התמקדו בשרשרת התעשייה: כיצד למחזר סוללות ליתיום-כוחניות?
2.1. המדיניות עוברת שיפור, והסטנדרט והמחיר הם אילוצי הליבה
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.
למרות שהעיצוב ברמה העליונה-משופר בהדרגה, מיחזור סוללת הליתיום-הכוח הנוכחי מוגבל על ידי שלוש הבעיות הבאות, מה שמקשה על פיתוח המדיניות:
1. קשה להעריך את תקן המדידה של הערך השיורי של הסוללה: קיבולת הסוללה של סוללת הליתיום- הספקת תדעך בהדרגה במהלך תהליך הטעינה והפריקה המחזוריים, וכאשר ההתפרקות יורדת מתחת ל-80 אחוז. , זה יגיע למצב פרישה. נכון לעכשיו, ל-SOH (מצב-של-בריאות) של סוללת הליתיום-הכוח יש משמעויות רבות, כולל המשמעות לפי דעיכת הקיבולת, המשמעות של המספר הנותר של מחזורים לפי יכולת הפריקה שנותרה, והמשמעות לפי ההתנגדות הפנימית. לכן, לקובעי המדיניות יש קשיים מסוימים בקביעה הסטנדרטית של הערך השיורי של סוללות ליתיום- עוצמתיות.
2. תנודות במחירי המתכות משפיעות על הכלכלה של מיחזור חומרים: תנודות במחירי המתכות יקבעו בסופו של דבר את הרווח וההפסד של שוק מיחזור סוללות הליתיום-הספק, ומחירי המתכות מושפעים מגורמים מקיפים כמו אספקת משאבים, התקדמות טכנולוגית, ושווקים במורד הזרם. מחזור הייצור, ולכן מחירי המתכות הם הגורם המכריע בשוק -מיחזור סוללות ליתיום- מונעות כוח, אשר לא רק משפיע על המודל העסקי של סוללות ליתיום- עוצמתיות, אלא משפיע גם על האפקטיביות של גיבוש ויישום מדיניות.
3. תקנים טכניים לניצול מפל: שיטת מיחזור חשובה לסוללות ליתיום ברזל פוספט היא ניצול מפל. גורמים כמו שיטות ניצול מפל ובטיחות הטרידו את ניסוח התקנים. סטנדרטים גבוהים מדי יגרמו להתכווצות השוק לניצול מפל. זה לא תורם לפיתוח-לטווח ארוך של שוק ניצול הדרג.
לכן, יש לסכם באופן רציף את הנושאים הללו ולקבל משוב בפועל כדי לשפר עוד יותר את תקני המדיניות והמודלים העסקיים.
2.2. ערוצי מיחזור ושיטות מיחזור של סוללות ליתיום-
ישנם משתתפים שונים ומסלולי מיחזור בתהליך המיחזור של סוללות ליתיום- עוצמתיות. זה נובע בעיקר מההבדלים בשיטות המכירה, צורות השימוש והבעלות בין סוללות ליתיום- עוצמתיות שונות. נכון לעכשיו, במדינה שלי, ערוצי המיחזור של סוללות ליתיום-מספקות כוללים בעיקר חברות מיחזור קטנות, חברות מיחזור מקצועיות ומרכזי מיחזור ממשלתיים. בשנים האחרונות, על מנת להסדיר את שוק מיחזור סוללות הליתיום-הספק, המדינה שלי הוציאה ברציפות תקנים טכניים רלוונטיים לפירוק ומיחזור של סוללות ליתיום-יונים:
בהתייחס לנתיבי מיחזור הסוללות של מדינות מפותחות באירופה ובארה"ב, יצרני סוללות ליתיום-יונים נוטלים על עצמם לעתים קרובות אחריות חשובה למיחזור סוללות, בעוד שיצרני רכב חשמליים וחברות ליסינג סוללות ממלאות תפקיד בין הגופים המשתתפים בשיתוף פעולה עם יצרני סוללות ליתיום-כוח במיחזור. לפי ההבדל בין המשתתפים בנתיב של מיחזור סוללות ליתיום-יונים מתח מצרכנים ליצרני סוללות ליתיום-מתח, ניתן לחלק אותו באופן תיאורטי לשלושה מסלולי מיחזור.
