隨著新能源車保有量的持續(xù)增長，與規(guī)模龐大的動力鋰電池需求伴生的將是鋰電池回收和梯次利用的行業(yè)機遇，發(fā)展動力鋰電池回收和梯次利用產(chǎn)業(yè)，既是必須的（避免環(huán)境污染和資源浪費），也是具有可觀經(jīng)濟性的。 一、廢舊鋰電池的資源性和對環(huán)境的危害性逐步得到重視 動力鋰電池的需求量和報廢量不斷增長 2015年中國鋰電池總產(chǎn)量47.13Gwh，其中，動力電池產(chǎn)量16.9Gwh，占比36.07%；消費鋰電池產(chǎn)量23.69Gwh，占比50.26%；儲能鋰電池產(chǎn)量1.73Gwh，占比3.67%。 我們測算，到2020年動力鋰電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達32.2Gwh，約50萬噸；到2023年，報廢量將達到101Gwh，約116萬噸。規(guī)模龐大的動力鋰電市場伴生的將是鋰電池回收和下游梯次利用的行業(yè)機遇，發(fā)展鋰電池回收和梯次利用在避免資源浪費和環(huán)境污染的同時也將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益和投資機會。 2016年上半年，中國新能源汽車產(chǎn)銷分別達到17.7萬輛和17萬輛，依舊是全球的新能源車市場。1-2月受春節(jié)和政策因素影響而產(chǎn)銷較低，隨著政策調整推進，上半年的3-6月新能源車逐步實現(xiàn)恢復性增長，6月沖刺到3.5萬臺水平。下半年的7-8月新能源車處于3萬臺左右的位穩(wěn)定狀態(tài)，等待進一步的增長動力。 據(jù)中汽協(xié)會統(tǒng)計，8月新能源汽車生產(chǎn)21303輛，銷售18054輛，同比分別增長2.9倍和3.5倍，其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成13121輛和12085輛，同比增長3.8倍和6.1倍，插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成8182輛和5969輛，同比分別增長2倍和1.6倍。 根據(jù)工信部的相關政策規(guī)定，純電動乘用車補助標準在綜合考慮規(guī)模效應、技術進步等因素后逐年退坡；此外，在2016年上半年政府加大查騙補力度之后，考慮對于政策進行調整和修改。 將對補貼政策進行多方面的改善，研究建立動態(tài)調整機制，調整產(chǎn)品結構，補貼產(chǎn)品的先進性水平。 政府查騙補的力度增大，有助于規(guī)范行業(yè)發(fā)展，企業(yè)自主技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)升級的動力；也有助于防止行業(yè)產(chǎn)能過度擴張，完善新能源車行業(yè)發(fā)展的政策和制度環(huán)境。 新能源汽車行業(yè)目前和未來3~5年仍將處于高速發(fā)展的階段，政策轉型和產(chǎn)業(yè)結構調整都是使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加完善的必經(jīng)之路。隨著電動汽車技術的不斷升級和產(chǎn)業(yè)集中度的不斷提高，未來行業(yè)仍將經(jīng)歷較快發(fā)展。 通過綜合考慮補貼因素變化、充換電設施數(shù)量、油電價差和電動產(chǎn)品性能等方面的因素，我們建立如圖表4的預測： 動力電池的需求量和報廢量不僅與新能源車新增產(chǎn)量密切相關，還與不同車型的占比、電池技術路線的轉移趨勢、不同動力電池的使用壽命及不同電動車型的報廢年限等有關。目前行業(yè)內的平均標準如下，可以作為預測動力電池需求量和報廢量的假設條件： 不同動力電池的平均質量分別為：插電式乘用車275kg、插電式商用車235kg、純電動乘用車550kg、純電動商用車1900kg； 根據(jù)公路部門統(tǒng)計，轎車、輕型車年平均行駛里程為5萬km、中型車為4萬km、重型車為3萬km；在同樣的行駛條件下，純電動乘用車動力電池的使用壽命約為4-6年；而純電動商用車日行駛次數(shù)多、行駛里程長、充電較為頻繁，其動力電池的使用壽命約為2-3年。345

