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储能会火吗? 第一批电池“退役”潮来

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宋鸿兵

2022-01-21 18:12

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不知不觉9年过去了,从2012年中国新能源汽车大规模上市,到如今大街小巷随处可见的电动汽车。截至2021年中国已经累计出售560多万辆纯电动汽车。

然而,随着时间的推移,如今第一批电动汽车锂电池也都临近报废年限。1月18日,工信部最新会议上透露,2022年中国第一波动力锂电池“退役”潮即将来临。

预计到2030年,中国需要进行回收处理的动力锂电池将达到150万吨。如果任其丢弃在自然环境中,无疑将带来新的环境灾难,但能够对这些电池加以回收并梯次利用则无疑又是一笔巨大财富。预计到2030年,中国动力电池回收行业总规模将达1000亿元以上。

尤其对于近几年备受追捧的“储能”产业而言,大量“退役”锂电池似乎可以大幅降低“电池储能”的成本,进而带来市场新机遇。一些专家甚至将废旧锂电池的“储能”利用,形容成新的“淘金之地”。

然而,真的是这样吗?废旧锂电池的“储能”利用前景究竟如何?目前只能说其中“水很深、浪很大”,绝没有人们想象的那么简单和美好。

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首先,我们需要了解一下动力锂电池的特性和回收利用流程。

可以说,动力锂电池和我们平时生活中常用的电池有很大差别。锂电池其实是一种十分娇贵和不稳定的电池。

天气太寒冷,锂电池会被冻坏,太热也会“受伤”,长期不用放电过度,锂电池会“饿死”,充电过快锂电池还会被“撑爆”。

用专业一点的表述就是,锂电池主要由正极、负极、隔膜和电解质四部分组成。正极按照电池种类,可以分为磷酸铁锂、钛酸铁锂、三元材料(铁、钴、镍三种元素的含锂化合物)组成。负极材料主要是石墨。中间的隔膜用来将正负极隔开。用来储存电能的Li+离子就藏身于正负极材料搭建的微型“空洞”(晶格空位)之中,当充电时,锂离子在电压的驱动下,从负极跑到正极,放电时再跑回来。

当正负极材料中能够提供的“空洞”(晶格空位)越多,能容纳的Li+也就越多,能量密度也就越高,但是同时带来的就是整个结构的脆弱。就像你家装修,拆除了开发商预留隔断墙,甚至是承重墙后,房间使用面积确实变大了,但是你也要担心塌楼的可能。

于是,随着汽车厂商对于电池能量密度的极致追求,目前的锂电池内部也就变得越来越精细、越来越脆弱。之前能量密度较低的磷酸铁锂、钛酸铁锂还好,但是当发展到三元材料时,由于添加了过多的钴、镍等元素,能够储存Li+的空间增多了,但同时也使得锂电池内部的结构更加脆弱。

过大的刺激会使十分娇嫩的锂电池内部结构受损,再也容纳不了更多的Li+离子,最终导致电量下降。想必开过电动自行车、电动汽车的人,对电池的续航里程衰减都深有体会。

更危险的是,在锂电池内部受损之后,无处栖身的Li+离子还会形成坚硬的化合物,在显微镜下,像冰锥一样沿着正极向隔膜生长,直至刺破隔膜,造成电池短路、急剧发热,最终引发爆炸和火灾。尤其在电池过充电或发生剧烈碰撞的时候,这种反应往往极为迅速,令人猝不及防。

近年来发生的锂电池爆炸、电动汽车自燃的多起惨烈事故就是这样发生的。目前中国各地都出台了禁止电动自行车进入居民楼、禁止在室内充电的规定,也是基于这个原因。

试想将数以万计的废旧锂电池放在一起做一个“储能”电站,这将是什么后果?

因此,为了避免锂电池回收利用,尤其是储能环节的安全隐患,目前三元锂电池已经基本退出了“储能”市场。而对于磷酸铁锂、钛酸锂等相对较为安全的锂电池种类回收利用也是慎之又慎,有些储能企业宁可用更高的价格购买新电池,也不愿意用回收的旧电池。

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