מסלול המיחזור הראשון הוא מיחזור של סוללות ליתיום-זבזבזות באמצעות סוחרי רכב חשמליים; מסלול המחזור השני הוא מיחזור באמצעות חברות ליסינג סוללות, וסוללות ליתיום-בזבוז יזרום בסופו של דבר ליצרני סוללות ליתיום-יונים באמצעות שני מסלולי המחזור לעיל (יצרנים מסוימים יכולים גם ליצור במשותף ברית יצרן) למיחזור; נתיב המיחזור השלישי זורם בסופו של דבר לחברות מיחזור-של צד שלישי, אך חברות מיחזור-של צד שלישי מסתמכות על שקעי מיחזור של סוללות ליתיום-מבוססות בעצמן.
באופן ספציפי, על פי שלושת מסלולי המיחזור לעיל, בהתייחס לתיאוריית הלוגיסטיקה ההפוכה, ניתן לקבוע מצבי מחזור שונים של סוללת ליתיום-יון. אופן המיחזור של יצרני סוללות ליתיום-יונים המיוצגים על ידי יפן (כולל סוחרי רכב חשמליים וחברות ליסינג סוללות), ומצב המיחזור של בריתות בתעשייה המיוצגות על ידי מדינות אירופה וארצות הברית (power lithium-ion יצרני סוללות יוצרים במשותף ברית מיחזור) ומצב מיחזור-של צד שלישי. לגבי סוגים שונים של חברות, עקב ההבדלים במצבה הנוכחי של החברה, יש לבחור אופני מסלולי מיחזור שונים בהתאם למצב בפועל כדי למקסם את התועלת.
2.2.1. ניצול אשד ושחזור מתכות של סוללות ליתיום ברזל פוספט
ישנן שתי שיטות ניצול עיקריות לאחר מיחזור סוללות ליתיום ברזל פוספט: ניצול מפל ומיחזור פירוק. שתי השיטות הללו אינן סותרות זו את זו, אלא משלימות. הניצול המדורג של פסולת סוללות מתייחס לתהליך שבו ניתן להמשיך להשתמש בסוללות ליתיום-יונים עוצמתיות בתנוחות עבודה מתאימות על ידי תיקון, התקנה מחדש או ייצור מחדש כשהן מגיעות לחיי השירות המתוכננים, ותהליך זה הוא בדרך כלל אותה רמה או אפליקציה משודרגת. טופס.
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.
פסולת ליתיום ברזל פוספט סוללת ליתיום-ממוחזרת תחילה במפל, ולאחר מכן מפורקת וממוחזרת, מה שימקסם את הערך של הסוללה לאחר ביטול ההפעלה. הביצועים של סוללת הליתיום-הכוח יחלשו עם העלייה במספר השימושים, אך כאשר סוללת הליתיום-הכוח אינה יכולה לעמוד בתקן השימוש של כלי רכב חשמליים והיא מבוטלת, הביצועים שלה (קיבולת הסוללה) לרוב יורדת רק ל-80 אחוז מהביצועים המקוריים. כאשר ביצועי הסוללה עדיין נשמרים על 80 אחוזים -20 אחוזים , ניתן להשתמש בסוללות הליתיום- שיצאו משימוש בתחומים של רכבים חשמליים בעלי הספק נמוך, אחסון אנרגיה ברשת ואחסון אנרגיה ביתי בתורו לאחר בדיקות והערכה רלוונטיות. וכאשר ביצועי הסוללה יורדים ל-20 אחוזים, ניתן לבטל אותה.
בתנאים הנוכחיים, עדיין קיימים קשיים גדולים בטכנולוגיה ובשוק של ניצול מפל של סוללות ליתיום- וניתן שיצאו משימוש.
