Fokus pada rantai industri: bagaimana cara mendaur ulang daya baterai lithium-ion?
2.1. Kebijakan sedang diperbaiki, dan standar serta harga adalah kendala utama
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.
Meskipun desain-tingkat teratas sedang ditingkatkan secara bertahap, daur ulang baterai lithium-ion daya saat ini dibatasi oleh tiga masalah berikut, yang membuat pengembangan kebijakan menjadi lebih sulit:
1. Standar pengukuran nilai sisa baterai sulit untuk diperkirakan: kapasitas baterai baterai lithium-ion daya secara bertahap akan meluruh selama proses pengisian dan pengosongan siklus, dan ketika pembusukan turun di bawah 80 persen , itu akan mencapai keadaan pensiun. Saat ini, SOH (Status-kesehatan-) daya baterai lithium-ion memiliki banyak arti, di antaranya arti menurut peluruhan kapasitas, arti angka sisa siklus sesuai dengan kapasitas debit yang tersisa, dan makna menurut resistansi internal. Oleh karena itu, pembuat kebijakan mengalami kesulitan tertentu dalam penentuan standar nilai sisa daya baterai lithium-ion.
2. Fluktuasi harga logam memengaruhi ekonomi daur ulang bahan: fluktuasi harga logam pada akhirnya akan menentukan untung dan rugi pasar daur ulang baterai ion lithium-, dan harga logam dipengaruhi oleh faktor komprehensif seperti pasokan sumber daya, kemajuan teknologi, dan pasar hilir. Siklus produksi, jadi harga logam merupakan faktor penentu di pasar-daur ulang baterai lithium daya-ion yang digerakkan oleh pasar, yang tidak hanya memengaruhi model bisnis baterai lithium-ion daya, tetapi juga mempengaruhi efektivitas perumusan dan implementasi kebijakan.
3. Standar teknis untuk pemanfaatan kaskade: Metode daur ulang yang penting untuk baterai lithium besi fosfat adalah pemanfaatan kaskade. Faktor-faktor seperti metode pemanfaatan kaskade dan keamanan telah mengganggu perumusan standar. Standar yang terlalu tinggi akan menyebabkan pasar untuk pemanfaatan kaskade menyusut. Ini tidak kondusif untuk-pengembangan jangka panjang pasar pemanfaatan eselon.
Oleh karena itu, isu-isu ini harus terus-menerus diringkas dan diberi umpan balik dalam praktik untuk lebih meningkatkan standar kebijakan dan model bisnis.
2.2. Saluran daur ulang dan metode daur ulang daya baterai lithium-ion
Ada peserta dan jalur daur ulang yang berbeda dalam proses daur ulang baterai lithium-ion daya. Hal ini terutama disebabkan oleh perbedaan metode penjualan, bentuk penggunaan, dan kepemilikan antara baterai lithium-ion daya yang berbeda. Saat ini, di negara saya, saluran daur ulang baterai lithium-ion daya terutama mencakup perusahaan daur ulang kecil, perusahaan daur ulang profesional, dan pusat daur ulang pemerintah. Dalam beberapa tahun terakhir, untuk mengatur pasar daur ulang baterai lithium-ion daya, negara saya telah secara berturut-turut mengeluarkan standar teknis yang relevan untuk pembongkaran dan daur ulang baterai lithium-ion daya:
Merujuk pada jalur daur ulang baterai di negara-negara maju di Eropa dan Amerika Serikat, produsen baterai lithium-ion sering mengambil tanggung jawab penting untuk daur ulang baterai, sementara produsen kendaraan listrik dan perusahaan penyewaan baterai di antara entitas yang berpartisipasi memainkan peran bekerja sama dengan produsen baterai lithium-ion daya dalam daur ulang. Menurut perbedaan peserta di jalur daur ulang baterai ion lithium-daya dari konsumen ke produsen baterai lithium-ion daya, secara teoritis dapat dibagi menjadi tiga rute daur ulang.
Rute daur ulang pertama adalah mendaur ulang baterai lithium-ion daya limbah melalui dealer kendaraan listrik; rute daur ulang kedua adalah mendaur ulang melalui perusahaan penyewaan baterai, dan baterai lithium-ion daya limbah akhirnya mengalir ke produsen baterai lithium-ion daya melalui dua rute daur ulang di atas ( Beberapa produsen juga dapat bersama-sama membentuk aliansi produsen) untuk didaur ulang; jalur daur ulang ketiga akhirnya mengalir ke-perusahaan daur ulang pihak ketiga, tetapi perusahaan daur ulang-pihak ketiga mengandalkan-outlet daur ulang baterai lithium-ion daya yang didirikan sendiri.
