszy branżowych reprezentowanych przez kraje europejskie i amerykańskie (moc litowa-jonowa producenci baterii wspólnie tworzą sojusz recyklingu) Oraz tryb recyklingu-strony trzeciej. W odniesieniu do różnych typów przedsiębiorstw, ze względu na różnice w aktualnej sytuacji przedsiębiorstwa, w celu maksymalizacji korzyści należy dobierać różne tryby ścieżki recyklingu zgodnie z faktyczną sytuacją.
2.2.1. Kaskadowe wykorzystanie i odzyskiwanie metali z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych
Istnieją dwie główne metody utylizacji po recyklingu baterii litowo-żelazowo-fosforanowych: utylizacja kaskadowa i recykling. Te dwie metody nie wykluczają się wzajemnie, ale uzupełniają. Kaskadowa utylizacja zużytych akumulatorów odnosi się do procesu, w którym akumulatory litowe-jonowe o dużej mocy mogą być nadal używane w odpowiednich pozycjach roboczych poprzez naprawę, montaż lub regenerację, gdy osiągną projektowany okres użytkowania, a proces ten jest zazwyczaj ten sam poziom lub obniżona aplikacja. Formularz.
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.
Zużyty akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy -jonowy jest najpierw poddawany recyklingowi kaskadowo, a następnie demontowany i poddawany recyklingowi, co pozwala zmaksymalizować wartość akumulatora po wycofaniu z eksploatacji. Wydajność akumulatora litowo-jonowego o dużej mocy będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem liczby zastosowań, ale gdy akumulator litowo-jonowy o dużej mocy nie spełnia standardów pojazdów elektrycznych i zostanie wycofany, jego wydajność (pojemność baterii) często spada tylko do 80 procent oryginalnej wydajności. Gdy wydajność baterii jest nadal utrzymywana na poziomie 80 procent -20 procent, wycofane akumulatory litowo-jonowe mogą być stosowane w pojazdach elektrycznych o małej mocy, magazynowaniu energii w sieci i magazynowaniu energii w domu z kolei po odpowiednich testach i ocenie. A gdy wydajność baterii spadnie do 20 procent, można ją złomować.
W obecnych warunkach technologia i rynek kaskadowego wykorzystania wycofanych baterii litowo-jonowych nadal napotykają na duże trudności.
(1) Z technicznego punktu widzenia akumulatory litowo-jonowe i akumulatory energii są zgodne z różnymi normami technicznymi, a dziedzina przechowywania energii ma wysokie wymagania dotyczące wydajności temperaturowej akumulatorów, podczas gdy częściowo wycofane akumulatory litowe{{ 2}} Baterie jonowe mogą nie spełniać wymagań dotyczących użytkowania baterii magazynujących energię. Stworzenie modelu predykcji żywotności baterii w oparciu o analizę mechanizmu zaniku pojemności nie jest doskonałe, co powoduje trudności w ocenie i wykrywaniu gradientowego wykorzystania baterii litowych-jonowych.
(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.
W porównaniu z utylizacją Echelon, demontaż i recykling wycofanych baterii litowo-jonowych są stosunkowo zaawansowane technologicznie. Technologia przetwarzania zużytego akumulatora litowego-jonowego można podzielić na metody fizyczne, biologiczne i chemiczne; metody fizyczne obejmują metodę flotacji kruszącej i metodę mechanicznego rozdrabniania, ale skuteczność separacji jest niezwykle niska, a odzyskiwanie cennych metali zazwyczaj wymaga dalszego -procesu obróbki; Metody biologiczne wykorzystują katabolizm drobnoustrojów, aby osiągnąć selektywne wymywanie i odzyskiwanie jonów metali, ale metody biologiczne zasadniczo wciąż znajdują się na poziomie badań laboratoryjnych i znajdują się w pewnej odległości od zastosowań na dużą-skalową skalę.
Główne metody demontażu i recyklingu to zasadniczo metody chemiczne, w tym trzy procesy obróbki, obróbka ogniowa, obróbka na mokro oraz naprawa i regeneracja elektrod. Oczyszczanie ogniowe jest stosunkowo podstawową metodą przetwarzania odpadów. Ważną zasadą jest to, że spalanie akumulatora w wysokiej-temperaturze po jego demontażu lub zmiażdżeniu powoduje rozkład materii organicznej w akumulatorze w wyniku utleniania, a elementy metalowe w materiałach elektrod i opakowaniach przekształcają się w stabilne tlenki metali. Następnie oddziel i poddaj recyklingowi. Istnieje wiele powiązanych badań dotyczących technologii przetwarzania na mokro. Ważną zasadą jest użycie roztworu kwasu i roztworu alkalicznego do rozpuszczenia materiału elektrody, a następnie oddzielenie i oczyszczenie każdego elementu w fazie ciekłej. Proces naprawy i regeneracji elektrod to proces leczenia, który pojawił się w ostatnich latach. Materiały elektrodowe w zużytych akumulatorach litowych-jonowych są demontowane i oddzielane, a następnie poddawane obróbce metodami elektrochemicznymi lub fizykochemicznymi w celu przywrócenia ich uszkodzonej struktury i wydajności elektrochemicznej, dzięki czemu materiał może być ponownie użyty lub jako prekursor do przygotowania nowych materiałów elektrodowych.
