废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化

废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化1任务引入Tasktointroduce如果将2014年称为“中国新能源车元年”，那么按动力电池一般6~8年的使用寿命，第一批动力电池“退役潮”正在到来。根据国家发改委数据显示，截至2022年8月底，我国新能源汽车保有量达到1099万辆，你有没有想过，当第一批新能源车退役后，它们的动力蓄电池将去向何方？03废旧动力蓄电池梯次利用与资源化发展现状02废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性01动力蓄电池的老化目录CONTENTS新

授NewTeaching动力蓄电池的老化01蓄电池老化的外部特征表现为蓄电池的容量衰减或者功率衰减。以锂离子电池为例，锂离子蓄电池的老化机理可以概括为锂离子库存（LLI）的损耗和阳极/阴极活性物质（LAM）的损耗。1.锂离子蓄电池的老化机理动力蓄电池的老化0101在锂离子嵌入和脱嵌的循环中，电极的体积反复涨大和缩小，逐渐有一些颗粒破碎或被分离，导致电极的容量下降。电极容量下降02负极容量降低阳极的体积变化导致了旧SEI膜的破裂和新SEI膜的再次生长。负极活性物质颗粒在此过程中被破坏或隔离，导致负极容量降低。03锂离子损耗导致容量下降在高速充电或低温下，负极上可能会形成锂晶体支路，导致锂离子损耗。LLI会改变电池的端电压，导致容量下降。04元件电阻增大在老化过程中，正极、集流器等其它元件的电阻也会增大。这些都使电池达到充电和放电截止电压的时间变短，使电池容量减小。动力蓄电池的老化012.影响锂离子蓄电池寿命的主要因素高温高SOC或过充电低温低SOC或过放电电池设计等因素高充放电率动力蓄电池的梯次利用是针对因为容量降低而无法使电动汽车正常运行，但是动力蓄电池本身又没有报废，仍可以在别的途径继续使用的动力蓄电池。从电动汽车上退役下来的动力蓄电池，进行必要的检验检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次产品，使其可应用至其他领域的过程。例如用于电力储能、通信基站、后备电源等02废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性02即将到来的动力蓄电池退役浪潮如果将2014年称为“中国新能源车元年”，那么按动力电池一般6~8年的使用寿命，第一批动力电池“退役潮”正在到来。据公安部发布的2022年上半年全国机动车统计数据显示，截至2022年6月底,全国机动车保有量达4.06亿辆,其中汽车3.10亿辆,新能源汽车1001万辆,占汽车总量的3.23%。而这其中，纯电动汽车保有量为810.4万辆，占新能源汽车总量的80.93%。废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性02即将到来的动力蓄电池退役浪潮据国家动力电池溯源平台数据分析，截至2022年3月底，我国再生利用企业已资源化回收处置6.4万吨废旧动力电池，梯次利用已处置7016吨废旧动力电池，并以此生产了780MWh的梯次产品。与此同时，基于动力电池产销量和生命周期，预计到2025年我国动力电池累计退役量将达到108万吨。废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性02废旧动力蓄电池梯次利用与资源化的必要性以三元锂动力蓄电池为例，三元锂动力蓄电池富含Li、Ni、Co、Mn和天然石墨（NG）等关键资源，其质量含量分别约占电池单体的1.14%、9.64%、9.67%、9.03%和17.2%。因此，保障其安全供给对支撑中国深入实施发展新能源汽车国家战略意义重大。废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化的必要性若能高效清洁提取其中的Li、Ni、Co和Mn等关键资源，不仅可避免其对生态环境和人体健康的二次污染，亦可有效缓解生产动力电池所需关键资源的供给压力、降低其对外依存度。我国Li、Ni、Co和Mn等一次矿产资源匮乏、对外依存度高。尽管我国石墨资源相较于上述4种矿产资源储量较高，但由于石墨资源对航空航天和新能源等战略新兴产业愈发重要，需求量日益增长。02废旧动力蓄电池梯次利用与资源化发展现状031.废旧动力蓄电池梯次利用与资源化的现状从多家从事动力电池再生利用的企业提供的数据看，目前锂回收率已超过90%。有预测称，到2050年，依靠锂资源的回收就可以满足动力电池储能行业对锂盐的需求，进而形成锂资源自足内循环和零新开采的局面。2022年8月1日，工业和信息化部节能与综合利用司召开新能源汽车动力电池综合利用工作座谈会。工业和信息化部相关负责人在会上表示，将研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业标准，健全动力电池回收利用体系，支持柔性拆解、高效再生利用等一批关键技术攻关和推广应用，持续实施行业规范管理，提高动力电池回收利用水平。废旧动力蓄电池梯次利用与资源化发展现状031.废旧动力蓄电池梯次利用与资源化的现状据从业人员介绍，目前动力再生的钴镍回收率均已达到99%，锂的回收比例目前在90%至92%之间，当前目标是提升到95%。以目前的回收率测算，一吨废旧电池的再生价值可以达到约2.4万元（以当前金属价格计算），具有较好的经济效益。2018年，工业和信息化部发布了第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单，华友钴业、格林美、邦普循环、光华科技和赣州豪鹏等5家企业入选，这也被业内称为“白名单”或“正规军”。截至目前，白名单企业已有47家，其中近20家拥有再生资质（部分企业拥有多个资质）。在专业人士看来，再生只是电池“用完”后的最后一步，在此之前，要尽可能地进行梯次利用，做到物尽其用，“否则就不是节能的，也不是环保的。”废旧动力蓄电池梯次利用与资源化发展现状03退役动力蓄电池可梯次利用于低速电动车梯次利用的市场前景极其广阔，如在工程机械、低速车、叉车、储能电站、UPS甚至包括农机、无人机等细分领域都可应用。一些示范项目的成功运营，也增加了梯次利用从业者的信心。2021年7月，南京地区100台顺丰电动三轮车参与了顺丰集团与华友钴业合作开展的铅酸电池换锂电池测试项目。测试结果显示，梯次利用锂电池相较普通铅酸电池重量轻、动力强、续航长、充电速度快，目前已安全行驶50万公里。废旧动力蓄电池梯次利用与资源化发展现状03我国梯次利用试点项目实