Secara khusus, menurut tiga rute daur ulang di atas, dengan mengacu pada teori logistik terbalik, mode rute daur ulang baterai lithium-ion daya yang berbeda dapat dibuat. Mode daur ulang produsen baterai lithium-ion daya yang diwakili oleh Jepang (termasuk dealer kendaraan listrik dan perusahaan penyewaan baterai), dan mode daur ulang dari aliansi industri yang diwakili oleh negara-negara Eropa dan Amerika (litium daya-ion produsen baterai bersama-sama membentuk aliansi daur ulang) Dan mode daur ulang pihak ketiga-. Mengenai jenis perusahaan yang berbeda, karena perbedaan situasi perusahaan saat ini, mode jalur daur ulang yang berbeda harus dipilih sesuai dengan situasi aktual untuk memaksimalkan manfaat.
2.2.1. Pemanfaatan kaskade dan pemulihan logam baterai lithium besi fosfat
Ada dua metode pemanfaatan utama setelah daur ulang baterai lithium besi fosfat: pemanfaatan kaskade dan daur ulang pembongkaran. Kedua metode ini tidak saling eksklusif, tetapi saling melengkapi. Pemanfaatan kaskade baterai limbah mengacu pada proses di mana baterai lithium-ion daya dapat terus digunakan dalam posisi kerja yang sesuai dengan memperbaiki, memasang kembali, atau membuat ulang saat baterai mencapai masa pakai yang dirancang, dan proses ini umumnya merupakan tingkat yang sama atau aplikasi yang diturunkan. membentuk.
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.
Baterai lithium besi fosfat daya lithium-ion limbah didaur ulang terlebih dahulu secara bertahap, kemudian dibongkar dan didaur ulang, yang akan memaksimalkan nilai baterai setelah dinonaktifkan. Performa baterai lithium-ion daya akan menurun seiring dengan peningkatan jumlah penggunaan, tetapi ketika baterai lithium-ion daya tidak dapat memenuhi standar penggunaan kendaraan listrik dan dihentikan, kinerjanya (kapasitas baterai) seringkali hanya turun hingga 80 persen dari performa aslinya. Ketika kinerja baterai masih dipertahankan pada 80 persen -20 persen , baterai lithium-ion yang sudah pensiun dapat digunakan di bidang kendaraan listrik berdaya rendah, penyimpanan energi jaringan, dan penyimpanan energi rumah pada gilirannya setelah pengujian dan evaluasi yang relevan. Dan ketika kinerja baterai turun hingga 20 persen, itu dapat dihapus.
Di bawah kondisi saat ini, masih ada kesulitan besar dalam teknologi dan pasar untuk pemanfaatan kaskade baterai lithium-ion daya yang sudah pensiun.
(1) Dari sudut pandang teknis, baterai lithium daya-ion dan baterai penyimpan energi mengikuti standar teknis yang berbeda, dan bidang penyimpanan energi memiliki persyaratan tinggi pada kinerja suhu baterai, sedangkan litium daya sebagian dihentikan{{ 2}}baterai ion mungkin tidak memenuhi persyaratan penggunaan baterai penyimpan energi . Pembentukan model prediksi masa pakai baterai berdasarkan analisis mekanisme peluruhan kapasitas yang tidak sempurna, mengakibatkan kesulitan dalam evaluasi dan deteksi gradien pemanfaatan baterai lithium-ion daya yang sudah pensiun.
(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.
Dibandingkan dengan pemanfaatan eselon, pembongkaran dan daur ulang baterai lithium-ion daya yang sudah pensiun relatif matang dalam teknologi. Teknologi pengolahan baterai lithium-ion limbah daya dapat dibagi menjadi metode fisik, biologi, dan kimia; metode fisik meliputi metode flotasi penghancuran dan metode penggilingan mekanis, tetapi efisiensi pemisahannya sangat rendah, dan pemulihan logam berharga umumnya memerlukan proses-lanjutan; Metode biologis memanfaatkan katabolisme mikroba untuk mencapai pelindian selektif dan pemulihan ion logam, tetapi metode biologis pada dasarnya masih pada tingkat penelitian laboratorium dan memiliki jarak tertentu dari aplikasi skala besar-.
Metode utama pembongkaran dan daur ulang pada dasarnya adalah metode kimia, termasuk tiga proses perawatan, perawatan api, perawatan basah, dan perbaikan dan regenerasi elektroda. Perawatan kebakaran adalah metode pengolahan limbah yang relatif utama. Prinsip penting adalah bahwa pembakaran-suhu tinggi baterai setelah pembongkaran atau penghancuran membuat bahan organik dalam baterai terurai secara oksidatif, dan elemen logam dalam bahan elektroda dan bahan pengemas diubah menjadi oksida logam yang stabil. Kemudian pisahkan dan daur ulang. Ada banyak penelitian terkait teknologi pengolahan basah. Prinsip penting adalah menggunakan larutan asam dan larutan alkali untuk melarutkan bahan elektroda, dan kemudian mewujudkan pemisahan dan pemurnian setiap elemen dalam fase cair. Proses perbaikan dan regenerasi elektroda adalah proses perawatan yang muncul dalam beberapa tahun terakhir. Bahan elektroda pada baterai ion lithium-limbah dibongkar dan dipisahkan, serta diolah dengan metode elektrokimia atau kimia fisika untuk mengembalikan struktur dan kinerja elektrokimianya yang rusak, sehingga bahan tersebut dapat digunakan kembali atau sebagai prekursor untuk persiapan bahan elektroda baru.
