新能源汽车电池回收行业污染对策

2022-09-21 16:46:28 来源:写作指导

摘要:废旧动力电池回收行业随着新能源汽车的不断增加而蓬勃发展,但是电池回收中产生的污染物对环境的影响要引起从业者的深思,本文分析了动力电池拆解可能造成的环境污染,从建立健全制度、回收技术改进、二次利用市场扩大、电池生产企业回收革新等多个角度探究了电池回收的新思路。

关键词动力电池回收;拆解污染;预防措施

动力电池是新能源汽车的关键部件,占据汽车成本的三成左右,动力电池性能的好坏直接影响着新能源汽车的续航和安全性。近些年受市场利好影响,新能源汽车产销两旺,动力电池市场保持高速增长。行业在高速发展的同时,第一批新能源动力电池进入规模化退役期。预计到2025年,退役动力电池将达到80万吨。随着动力电池退役高峰的到来也带来了关于电池环境污染的思考。2021年工信部《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单三批共计41家,而调查发现,我国目前现存动力电池回收相关企业4.06万家。近10年来,我国动力电池回收相关企业注册量不断增长,2021年急剧增长至2.44万家,同比增长635.17%。在巨大市场潜力下,数量稀少的白名单企业和万余家相关业务的公司形成了强烈对比,而这构成了国内当下动力电池回收市场。退役动力电池中的重金属、含氟电解质、有机溶剂、塑料薄膜等有毒有害物质造成环境危害巨大,修复成本较高。由此导致的资源安全及生态环境风险会成为制约新能源汽车电池进一步发展的决定因素。

1引起污染的原因

按照锂离子电池的基本组成与加工流程,新能源汽车动力电池对环境的污染有以下两个方面。

1.1正极材料、负极材料、电解液产生的污染

正极材料中含有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂等,正极材料中没有重金属,相比较传统铅酸电池,则属于轻度污染。负极材料中含有石墨、钛酸锂、硅基、锡基材料。石墨有天然也有人工制成的,负极材料也基本没有污染,但是石墨浮选回收方法会造成轻度污染。电解液由有机溶剂及钾盐组成,电解液中碳酸二甲酯存在轻度污染,六氟磷酸锂遇水生成氟化氢,有毒。非正规企业存在回收收置不力的情况,这是污染物向环境释放的主要途径,特别是锂离子电池中的正负极材料及电解液中的物质不能采取行之有效的措施,那么在拆解、放电、热解过程中会释放到外部环境中,比如粘附与设备或地面上,日久天长,对周边生态系统造成破坏,如果在雨天,污染物会随之进入地下水处理管网,对周边居民造成伤害。无论是电池粉碎筛选残余物还是废渣中的镍、钴、锰等重金属亦会对环境造成污染。特别是我国目前废旧动力电池处理行业污染物排放标准尚不健全,对于特定行业污染物排放限值暂无定论,面对日益严格的生产准入和日新月异的产业变化束手无策。

1.2动力电池拆解的固体垃圾污染

外壳材料:铝壳、钢壳、塑料壳、铝塑膜等,其中塑料壳和铝塑膜存在白色污染。隔膜:主要是聚烯烃类的微孔薄膜,白色污染。粘结剂:一般是丁苯橡胶SBR、聚偏氟乙烯PVdF、烯酸类等,也以白色污染为主。这些很多是不可回收的废品,主要倒入垃圾箱或者长期堆放在回收点附近,在温度较高的夏季,未经任何防护与遮挡处理,裸露在外的废弃物,会释放出有毒有害气体,从而造成大气污染,加之垃圾箱中的生活垃圾变质发酵、腐烂,产生恶臭,又造成细菌、寄生虫等长期繁殖,加大了季节性传染病的传播概率,甚至个别经营者在夜间焚烧,使周围空气被污染,刺鼻难闻,焚点周围居民苦不堪言。

1.3拆解电池场所污染严重且充满危险

废旧动力电池回收行业是比较无序的,很多城市的汽修行业都进行回收汽车电池的生意,这些小作坊普遍面积较小、店铺里完全不符合6s规定、工具及物品杂乱无章,废旧电池储存的地方随意摆放,周遭空气中弥漫着难闻的的气味,这些经营者为了个人利益,未经许可私自拆解提炼或者组装二手电池,包装后再行销售,充满着非常大的安全应还。而正规回收电池的企业因受这些小作坊的影响,回收电池的工作进展缓慢,效益萎缩。此外据了解,小作坊的从业人员素质地下,根本不具备回收动力电池的资质,也没有拆解回收利用的技术,拆解过程只是凭借自己的经验或者学到的皮毛知识进行工作,尤其是新能源汽车电池的维修和拆解比传统汽车蓄电池难度要高,乘用车电池电压在300伏-450伏之间,大巴车电池电压在600伏以上,新能源电池的结构、原理等与传统蓄电池有些很多不一样的,尤其是锂电池即使是报废,实质上内部依旧有不少电量,如果处理过程中发生爆燃,一系列的问题比如重金属污染、有机物废气排放等,就会出现二次污染的情况。如果是非专业人士拆解,出现危险的几率是很高的,严重者会危及生命,所以从安全角度来看是必须要回收,然后由专业性较强的人员进行,否则在这种环境下进行拆解和组装将带来一系列不确定的危害。另外,由于锂电池回收需要的技术手段比较传统蓄电池要高,那么限制了它的回收市场,但是小作坊是不会在意拆解过程中对环境的污染,为了提高个人利益只是用简陋且浪费严重的手段去获得有价值的金属材料。