(1) מנקודת מבט טכנית, סוללות ליתיום-כוח וסוללות אחסון אנרגיה עוקבות אחר תקנים טכניים שונים, ולתחום אחסון האנרגיה יש דרישות גבוהות לגבי ביצועי הטמפרטורה של סוללות, בעוד שהספק ליתיום שהוצא חלקית{{ 2}}ייתכן שסוללות יונים לא יעמדו בדרישות השימוש של סוללות אחסון אנרגיה. הקמת מודל חיזוי חיי סוללה המבוסס על ניתוח מנגנון דעיכת הקיבולת אינה מושלמת, וכתוצאה מכך קשיים בהערכה ובזיהוי של ניצול שיפוע של סוללות ליתיום- שיצאו משימוש.
(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.
בהשוואה לניצול הדרג, הפירוק והמיחזור של סוללות ליתיום- שיצאו משימוש הוא בוגר יחסית בטכנולוגיה. ניתן לחלק את טכנולוגיית הטיפול בסוללות ליתיום-לפסולת לשיטות פיזיקליות, ביולוגיות וכימיות; שיטות פיזיקליות כוללות שיטת ציפה ריסוק ושיטת טחינה מכנית, אך יעילות ההפרדה נמוכה ביותר, והשחזור של מתכות יקרות ערך דורש בדרך כלל תהליך טיפול מעקב-; שיטות ביולוגיות מנצלות קטבוליזם מיקרוביאלי כדי להשיג שטיפה והחלמה סלקטיבית של יוני מתכת, אך שיטות ביולוגיות הן בעצם עדיין ברמה של מחקר מעבדתי ויש להן מרחק מסוים מיישומים בקנה מידה גדול.-
שיטות הפירוק והמחזור המרכזיות הן בעצם שיטות כימיות, הכוללות שלושה תהליכי טיפול, טיפול באש, טיפול רטוב ותיקון והתחדשות אלקטרודות. טיפול באש היא שיטת טיפול ראשונית יחסית בפסולת. העיקרון החשוב הוא ששריפת הסוללה בטמפרטורה-הגבוהה לאחר פירוק או ריסוק גורמת לחומר האורגני בסוללה להתפרק בצורה חמצונית, ומרכיבי המתכת בחומרי האלקטרודה ובחומרי האריזה הופכים לתחמוצות מתכת יציבות. ואז להפריד ולמחזר. ישנם מחקרים קשורים רבים על טכנולוגיית עיבוד רטוב. העיקרון החשוב הוא להשתמש בתמיסת חומצה ובתמיסת אלקלית כדי להמיס את חומר האלקטרודה, ולאחר מכן לממש את ההפרדה והטיהור של כל יסוד בשלב הנוזל. תהליך תיקון והתחדשות האלקטרודות הוא תהליך טיפולי שצמח בשנים האחרונות. חומרי האלקטרודה בפסולת סוללות ליתיום- מפורקים ומופרדים, ומטופלים בשיטות אלקטרוכימיות או פיזיקליות כדי לשחזר את המבנה הפגוע והביצועים האלקטרוכימיים שלהם, כך שניתן יהיה להשתמש בחומר שוב לשימוש או כמו מבשר להכנת חומרי אלקטרודה חדשים.
