Tập trung vào chuỗi ngành: làm thế nào để tái chế pin lithium - ion?
2.1. Chính sách đang được cải thiện, tiêu chuẩn và giá cả là những hạn chế cốt lõi
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.
Mặc dù thiết kế cấp - cao nhất đang dần được cải thiện, việc tái chế pin lithium - năng lượng hiện tại bị hạn chế bởi ba vấn đề sau, khiến việc phát triển chính sách trở nên khó khăn hơn:
1. Tiêu chuẩn đo lường giá trị còn lại của pin rất khó ước tính: dung lượng pin của pin ion lithium - sẽ giảm dần trong quá trình sạc và xả theo chu kỳ và khi phân rã giảm xuống dưới 80 phần trăm , nó sẽ đạt đến trạng thái nghỉ hưu. Hiện tại, SOH (Trạng thái - của - sức khoẻ) của pin ion lithium - điện có nhiều ý nghĩa, bao gồm ý nghĩa theo sự giảm dần dung lượng, ý nghĩa của số còn lại của chu kỳ theo khả năng phóng điện còn lại và ý nghĩa theo nội trở. Do đó, các nhà hoạch định chính sách gặp khó khăn nhất định trong việc xác định tiêu chuẩn giá trị còn lại của pin lithium - ion điện.
2. Biến động giá kim loại ảnh hưởng đến tính kinh tế của việc tái chế vật liệu: biến động về giá kim loại cuối cùng sẽ xác định lợi nhuận và tổn thất của thị trường tái chế pin lithium - điện và giá kim loại bị ảnh hưởng bởi các yếu tố toàn diện như nguồn cung cấp tài nguyên, tiến bộ công nghệ và thị trường hạ nguồn. Chu kỳ sản xuất, do đó, giá kim loại là yếu tố quyết định trong thị trường tái chế pin ion - năng lượng định hướng - trên thị trường, điều này không chỉ ảnh hưởng đến mô hình kinh doanh của pin ion lithium - năng lượng, mà cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của việc xây dựng và thực thi chính sách.
3. Tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng theo tầng: Một phương pháp tái chế quan trọng đối với pin lithium iron phosphate là sử dụng theo tầng. Các yếu tố như phương pháp sử dụng tầng và độ an toàn đã cản trở việc xây dựng các tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn quá cao sẽ khiến thị trường sử dụng tầng thu hẹp. Nó không có lợi cho sự phát triển lâu dài - của thị trường sử dụng cấp độ cao.
Do đó, những vấn đề này phải liên tục được tổng kết và phản hồi trong thực tế để hoàn thiện hơn nữa các tiêu chuẩn chính sách và mô hình kinh doanh.
2.2. Các kênh tái chế và phương pháp tái chế pin lithium - ion năng lượng
Có những người tham gia và các con đường tái chế khác nhau trong quy trình tái chế pin lithium - ion. Điều này chủ yếu là do sự khác biệt về phương thức bán hàng, hình thức sử dụng và quyền sở hữu giữa các loại pin lithium - ion năng lượng khác nhau. Hiện tại, ở quốc gia của tôi, các kênh tái chế pin ion lithium - điện chủ yếu bao gồm các công ty tái chế nhỏ, công ty tái chế chuyên nghiệp và trung tâm tái chế của chính phủ. Trong những năm gần đây, để điều chỉnh thị trường tái chế pin lithium - điện năng, quốc gia của tôi đã liên tiếp ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan để tháo dỡ và tái chế pin - ion lithium nguồn:
Đề cập đến con đường tái chế pin của các quốc gia phát triển ở Châu Âu và Hoa Kỳ, các nhà sản xuất pin lithium - ion năng lượng thường đảm nhận trách nhiệm quan trọng trong việc tái chế pin, trong khi các nhà sản xuất xe điện và công ty cho thuê pin trong số các pháp nhân tham gia đóng một vai trò hợp tác với các nhà sản xuất pin lithium - năng lượng trong việc tái chế. Theo sự khác biệt của những người tham gia trong lộ trình tái chế pin lithium - năng lượng từ người tiêu dùng đến các nhà sản xuất pin lithium - cấp nguồn, về mặt lý thuyết, nó có thể được chia thành ba lộ trình tái chế.