训Practicaltraining04实训记录废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化认知序号步骤记录完成情况1每组进行任务分工，各自去了解废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化现状

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已完成□未完成□废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化认知感谢观看废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化

任务二废旧动力蓄电池的处理方法废旧动力蓄电池的梯次利用与资源化1任务引入Tasktointroduce中国铁塔是国内最大的动力电池梯次利用企业，主要将重组后退役动力电池应用于大型通信基础设施，在全国范围拥有190万多个基站，对备用电源有较大需求。目前中国铁塔已经成为消化退役锂电池梯次利用的“大胃王”。那么在废旧动力蓄电池的收集、贮存与运输中，我们需要注意什么呢？04废旧失效电池处理的基本要求03废旧失效电池的收集、贮存与运输要求02退役动力蓄电池的回收体系与注意事项01退役动力蓄电池的回收流程目录CONTENTS新

授NewTeaching退役动力蓄电池的回收流程01退役动力蓄电池梯次利用的流程如右图所示，包括电池回收、拆解、检测筛选、重组集成、均衡管理等关键环节。回收的退役动力电池的性能一致性较差，一般不能直接用于梯次利用，需要对其性能参数做出准确检测，确定分选指标，筛选出适合用于某一场景的梯次电池进行重组集成，构建新的电池系统，应用于储能系统等梯次利用场景。退役动力蓄电池的回收流程01退役动力蓄电池的回收体系与注意事项021.退役动力蓄电池处理不当造成的危害磷酸铁锂电池水体富营养化产生氟化氢三元锂电池粉尘污染重金属污染退役动力蓄电池的回收体系与注意事项02退役动力蓄电池也会面对因为热管理不当产生的问题，2022年6月13日，甘肃兰州金川科技园内一储藏200吨左右废旧锂电池的仓库发生火灾，过火面积约200平方米，所幸未发生人员伤亡事件。国家发展改革委发布《关于印发“十四五”循环经济发展规划的通知》指出，推动废旧动力电池循环利用行动，加强新能源汽车动力电池溯源管理平台建设，完善新能源汽车动力电池回收利用溯源管理体系。从事废旧动力电池回收业务的企业应按照GB/T19001-2016、GB/T24001-2016、GB/T45001-2020等标准建立并运行管理体系。当前，中国已初步形成以整车厂、电池企业、材料企业、第三方回收企业等多方共建的回收体系。废旧动力电池生产商利用电动汽车生产商的销售网络，依托其销售渠道建立的逆向回收网点临储、转运和仓储等进行集中管理，并实施网点登记，以逆向物流的方式回收废旧动力电池。消费者将废旧动力电池交回附近的电动汽车销售服务网点，依据动力电池生产商和电动汽车生产商的合作协议，电动汽车生产商以协议价格转运给动力电池生产企业，由其进行专业化的回收处理，动力电池生产商可以继续利用回收的金属材料生产新动力电池。02退役动力蓄电池的回收体系与注意事项2.我国的废旧动力电池回收模式退役动力蓄电池的回收体系与注意事项02鼓励动力电池骨干生产企业和电池规范利用企业“强强联手”第三方通过自建回收网络和物流体系，负责回收委托企业售后市场的废旧动力电池，然后运回回收处理中心，进行专业化的回收处理。同时，在电动汽车最终报废进入汽车拆解企业后，汽车拆解企业也可以将废旧动力电池销售给第三方回收企业。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03收集要求（1）在具备资源化利用条件的地区，鼓励分类收集废旧电池。（2）禁止在收集点进行废旧铅酸动力电池中的电解液排空工作。（3）收集过程中禁止去除电池原有编码、铭牌、标签、标志等。（4）鼓励电池生产企业、废电池收集企业及利用企业等建设废电池收集体系，鼓励电池生产企业履行生产者延伸责任。（5）鼓励废电池收集企业应用“物联网+”等信息化技术建立废电池收集体系，并通过信息公开等手段促进废电池的高效回收。