随着国内早期推出的新能源汽车逐步淘汰,出现了大量需要进行处理的废旧电池。至2020年时,国内新能源汽车所累计淘汰的废旧电池总量已超20万吨。为了防止废旧电池对环境的破坏,合理利用资源,需要对可二次利用的废旧电池进行合理化安置,对不可利用的则进行拆解与材料还原。
对于如何将新能源汽车淘汰更换下来的废旧电池进行合理利用?请您跟随中国汽车质量网一探究竟。
新能源汽车废旧电池仍有极高的利用价值
从新能源汽车上淘汰的电池,一般仍有80%的剩余容量,虽不再适合于新能源汽车的使用,但仍可降级用于低速电动车、照明路灯或其它基础设施上的储能备电。在国外,欧洲一些车企目前就在将旧电池重新用于城市电网和公共设施上 ,而所淘汰下来的旧电池还可变为高压储能系统的一部分,并且该储能系统同时并入电网,与风能发电站、太阳能路灯等组成配套设施,为工厂以及周边小镇进行区域供电 ,大大提高了电池的利用率。此外日本的一些车企则是将废旧汽车电池进行改造,将一些将废旧电池用于家庭备用电池。
(可以将汽车上淘汰的锂电池用于太阳能路灯的储能)
对于不符合二次利用标准的电池,比如电池损耗过于严重,剩余容量处于30%以下的电池,或是电池本体产生损坏,就不适合再进行二次利用,需要对拆解后的电池各个组成部分进行资源化处理,拆解提炼壳体外包装与正负电极材料中的金属。
(锂电池是新能源汽车的重要组成部分)
其中化学方法提取铁、镍、钴、锰、铜、铝、锂等主要元素,而回收的金属材料进行重新回炉冶炼,不可回收的特殊材料进行粉末化处理,储备用于将来制作新电池,电解液则需要经过多次无害化处理后才能作为污水排放。
(对于无法再次利用的废旧电池,可以还原成原料用于制作新电池)
新能源汽车废旧电池的来源,主要由以下几个方面:
1.汽车主机厂。主要为“换电服务”更换下来的淘汰旧电池,以及测试车上使用的旧电池。
2.汽车修理厂与报废解体厂。主要为事故车或报废车上淘汰的旧电池,但需要查看电池是否存在严重损坏。
(电池的完整性至关重要,否则既会影响性能,也会存在安全隐患)
3.汽车租赁与共享汽车企业。这类企业拥有数量巨大的旧电动车,并且都是成批次淘汰。
4.市政与路政等公共部门。一些电动的工作用车,比如从垃圾车、扫地车、洒水车上淘汰下来的旧电池。
(共享汽车与租赁行业会是淘汰锂电池的重要来源)
新能源汽车旧电池的拆卸分类步骤
1.电池拆卸
从新能源汽车上淘汰更换下来的旧电池都为模块化的电池组,需要拆卸成单独的小块电池。
2.状态测试
旧电池在进行分类处理以前,需要先进行状态测试,包括:电压、内阻、自耗电、荷电状态(SOC)几类项测试。根据测试结果来甄别电池的损耗情况,选择梯次利用(二次利用)或再生利用(拆解回收)。
电压测试。测试电池能否提供持续稳定的电压,在电池放电时进行测试,电压是电池能量输出是否稳定的体现,电压过低或不稳定的电池则予以淘汰。在这其中,三元锂电池的测试要求会比磷酸铁锂电池的更高。
内阻测试。主要测试电池的电解液活性,对电池的损耗、充电速度、放电效率进行测试查看,对内阻过大的电池进行淘汰。
荷电状态(SOC)测试。主要查看电池的容量情况,是电池耐用程度的体现。同时,荷电状态也对会电压造成影响,需要对荷电状态过低的电池进行淘汰。
此时需要注意的是,测试过程需要涉及到多种温度,与各种时间放置后多组电池串联的测试情况,以查看电池自耗电情况,对不达标的电池予以淘汰。
3.根据损耗情况决定用途方向
新能源汽车所淘汰的废旧电池,回收处理的用途方向主要有两种:
对于损耗在80%-30%的废旧电池,可以梯次利用(二次利用),可用于至低速电动车或其它公共设施的储能备电。
对于损耗已达到30%以下的废旧电池,可以再生利用(拆解回收),将旧电池还原成各类金属元素,储备用于制作新电池。
再生利用(拆解回收)废旧电池的拆解过程及设备环境
1.先对电池组进行放电处理,将动力电池组上的电池逐一拆卸,电池模块通常为螺丝与支架固定,小电池部分则为胶粘固定,需要进行洗胶处理。过程中不能损坏到电池本体,也要防止腐蚀性液体泄露。
设备与环境:需要有通风与降尘功能的厂房,防止碎屑或粉末随空气流通污染环境,同时,还需要有动力电池维修资质的人员进行操作。
2.将电池的储能材料(电解液)从电池组中倾倒,拆卸电池金属外皮、正极、负极、石墨棒电芯。
所需设备:卷压机床(反卷机),电池为冲压生产,拆卸过程则是将金属材料重新剥离。
3.对拆解的电池组成成分进行分类,包括:电解液、金属(钢、铝)或塑料制成的外皮、正极与负极(铁、铜、锂、锰、钴、镍),分拣过程需要用磁能反应与沉淀反应筛选。
所需设备:高温高压反应釜
4.对可直接回收的金属材料进行回炉冶炼。
所需设备:金属冶炼厂的锅炉。
5.不可回收的矿物类元素,比如:锰酸锂或钴酸锂,进行粉碎处理,还原成粉末状,可以用来制造新电池。
所需设备:粉碎机与搅拌机,需要注意避免粉尘污染。
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