-
徐政和：《新能源电池回收机遇与挑战》
2026-05-20 14:15:53
作者：徐政和（中国工程院外籍院士，南方科技大学工学院讲席教授）
一般电池寿命8到10年，电池服役期为8年12万公里，同时要保证电池容量在80%以上。2024年中国累计退役的动力电池超35万吨，2025年或超过100万吨。预计2025年，我国废旧动力电池回收市场规模将达到400亿元。预计到2030年，三元锂与磷酸铁锂电池回收规模将超1500亿。电池报废高峰的到来大致在2030年左右。
电池制造要用到很多关键的元素且资源需求量大。以Tesla 为例：每辆Model S含有7104节18650电池。每辆 Model S，正极材料中约含：锂8.5kg、钴9kg、镍48kg、铝1.3kg。中国锂电池关键材料占全球储量锂22.9%、钴1.1%、镍 3.0%、锰 4.2%、石墨 22.8%。我国动力电池关键原材料使用量占世界的50%以上，镍、钴、锰、锂的金属矿产资源对外依存度超过70%，我国在关键矿产上的供应严重不安全。而且不断的挖掘资源，也不可持续。资源循环利用可以减少环境影响、提升经济效益，是可持续发展的核心。Redwood Materials公司表示，将斥资35亿美元建造电池回收工厂，该公司的目标是要颠覆美国电动汽车供应链。其中2023年一年就已回收了10GWh的锂电池，包括含有44000吨的材料，回收的资源足够制造10万辆特斯拉车的电池。
废旧电池热稳定性差，易燃易爆，安全存放难。重金属、有毒有机组分含量高，存放不当里面的金属电解液会污染环境、土壤、水体。电解液分解后也会产生有毒气体。从环境的角度回收退役的动力电池非常关键。从产业角度看，欧盟要求从2031年8月18日起，电动车电池、启动、照明和点火电池以及容量大于2kWh的工业电池再生成分最低使用比例:钴16%、铅85%、锂6%、镍 6%。从2036年8月18日起，电动车电池、轻型交通工具电池、启动、照明和点火电池以及容量大于2kWh的工业电池再生成分最低使用比例:钴26%、铅85%、锂12%、镍15%。没有回收的元素制做动力电池，电池不能出口。产业的发展需要回收退役的动力电池。而且回用材料做电池的碳排放比原生材料做电池的碳排放降低30%多，对实现碳中和的目标有着重要作用。
电池热失控就会起火爆炸，而电池放电复杂麻烦、效率低。徐院士的课题组思考能否把电池起火的能量利用起来作预处理，把电池控制在可控的环境里面，一旦热失控里面的电解液就能变成燃料，迅速的燃烧、提供能量，还可以利用能量来实现电池的粉碎。基于这个思路课题组做了实验，购买设备，给电池加温，然后电解液发生剧烈的反应，产生气体，高压爆开电池。电池燃烧结束后打开反应容器，原来的电池碎掉了面目全非，但反应的容器并未被破坏，倒出来的产物可以过筛分开，最后留下黑粉且纯度高达97%，而且闪碎后电解液都挥发了。实验证明可控闪碎技术能让电池回收复杂的流程变简单，高效回收资源，过程环境友好，并能为后续的流程提供优质原料。
正极材料三元材料可通过固相烧结、电化学再生、水热锂化再生、离子液体再生等方法再生。课题组研究的三元材料直接再生方法，通过设计把电池的黑粉取出来，通过水热去除死锂加入新的锂原，就得到再生的HRNCM再生三元材料,虽然结构是被破坏掉了，但通过水热可以逐步修复，补锂后和新的三元材料结构基本一致。用水热法代替传统的除杂过程，既能有效除去杂质，又能活化再生过程，再生后的材料循环性能和倍率性能均得到提高，同时界面极化也得到了降低。可控闪碎技术虽然很好，但电池回收更需要智能拆解。
作者介绍：
徐政和：中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士，南方科技大学工学院创院院长、材料科学与工程系讲席教授。担任全球工学院院长协会（GEDC）理事会常务理事。1978年进入中南矿冶学院，先后获得学士、硕士学位；1985年赴美国留学；1990年获得弗吉尼亚理工大学材料科学与工程专业博士学位，之后留校担任研究助理；曾先后任加拿大麦吉尔大学采矿与冶金工程系助理教授、加拿大阿尔伯塔大学化学与材料工程系副教授、教授、McCalla教授、清华大学讲座教授。徐政和院士主要从事界面材料科学及其在自然资源开发与利用中的应用研究，研发了多种表面功能化的原创技术，首次提出了浮选水动力空化学说，为解决细粒浮选世界难题做出了重大贡献，被誉为矿物资源加工与高效利用领域的世界著名科学家。迄今为止，共发表SCI 论文510余篇、总引用次数超过18000次。国际会议论文集论文62篇，参与著书2部，编书2部，撰写书籍章节共12章，授权国内外专利21项。曾获许多著名奖项，包括加拿大矿冶与材料学会Airey奖、加拿大阿尔伯塔省科学与工程卓越成就奖、加拿大矿冶与材料学会卓越研究成果奖、加拿大矿冶与石油学会Syncrude卓越可持续发展研究成果奖、阿尔伯塔地质和地球物理学家专业工程师协会Frank Spragins技术奖和加拿大化学工程学会设计与工业实践Bantrel奖等。
邀请老师演讲、授课请致电：19821197419 阎老师[微信同号]
免责声明：以上内容（包括文字、图片、视频）为用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。如涉及版权问题，请联系我们并提供版权证明，我们将立即删除！
手机:19821197419
地址:上海市闵行区莲花南路1951号