1．鋅錳干電池(1)濕法冶金法該法基于Zn，MnO2可溶于酸的原理，將電池中的Zn，MnO2與酸作用生成可溶性鹽進入溶液，溶液經(jīng)過凈化后電解生產(chǎn)金屬鋅和電解MnO2或生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品、化肥等。濕法冶金又分為焙燒－浸出法和直接浸出法。焙燒－浸出法是將廢電池焙燒，使其中的氯化銨、氯化亞汞等揮發(fā)成氣相并分別在冷凝裝置中回收，高價金屬氧化物被還原成低價氧化物，焙燒產(chǎn)物用酸浸出，然后從浸出液中用電解法回收金屬，焙燒過程中發(fā)生的主要反應為：MeO＋C→Me＋CO↑Ａ(ｓ)→Ａ(g)↑浸出過程發(fā)生的主要反應：Me＋2H＋→Me2＋＋H2↑MeO＋2H＋→Me2＋＋H2O電解時，陰極主要反應：Me2＋＋2e-→Me直接浸出法是將廢干電池破碎、篩分、洗滌后，直接用酸浸出其中的鋅、錳等金屬成分，經(jīng)過濾，濾液凈化后，從中提取金屬并生產(chǎn)化工產(chǎn)品。反應式為：MnO2＋4HCl→MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；MnO2＋2HCl→MnCl2＋H2O；Mn2O3＋6HCl→2MnCl2＋Cl2↑＋3H2O；MnCl2＋NaOH→Mn(OH)2＋2NaCl；Mn(OH)2＋氧化劑→MnO2↓＋2HCl；電池中的Zn以ZnO的形式回收，反應式如下：Zn2＋＋2OH－→Zn(OH)2(無定型膠體)→ZnO(結晶體)＋H2O(2)常壓冶金法該法是在高溫下使廢電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解和揮發(fā)以及冷凝的過程。方法一：在較低的溫度下，加熱廢干電池，先使汞揮發(fā)，然后在較高的溫度下回收鋅和其它重金屬。方法二：先在高溫下焙燒，使其中的易揮發(fā)金屬及其氧化物揮發(fā)，殘留物作為冶金中間產(chǎn)品或另行處理。濕法冶金和常壓治金處理廢電池，在技術上較為成熟，但都具有流程長、污染源多、投資和消耗高、綜合效益低的共同缺點。1996年，日本TDK公司對再生工藝作了大膽的改革，變回收單項金屬為回收做磁性材料。這種做法簡化了分離工序，使成本大大降低，從而大幅度提高了干電池再生利用的效益。近年來，人們又開始嘗試研究開發(fā)一種新的冶金法－真空冶金法：基于廢電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓，在真空中通過蒸發(fā)與冷凝，使其分別在不同溫度下相互分離從而實現(xiàn)綜合利用和回收。由于是在真空中進行，大氣沒有參與作業(yè)，故減小了污染。雖然目前對真空冶金法的研究尚少，且還缺乏相應的經(jīng)濟指標，但它明顯克服了濕法冶金法和常壓冶金法的一些缺點，因而必將成為一種很有前途的方法。2．鎳鎘電池Ni－Cd電池含有大量的Ni，Cd和Fe，其中Ni是鋼鐵、電器、有色合金、電鍍等方面的重要原料。Cd是電池、顏料和合金等方面用的稀有金屬，又是有毒重金屬，故日本較早即開展了廢鎳隔電池再生利用的研究開發(fā)，其工藝也有干法和濕法兩種。干法主要利用鎘及其氧化物蒸氣壓高的特點，在高溫下使鎘蒸發(fā)而與鎳分離。濕法則是將廢電池破碎后，一并用硫酸浸出后再用H2S分離出鎘。3．鉛蓄電池鉛蓄電池的體積較大而且鉛的毒性較強，所以在各類電池中，早進行回收利用，故其工藝也較為完善并在不斷發(fā)展中。在廢鉛蓄電池的回收技術中，泥渣的處理是關鍵，廢鉛蓄電池的泥渣物相主要是PbSO4，PbO2，PbO，Pb等。其中PbO2是主要成分，它在正極填料和混合填料中所占重量為41％～46％和24％～28％。因此，PbO2還原效果對整個回收技術具有重要的影響，其還原工藝有火法和濕法兩種?；鸱ㄊ菍bO2與泥渣中的其它組分PbSO4，PbO等一同在冶金爐中還原冶煉成Pb。但由于產(chǎn)生SO2和高溫Pb塵第二次污染物，且能耗高，利用率低，故將會逐步被淘汰。濕法是在溶液條件下加入還原劑使PbO2還原轉化為低價態(tài)的鉛化合物。已嘗試過的還原劑有許多種。其中，以硫酸溶液中FeSO4還原PbO2法較為理想，并具有工業(yè)應用價值。