Con đường tái chế đầu tiên là tái chế pin ion lithium - năng lượng thải thông qua các đại lý xe điện; con đường tái chế thứ hai là tái chế thông qua các công ty cho thuê pin và pin lithium - năng lượng thải cuối cùng sẽ được cung cấp cho các nhà sản xuất pin lithium - ion thông qua hai con đường tái chế trên (Một số nhà sản xuất cũng có thể cùng nhau hình thành liên minh nhà sản xuất) để tái chế; con đường tái chế thứ ba cuối cùng chuyển đến các công ty tái chế của - bên thứ ba, nhưng các công ty tái chế của - bên thứ ba dựa vào các cửa hàng tái chế pin ion lithium - tự - được thành lập.
Cụ thể, theo ba lộ trình tái chế ở trên, có tham chiếu đến lý thuyết hậu cần ngược, có thể thiết lập các chế độ tái chế pin lithium - năng lượng khác nhau. Chế độ tái chế của các nhà sản xuất pin lithium - điện do Nhật Bản đại diện (bao gồm các đại lý xe điện và các công ty cho thuê pin) và chế độ tái chế của các liên minh trong ngành do các quốc gia Châu Âu và Mỹ đại diện (điện lithium - ion các nhà sản xuất pin cùng thành lập một liên minh tái chế) Và chế độ tái chế của bên thứ ba -. Đối với các loại hình công ty khác nhau, do tình hình hiện tại của công ty có sự khác biệt, các phương thức tái chế khác nhau nên được lựa chọn theo tình hình thực tế để tối đa hóa lợi ích.
2.2.1. Sử dụng tầng và thu hồi kim loại của pin lithium sắt phosphate
Có hai phương pháp sử dụng chính sau khi tái chế pin lithium iron phosphate: sử dụng theo tầng và tái chế tháo dỡ. Hai phương pháp này không loại trừ lẫn nhau mà bổ sung cho nhau. Việc sử dụng theo tầng của pin thải đề cập đến quy trình trong đó pin lithium - cấp nguồn có thể tiếp tục được sử dụng ở các vị trí làm việc phù hợp bằng cách sửa chữa, lắp đặt lại hoặc tái sản xuất khi chúng đạt đến tuổi thọ sử dụng như thiết kế và quy trình này nói chung là cùng cấp hoặc ứng dụng bị hạ cấp. biểu mẫu.
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.
Trước tiên, pin lithium iron phosphate power lithium - được tái chế theo dòng, sau đó được tháo dỡ và tái chế, điều này sẽ tối đa hóa giá trị của pin sau khi ngừng hoạt động. Hiệu suất của pin lithium - ion điện sẽ giảm dần khi số lần sử dụng tăng lên, nhưng khi pin lithium - điện ion không thể đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng của xe điện và đã ngừng hoạt động, hiệu suất của nó (dung lượng pin) thường chỉ giảm xuống 80 phần trăm so với hiệu suất ban đầu. Khi hiệu suất của pin vẫn được duy trì ở 80 phần trăm - 20 phần trăm, pin ion lithium - điện đã ngừng hoạt động có thể được sử dụng trong các lĩnh vực xe điện công suất thấp, lưu trữ năng lượng lưới và lưu trữ năng lượng gia đình lần lượt sau khi kiểm tra và đánh giá có liên quan. Và khi hiệu suất pin giảm xuống 20 phần trăm, nó có thể bị loại bỏ.
Trong điều kiện hiện tại, vẫn còn những khó khăn lớn về công nghệ và thị trường cho việc sử dụng nhiều tầng pin lithium - ion đã ngừng hoạt động.