2.2.2. Pemulihan bahan katoda dan regenerasi baterai terner
Saat ini, rute teknis pemulihan dan regenerasi bahan katoda terner terutama dibagi menjadi dua bentuk berikut:
Perbaikan fisik dan regenerasi. Untuk bahan katoda terner yang hanya kehilangan elemen litium aktif, unsur litium ditambahkan dan diperbaiki secara langsung dan diregenerasi dengan sinter-suhu tinggi; untuk bahan katoda dengan peluruhan kapasitas yang parah dan perubahan struktur kristal permukaan, dilakukan perlakuan hidrotermal dan sintering suhu tinggi-jangka pendek-. regenerasi;
Ada tiga metode utama untuk daur ulang metalurgi: api, basah dan bioleaching. Diantaranya, metode api memiliki konsumsi energi yang tinggi, kehilangan komponen berharga, dan munculnya gas beracun dan berbahaya; metode pelindian biologis memiliki efek perawatan yang buruk, siklus panjang, dan kesulitan dalam membiakkan bakteri; sebaliknya, metode basah memiliki efisiensi tinggi dan operasi yang andal. , konsumsi energi yang rendah, tidak ada gas beracun dan berbahaya dan keuntungan lainnya, sehingga aplikasi lebih umum.
2.3. Batu dari gunung lain, mode daur ulang baterai lithium-ion daya luar negeri
2.3.1. Amerika Serikat: Undang-undang daur ulang baterai yang baik dan mempopulerkan pengetahuan daur ulang
Undang-undang daur ulang baterai bekas di Amerika Serikat berlaku, dan sistem undang-undang yang relevan melibatkan tingkat federal, negara bagian, dan lokal. Tiga tingkat undang-undang tersebut saling melengkapi dan mengatur, yang membuat sistem hukum daur ulang baterai AS sempurna, komprehensif, dan spesifik.
Di tingkat federal, pemerintah mengatur produsen baterai dan perusahaan daur ulang limbah baterai dengan mengeluarkan lisensi.
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.
Di tingkat lokal, sebagian besar kota di Amerika Serikat telah memberlakukan peraturan daur ulang baterai listrik untuk mengurangi bahaya lingkungan dari baterai bekas. Dewan Baterai Internasional AS memberlakukan Battery Product Stewardship Act, yang menciptakan sistem penyimpanan daur ulang baterai untuk mendorong konsumen mengumpulkan dan mengembalikan baterai bekas.
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: Sistem Tanggung Jawab Produsen ditambah Sistem Aliansi
Uni Eropa adalah wilayah pertama yang fokus pada daur ulang baterai dan mengambil tindakan. Pada tahun 1991, Petunjuk tentang Baterai dan Akumulator yang Mengandung Zat Berbahaya Tertentu diperkenalkan, yang menetapkan bahwa baterai ini harus didaur ulang secara terpisah. UE mulai lebih awal dalam mendaur ulang baterai 3C dan baterai-asam timbal, dan telah mengumpulkan banyak pengalaman relevan yang relevan. Pada tahun 2006, kebijakan pengolahan dan daur ulang baterai limbah (2006/66/EC) diperkenalkan, dan sistem pendukung (sistem tanggung jawab produsen yang diperluas) dibentuk di mana perusahaan produksi baterai lithium-ion daya bertanggung jawab atas badan daur ulang. Di antara mereka, di Jerman, kesadaran akan tanggung jawab produsen dan pembagian kerja untuk daur ulang jelas merupakan sumber kekuatan. Penekanan pada daur ulang baterai ion lithium-daya telah membuat Jerman mencapai pencapaian luar biasa dalam sistem hukum, pembagian tanggung jawab, dan rute teknis untuk daur ulang baterai.
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.
Di bawah batasan kerangka hukum yang relevan, sistem daur ulang baterai limbah di Jerman memiliki pembagian kerja yang jelas. Produsen, konsumen, dan pendaur ulang dalam rantai industri memiliki tanggung jawab dan kewajiban yang sesuai. Baterai yang diproduksi atau diimpor oleh produsen baterai harus terdaftar pada pemerintah, distributor hilir bertanggung jawab untuk membangun jaringan daur ulang baterai, dan pengguna juga wajib mengembalikan baterai bekas ke lembaga daur ulang terkait.
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"
Dipengaruhi oleh kekurangan bahan baku, Jepang adalah pemimpin global dalam daur ulang baterai bekas. Daur ulang baterai di Jepang