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03收集要求（6）废电池收集企业应设立具有显著标识的废电池分类收集设施，鼓励消费者将废电池送到相应的废电池收集网点装置中。（7）收集过程中应保持废电池的结构和外形完整，严禁私自毁坏废旧电池，已破损的废电池应单独存放。（8）应对收集到的废旧动力蓄电池的模块或电池包进行余能检测，评估残余容量，可梯次利用的废旧动力蓄电池应与不可梯次利用的废旧动力蓄电池分开。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03贮存要求（1）废电池应分类贮存，破损的废电池应单独贮存。贮存场所应定期清理、清运。（2）暂时贮存场所应具有独立的集中场地和足够的贮存空间，贮存量不应超过10t。（3）集中贮存场所应选择在城市工业地块内，并符合当地环境保护和区域发展规划。新建的集中贮存场所建设项目应通过环境影响评价。贮存规模应与贮存场所的容量相匹配，贮存场所面积应不小于500m2。废旧电池贮存时间不应超过1年。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03贮存要求（5）贮存场所应按GB50016和GB50140要求设置消防安全设施，按照GB2894和GB15630要求设立消防安全和警示标志。（6）废旧电池应存放在封闭或半封闭通风良好的环境中，不应露天堆放。废旧电池堆放应保持一定距离。并远离易燃、易爆等危险品仓库及高压输电线防护区域。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03贮存要求（7）漏电的废旧电池应先进行绝缘等防护处理后放置在绝缘、防火、隔热的容器中。（8）废旧锂离子电池贮存前应进行安全性检测，避阳光贮存，应控制贮存场所的环境温度。以免因高温自燃等引起的安全与环境风险。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03运输要求（1）废电池应采取有效的包装措施，防止运输过程中有毒有害物质泄漏造成污染。（2）废锂离子电池运输前应采取预放电、独立包装等措施，防止因撞击或短路发生爆炸等引起的环境风险。（3）禁止在运输过程中擅自倾倒和丢弃废电池。（4）运输过程中，不同种类的废旧电池应带有相应的包装。防止出现暴晒、机械磨损、雨淋、泄漏、遗撒等现象。废旧失效电池的收集、贮存与运输要求03运输要求（5）可梯次利用废旧电池包或电池模块运输时，宜使用周转托盘；散装的软包电池、圆柱形电池、扣式电池应使用周转箱运输。（6）废旧铅酸动力电池必须按危险废物运输规范进行运输，在废旧铅酸动力电池运输过程中的主要问题是电解液渗漏。为了避免电解液可能从废旧铅酸动力电池中漏出，在运输过程中应采取相应预防措施，并要制定事故情况下应采取的应急预案。无论采取什么运输方式，如汽车、船、火车等，废旧铅酸动力电池必须在密封容器中运输，以防发生废旧铅酸动力电池中电解液泄漏事故。《废电池污染防治技术政策》规定：废电池的收集重点是镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、铅酸电池等废弃的可充电电池和氧化银等废弃的扣式一次电池（汞含量较高）。现阶段，纳入危险废物进行管理的废旧电池主要包括废镉镍电池和废铅酸蓄电池。对于一次电池、锂离子电池、镍氢电池等，因环境风险相对较小，未纳入危险废物进行管理。废旧失效电池处理的基本要求04常见电池回收分类废旧失效电池处理的基本要求（4）废含汞电池利用时，鼓励采用分段控制的真空蒸馏等技术回收汞。（5）废锌锰电池和废镉镍电池应在密闭装置中破碎。（6）干法冶炼应采用吸附、布袋除尘等技术处理废气。（7）湿法冶金提取有价金属产生的废水宜采用膜分离法、功能材料吸附法等处理技术。（1）禁止人工、露天拆解和破碎废电池。（2）应根据废电池特性选择干法冶炼、湿法冶金等技术利用废电池。干法冶炼应在负压设施中进行，严格控制处理工序中的废气无组织排放。（3）废锂离子电池利用前应进行放电处理，宜在低温条件下拆解以防止电解液挥发。鼓励采用酸碱溶解-沉淀、高效萃取、分步沉淀等技术回收有价金属。对利用过程中产生的高浓度氨氮废水，鼓励采用精馏、膜处理等技术处理并回用。04废旧失效电池处理的基本要求（10）应避免废电池