2.2.2. Odzyskiwanie materiału katodowego i regeneracja baterii trójskładnikowej
Obecnie droga techniczna odzyskiwania i regeneracji materiału z katod trójskładnikowych dzieli się głównie na dwie formy:
Fizyczna naprawa i regeneracja. W przypadku trójskładnikowych materiałów katodowych, które tracą tylko aktywny pierwiastek litowy, pierwiastek litowy jest bezpośrednio dodawany, naprawiany i regenerowany przez spiekanie w wysokiej-temperaturze; w przypadku materiałów katodowych o silnym zaniku pojemności i zmianach struktury krystalicznej powierzchni przeprowadza się obróbkę hydrotermiczną i krótkotrwałe-spiekanie w wysokiej-temperaturze. regeneracja;
Istnieją trzy główne metody recyklingu metalurgicznego: ogniowa, mokra i bioługowanie. Wśród nich metoda pożarowa charakteryzuje się dużym zużyciem energii, utratą cennych składników oraz powstawaniem toksycznych i szkodliwych gazów; metoda biologicznego ługowania ma słaby efekt leczniczy, długi cykl i trudności w hodowli bakterii; natomiast metoda mokra ma wysoką wydajność i niezawodne działanie. , niskie zużycie energii, brak toksycznych i szkodliwych gazów i inne zalety, dzięki czemu aplikacja jest bardziej powszechna.
2.3. Kamień z innych gór, tryb recyklingu akumulatorów litowych-jonowych z zagranicy
2.3.1. Stany Zjednoczone: Solidne przepisy dotyczące recyklingu baterii i popularyzacja wiedzy o recyklingu
Przepisy dotyczące recyklingu zużytych baterii w Stanach Zjednoczonych są rozsądne, a system odpowiednich przepisów obejmuje poziomy federalne, stanowe i lokalne. Te trzy poziomy przepisów wzajemnie się uzupełniają i regulują, co sprawia, że amerykański system prawny dotyczący recyklingu baterii jest doskonały, kompleksowy i szczegółowy.
Na poziomie federalnym rząd reguluje producentów baterii i firmy zajmujące się recyklingiem zużytych baterii, wydając licencje.
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.
Na poziomie lokalnym większość miast w Stanach Zjednoczonych uchwaliła przepisy dotyczące recyklingu baterii elektrycznych w celu złagodzenia zagrożeń dla środowiska związanych ze zużytymi bateriami. Amerykańska Międzynarodowa Rada ds. Baterii uchwaliła ustawę Battery Product Stewardship Act, która stworzyła system depozytu recyklingu baterii, aby zachęcić konsumentów do zbierania i zwrotu zużytych baterii.
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: System Odpowiedzialności Producenta oraz System Sojuszu
Unia Europejska była pierwszym regionem, który skoncentrował się na recyklingu baterii i podjął działania. W 1991 roku wprowadzono Dyrektywę w sprawie baterii i akumulatorów zawierających niektóre substancje niebezpieczne, która stanowiła, że baterie te należy poddawać oddzielnemu recyklingowi. UE wcześnie rozpoczęła recykling baterii 3C i akumulatorów kwasowo-ołowiowych- i zgromadziła wiele istotnych i istotnych doświadczeń. W 2006 r. wprowadzono politykę przetwarzania i recyklingu zużytych baterii (2006/66/WE) oraz utworzono system wspierający (system rozszerzonej odpowiedzialności producenta), w którym firmy produkujące akumulatory litowe-jonowe były odpowiedzialne za główne organ recyklingu. Wśród nich, w Niemczech, świadomość odpowiedzialności producenta i podział pracy na recykling są wyraźnie źródłem energii. Nacisk na recykling baterii litowo-jonowych o dużej mocy sprawił, że Niemcy osiągnęły niezwykłe osiągnięcia w zakresie systemu prawnego, podziału obowiązków i technicznych dróg recyklingu baterii.
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.
Zgodnie z ograniczeniami odpowiednich ram prawnych, system recyklingu zużytych baterii w Niemczech charakteryzuje się wyraźnym podziałem pracy. Producenci, konsumenci i podmioty zajmujące się recyklingiem w łańcuchu branżowym mają odpowiednie obowiązki i obowiązki. Baterie produkowane lub importowane przez producentów baterii muszą być zarejestrowane w rządzie, dalsi dystrybutorzy są odpowiedzialni za budowę sieci recyklingu baterii, a użytkownicy są również zobowiązani do zwrotu zużytych baterii do odpowiednich agencji recyklingu.
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"
Dotknięta niedoborem surowców Japonia jest światowym liderem w recyklingu zużytych baterii. Recykling baterii w Japonii