2.2.2. שחזור חומר קתודה והתחדשות של סוללה משולשת
נכון לעכשיו, המסלול הטכני של שחזור והתחדשות חומרי קתודה משולשת מחולק בעיקר לשתי הצורות הבאות:
תיקון והתחדשות פיזיים. עבור חומרים קתודה משולשת שמאבדים רק אלמנט ליתיום פעיל, אלמנט ליתיום מתווסף ישירות ומתוקן ומתחדש על ידי סינטר-בטמפרטורה גבוהה; עבור חומרים קתודה עם ריקבון קיבולת חמור ושינויים במבנה גבישי פני השטח, מתבצעים טיפול הידרותרמי וסינטר-קצר טווח בטמפרטורות גבוהות-. הִתחַדְשׁוּת;
ישנן שלוש שיטות עיקריות למיחזור מתכות: אש, רטוב ושטיפה ביולוגית. ביניהם, לשיטת האש צריכת אנרגיה גבוהה, אובדן רכיבים יקרי ערך והופעת גזים רעילים ומזיקים; לשיטת השטיפה הביולוגית יש אפקט טיפול לקוי, מחזור ארוך וקושי בגידול חיידקים; לעומת זאת, לשיטה הרטובה יעילות גבוהה ותפעול אמין. , צריכת אנרגיה נמוכה, ללא גזים רעילים ומזיקים ויתרונות נוספים, כך שהיישום נפוץ יותר.
2.3. אבן מהרים אחרים, מצב מיחזור סוללת ליתיום- בחו"ל
2.3.1. ארצות הברית: חוקי מיחזור סוללות תקינים ופופולריות של ידע מיחזור
חוקי המיחזור של סוללות משומשות בארצות הברית תקינים, ומערכת החוקים הרלוונטיים מערבת את הרמות הפדרליות, המדינתיות והמקומיות. שלוש הרמות של החוקים משלימים ומווסתים זה את זה, מה שהופך את מערכת המשפט האמריקאית למיחזור סוללות למושלמת, מקיפה וספציפית.
ברמה הפדרלית, הממשלה מסדירה יצרני סוללות וחברות מיחזור סוללות על ידי הנפקת רישיונות.
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.
ברמה המקומית, רוב הערים בארצות הברית חוקקו תקנות למיחזור סוללות חשמל כדי להפחית את הסכנות הסביבתיות של סוללות משומשות. מועצת הסוללות הבינלאומית של ארה"ב חוקקה את חוק ה- Battery Product Stewardship Act, שיצר מערכת פיקדון למיחזור סוללות כדי לעודד צרכנים לאסוף ולהחזיר סוללות משומשות.
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. האיחוד האירופי: מערכת אחריות יצרן בתוספת מערכת ברית
האיחוד האירופי היה האזור הראשון שהתמקד במחזור סוללות ונקט באמצעים. בשנת 1991 הוכנסה ההנחיה בדבר סוללות ומצברים המכילים חומרים מסוכנים, אשר קבעה כי יש למחזר סוללות אלו בנפרד. האיחוד האירופי התחיל מוקדם במיחזור של סוללות 3C וסוללות עופרת-, וצבר הרבה ניסיון רלוונטי רלוונטי. בשנת 2006, הוצגה מדיניות הטיפול והמחזור בפסולת סוללות (2006/66/EC), ונוצרה מערכת תומכת (מערכת אחריות יצרנים מורחבת) שבה חברות לייצור סוללות ליתיום- צריכות היו אחראיות על הפעילות העיקרית גוף המיחזור. ביניהם, בגרמניה, המודעות לאחריות היצרנים וחלוקת העבודה למיחזור הם בבירור מקור הכוח. הדגש על מיחזור של סוללות ליתיום-כוח גרם לגרמניה להשיג הישגים יוצאי דופן במערכת המשפטית, בחלוקת האחריות ובמסלולים הטכניים למיחזור סוללות.
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.
במסגרת האילוצים של המסגרת החוקית הרלוונטית, למערכת מיחזור סוללות פסולת בגרמניה יש חלוקת עבודה ברורה. ליצרנים, לצרכנים ולמחזרים בשרשרת התעשייה יש אחריות וחובות מקבילים. סוללות המיוצרות או מיובאות על ידי יצרני סוללות חייבות להיות רשומות בממשלה, מפיצים במורד הזרם אחראים לבניית רשת מיחזור סוללות, והמשתמשים מחויבים גם להחזיר סוללות משומשות לסוכנויות המיחזור המקבילות.
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"
מושפעת מהמחסור בחומרי גלם, יפן היא מובילה עולמית במיחזור סוללות משומשות. מיחזור סוללות ביפן