硫酸溶液中FeSO4還原PbO2，還原過程可用下式表示：PbO2(固)＋2FeSO4(液)＋2H2SO4(液)→PbSO4(固)＋Fe2(SO4)3(液)＋2H2O此法還原過程穩(wěn)定，速度快，還可使泥渣中的金屬鉛完全轉化，并有利于PbO2的還原：Pb(固)＋Fe2(SO4)3(液)→PbSO4(固)＋2FeSO4(液)；Pb(固)＋PbO(固)＋2H2SO4(液)→2PbSO4(固)＋2H2O還原劑可利用鋼鐵酸洗廢水配制，以廢治廢。Ni－MH電池、新型的鋰離子電池隨著近年手持電話和電子設備的發(fā)展得到了大量的應用。在日本，Ni－MH電池的產(chǎn)量，1992年達1800萬只，1993年達7000萬只，到2000年已占市場份額的近50%?？梢灶A計，在不久的將來，將會有大量的廢Ni－MH電池產(chǎn)生。這些廢Ni－MH電池的正、負極材料中含有許多有用金屬，如鎳、鈷、稀土等。因此，回收Ni－MH電池是十分有益的，有關它們的再生利用技術亦在積極開發(fā)中?？萍加绕涫切畔⒓夹g的發(fā)展，使得世界對電池的需求只會增多而不會減少，隨之造成的電池污染和天然能源的消耗也將大大增加。各種回收利用技術雖日臻完善但畢竟治標不治本。因此科學家們提出了發(fā)展有利于環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的新型綠色環(huán)保電池。新型綠色環(huán)保電池是指近年來已投入使用或正在研制開發(fā)的一類高性能、無污染的電池。目前已經(jīng)大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池、正在應用的無汞堿性鋅錳原電池和可充電電池都屬于這一范疇；正在研制開發(fā)的聚合物鋰或鋰離子蓄電池、燃料電池、電化學貯能超級電容器等也可列入這一范疇。從普萊德發(fā)明只鉛蓄電池以來，化學電池已經(jīng)有了140年的歷史，其家族也日益壯大。但是，大量生產(chǎn)電池而造成的資源消耗和廢電池所帶來的環(huán)境污染也是有目共睹的。早在1992年，巴西召開的世界環(huán)境發(fā)展大會上通過的21世紀議程中就已明確提出了可持續(xù)發(fā)展的方針。與地球和諧相處，走保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的道路，是工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。加強廢電池的環(huán)境管理：出臺相應的法規(guī)政策并不斷完善和發(fā)展廢電池回收技術，擴大回收范圍，即使尚無能力處理的也要有相應的措施，如填埋處理等?；厥占夹g應朝著降低成本、盡量避免二次污染的方向發(fā)展。同時走發(fā)展新型綠色環(huán)保電池之路：發(fā)展高能量、無污染的綠色電池，在制造之初就將環(huán)境污染和資源消耗控制在小。從而使生產(chǎn)和再生利用形成一個良性循環(huán)，才能真正做到利于民又無害于民、無害于自然。

高度集成的單節(jié)鋰離子電池充電器和系統(tǒng)電源路徑管理器件針對空間有限且?guī)в懈呷萘侩姵氐谋銛y式應用。單節(jié)充電器由一個諸如AC（交流）適配器或者無線電源的專用充電源供電運行。此電源路徑管理特性使得bq24278能夠在為電池獨立充電的同時從一個DC到DC轉換器為系統(tǒng)供電。此充電器一直監(jiān)視電池電流并在系統(tǒng)負載所需電流超過輸入電流限制時減少充電電流。這樣可實現(xiàn)正常的充電終止和定時器運行。系統(tǒng)電壓被調節(jié)至電池電壓，但不會下降至低于3.5V。小系統(tǒng)電壓支持使得此系統(tǒng)能夠與一個殘次品或者有缺失的電池組一起運行并且即使在電池完全放電或者無電池的情況下也可實現(xiàn)瞬時系統(tǒng)啟動。當適配器不能傳送峰值系統(tǒng)電流時，此電源路徑管理架構還允許電池補充系統(tǒng)電流需要。這樣可使用較小的適配器。電池充電經(jīng)歷以下三個階段：充電，恒定電流和恒定電壓。在所有的充電階段，一個內部控制環(huán)路監(jiān)視IC結溫并且在超過內部溫度閥值的情況下減少充電電流。此外，bq24278提供一個基于電壓的電池組熱敏電阻器監(jiān)控輸入(TS)來監(jiān)控電池溫度以保證充電。特性具有獨立電源路徑控制的開關模式充電器從深度放電電池或者在無電...