(1) Từ quan điểm kỹ thuật, pin lithium - cấp nguồn và pin lưu trữ năng lượng tuân theo các tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau và lĩnh vực lưu trữ năng lượng có yêu cầu cao về hiệu suất nhiệt độ của pin, trong khi pin lithium cấp nguồn đã ngừng hoạt động một phần {{ 2}} pin ion có thể không đáp ứng các yêu cầu sử dụng của pin lưu trữ năng lượng. Việc thiết lập mô hình dự đoán tuổi thọ pin dựa trên phân tích cơ chế giảm dung lượng là không hoàn hảo, dẫn đến khó khăn trong việc đánh giá và phát hiện việc sử dụng gradient của pin ion lithium - đã ngừng hoạt động.
(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.
So với việc sử dụng nhiều cấp độ, việc tháo dỡ và tái chế pin ion lithium - điện đã ngừng hoạt động là công nghệ tương đối trưởng thành. Công nghệ xử lý pin lithium - năng lượng thải có thể được chia thành các phương pháp vật lý, sinh học và hóa học; các phương pháp vật lý bao gồm phương pháp tuyển nổi nghiền và phương pháp nghiền cơ học, nhưng hiệu suất tách rất thấp và việc thu hồi các kim loại có giá trị thường đòi hỏi một - quy trình xử lý sau; Các phương pháp sinh học sử dụng sự dị hóa của vi sinh vật để đạt được sự rửa trôi và thu hồi có chọn lọc các ion kim loại, nhưng các phương pháp sinh học về cơ bản vẫn ở mức độ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và có một khoảng cách nhất định với các ứng dụng quy mô lớn -.
Các phương pháp tháo dỡ và tái chế chủ đạo về cơ bản là các phương pháp hóa học, bao gồm ba quy trình xử lý, xử lý bằng lửa, xử lý ướt, và sửa chữa và tái tạo điện cực. Xử lý bằng lửa là một phương pháp xử lý chất thải tương đối chủ yếu. Nguyên tắc quan trọng là quá trình đốt cháy pin ở nhiệt độ - cao sau khi tháo dỡ hoặc nghiền nát làm cho chất hữu cơ trong pin bị phân hủy theo phương pháp oxy hóa, và các phần tử kim loại trong vật liệu điện cực và vật liệu đóng gói được chuyển đổi thành các oxit kim loại ổn định. Sau đó tách và tái chế. Có nhiều nghiên cứu liên quan đến công nghệ chế biến ướt. Nguyên tắc quan trọng là sử dụng dung dịch axit và dung dịch kiềm để hòa tan vật liệu điện cực, sau đó nhận ra sự phân tách và tinh chế của từng nguyên tố trong pha lỏng. Quá trình sửa chữa và tái tạo điện cực là một quá trình điều trị đã xuất hiện trong những năm gần đây. Vật liệu điện cực trong pin ion lithium - thải được tháo rời và tách ra, đồng thời được xử lý bằng các phương pháp điện hóa hoặc hóa lý để khôi phục cấu trúc bị hư hỏng và hiệu suất điện hóa của chúng, do đó, vật liệu có thể được sử dụng lại để sử dụng hoặc như tiền chất để điều chế vật liệu điện cực mới.
2.2.2. Phục hồi vật liệu catốt và tái tạo pin bậc ba
Hiện nay, tuyến kỹ thuật thu hồi và tái sinh vật liệu catốt bậc ba chủ yếu được chia thành hai dạng sau:
Sửa chữa và tái tạo vật lý. Đối với các vật liệu catốt bậc ba chỉ mất nguyên tố liti hoạt động, nguyên tố liti được thêm trực tiếp và sửa chữa và tái sinh bằng phương pháp thiêu kết ở nhiệt độ - cao; đối với các vật liệu catốt bị phân rã dung tích nghiêm trọng và thay đổi cấu trúc tinh thể bề mặt, xử lý thủy nhiệt và thiêu kết ở nhiệt độ - cao - trong thời gian ngắn được thực hiện. sự tái tạo;
Có ba phương pháp chính để tái chế luyện kim: lửa, ướt và tẩy rửa sinh học. Trong số đó, phương pháp đốt cháy có mức tiêu thụ năng lượng cao, làm mất đi các thành phần có giá trị và sinh ra khí độc hại; phương pháp rửa trôi sinh học hiệu quả xử lý kém, chu kỳ dài, khó nuôi cấy vi khuẩn; ngược lại, phương pháp ướt có hiệu quả cao và hoạt động đáng tin cậy. , tiêu thụ năng lượng thấp, không có khí độc hại và các ưu điểm khác nên ứng dụng phổ biến hơn.