2防治措施

2.1加强从业人员的安全培训,加速产业链的延伸

首先应使动力电池生产者建立电池生命周期追踪管理制度,配合相关部门,多方协调建立健全监督机制,促使各方在产业及产品标准、清洁生产技术、电池回收、梯次利用、电池个体信息等方面互享共通。因为回收电池要求具备咨询、回购、换新、分类、关键点检测等多项技能,因此要求工作人员必须是专业人员或者有相关工作经验,或者入职之前进行专业化培训。其次借鉴国外动力电池回收做法,严惩小作坊手工拆卸废旧动力电池,将动力电池标记追踪信号,将小作坊点全部纳入监控范围,严查、严堵污染物走向,利用环境信息技术,作为提升环境管理效率的重要手段,在环境监测,环境污染控制和环境管理方面发挥重要作用。明确电池回收、利用强制性措施或法律法规,明确处罚主体责任划分,对于遵规守纪拥有动力电池梯次利用、再生利用的回收企业设定鼓励表彰办法。设计效率高且完善的废旧动力电池回收利用体系刻不容缓,能够有效降低资源安全风险、环境安全风险,进一步提升新能源汽车动力电池的回收利用率。

2.2改进回收技术,降低成本,扩大梯次利用市场

应该采用更先进的拆解回收利用技术,一般是物理回收工艺流程、湿法回收工艺流程、火法回收工艺流程。物理回收流程通过将报废动力电池内部的成分经过一系列手段后得到可回收的产物,这些有价值的拆解物再次用到下一步回收的环节,比如内部的活性物质和外壳等进行破碎、过筛、磁选分离、精细粉碎和分类加工等。湿法回收的工艺流程是将废旧的动力电池进行拆解和预处理换节后,溶于配置好的酸碱溶液中,对酸碱溶液进行萃取得到珍贵的金属元素,随后通过电沉积和离子交换的技术手段提取出可回收利用的金属。火法回收技术方法需要将废旧的动力电池首先放电处理,其次将电池按类别划分,经过震动、磁选的环节将外壳的金属及电极材料筛选剥离,再次将电极材料进行电弧炉的高温处理,其中电极中的有机物和碳将经过高温燃烧,得到的产物是还原气体。可以对金属元素起到保护作用,最终经过火法工艺得到金属和金属氧化物的细粉材料。以上回收利用方法需要大量设备投入,融资成本较高,也制约了动力电池回收企业的技术突破与发展壮大。应该采用新的回收技术装置比如:一种新能源汽车电池回收分类装置,包括振动器、分类箱和收集箱,所述收集箱安装于分类箱下端,分类箱的上端设有存放槽,存放槽的底面上设有一个以上的进入槽,进入槽的底面上均设有贯穿分类箱的安装通道,安装通道内部均设有一个以上的固定环,固定环的内环面上均安装有一块以上的刀片,一块以上的刀片均组合形成一供电池通过的剥离通道,每组刀片下端均延伸至收集箱中,并均安装有第一链轮,第一链轮均通过驱动机构驱动,收集箱内部安装有一根以上的导流杆。此种回收装置结构简单,通过振动能将电池震入进入槽中,并掉落到剥离通道中,通过旋转的刀片能快速的刮去电池表面的包装膜,有效的将电池和包装膜进行分类。提高汽车动力电池质量水平,推行动力电池模组设计标准化,将梯次利用环节融入到动力电池设计与制造过程中,降低梯次利用的难度与成本。督促电池生产企业落实生产者责任延伸制度与动力电池溯源制度,实现对动力电池全生命周期的管理。大力发展动力电池梯次利用的关键技术,加快制定梯次利用相关标准,降低电池梯次利用的安全风险。

2.3对废旧电池回收点的硬质表面处理

通过采用新型多功能清污工具,可以方便快捷地实现清洁废旧电池回收点的地面、墙面、玻璃;例如夹持普通长条形美工刀片,可在回收点的平面进行清污;夹持不同直径的凹面刀片,可对不同直径的回收管路清污;夹持不同直径凸面刀片,可对不同直径的回收凹形水槽清污;不仅角度设计更加科学,可随意贴合工作面,尤其是凹面及凸面硬质表面清污工作,使用月牙类刀片,可随意旋转角度,便于清理。废旧电池回收点由于其维护工作量比较大,更要加大检查力度,成立专业的清洁小组,配备高效清洁工具,不留污染死角。

2.4采取多样宣传手段,提高公众认识

新能源汽车动力电池的相关内容应该通过多渠道多形式进行宣传,政府应当起到带头科普的作用,在公交车站牌旁的宣传栏,出租车宣传窗口、电视网络上的公益广告、报刊杂志刊登科普文章应大力宣传废旧动力电池回收的重要性,对广大群众科普新能源汽车动力电池回收的各个环节,对于废旧动力电池回收不当造成的资源浪费和环境污染应当重点科普,强调对新能源汽车行业的健康发展也有着非常大的负面影响。提升废旧动力电池的潜在客户的认知,推广新能源汽车国家检测与动力电池回收利用回溯管理平台,根据各省市实际情况建立回收体系,规范动力电池回收行业标准等,这样才能避免出现的安全风险,降低环境污染,提高资源的回收效率。

3结语

废旧动力电池的回收利用并不是一蹴而就的事情,而是要根据各地的事情情况,因地制宜,探索属于本地区回收的道路,从近期目标来看,需要通过制定政策,分清各主体在回收供应链中的责任,确保废旧动力电池回收有效且正规。长期来讲,继续扩大市场调配主体力量,在回收体系的各个环节比如:生产、销售、回收、拆解、再利用、技术研发升级等方面提升作用,借鉴国外动力电池回收的先进经验和制度,不断优化回收体系,补齐回收利用制度,才能使得废旧动力电池回收行业走的更远,回收市场才能变得更加有活力,潜在车主才更有动力,环境污染才能得到更好的治理。

作者:张皓东 单位:兰州石化职业技术大学