2.3. Đá từ những ngọn núi khác, chế độ tái chế pin lithium - điện ở nước ngoài
2.3.1. Hoa Kỳ: Luật tái chế pin hợp lý và phổ biến kiến thức về tái chế
Luật tái chế pin đã qua sử dụng ở Hoa Kỳ là đúng đắn và hệ thống luật liên quan liên quan đến cấp liên bang, tiểu bang và địa phương. Ba cấp luật bổ sung và điều chỉnh lẫn nhau, điều này làm cho hệ thống pháp luật về tái chế pin của Hoa Kỳ trở nên hoàn hảo, toàn diện và cụ thể.
Ở cấp liên bang, chính phủ quy định các nhà sản xuất pin và các công ty tái chế pin thải bằng cách cấp giấy phép.
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.
Ở cấp địa phương, hầu hết các thành phố ở Hoa Kỳ đã ban hành các quy định về tái chế pin điện để giảm thiểu các nguy cơ đối với môi trường của pin đã qua sử dụng. Hội đồng Pin Quốc tế Hoa Kỳ đã ban hành Đạo luật Quản lý Sản phẩm Pin, đạo luật này tạo ra một hệ thống ký gửi tái chế pin để khuyến khích người tiêu dùng thu gom và trả lại pin đã qua sử dụng.
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. EU: Hệ thống trách nhiệm của nhà sản xuất cộng với hệ thống liên minh
Liên minh châu Âu là khu vực đầu tiên tập trung vào việc tái chế pin và thực hiện các biện pháp. Năm 1991, Chỉ thị về Pin và Ắc quy có chứa một số chất độc hại đã được ban hành, quy định rằng những loại pin này nên được tái chế riêng. Liên minh Châu Âu đã sớm bắt đầu tái chế pin 3C và pin axit - chì và đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm có liên quan. Vào năm 2006, chính sách tái chế và xử lý pin thải (2006/66 / EC) được ban hành và một hệ thống hỗ trợ (hệ thống trách nhiệm của nhà sản xuất mở rộng) được hình thành trong đó các công ty sản xuất pin lithium - năng lượng chịu trách nhiệm chính cơ thể tái chế. Trong số đó, ở Đức, ý thức về trách nhiệm của người sản xuất và sự phân công lao động tái chế rõ ràng là nguồn sức mạnh. Việc nhấn mạnh vào việc tái chế pin lithium - điện năng đã giúp Đức đạt được những thành tựu đáng kể trong hệ thống pháp luật, phân công trách nhiệm và các lộ trình kỹ thuật để tái chế pin.
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.
Dưới sự ràng buộc của khung pháp lý liên quan, hệ thống tái chế pin thải ở Đức có sự phân công lao động rõ ràng. Người sản xuất, người tiêu dùng và người tái chế trong chuỗi ngành có trách nhiệm và nghĩa vụ tương ứng. Pin do các nhà sản xuất pin sản xuất hoặc nhập khẩu phải được đăng ký với chính phủ, các nhà phân phối phía dưới có trách nhiệm xây dựng mạng lưới tái chế pin và người dùng cũng có nghĩa vụ trả lại pin đã qua sử dụng cho các cơ quan tái chế tương ứng.
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"
Bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu nguyên liệu thô, Nhật Bản là quốc gia dẫn đầu toàn cầu trong việc tái chế pin đã qua sử dụng. Tái chế pin ở Nhật Bản
