新型储能电池即将面世 回收难题或迎来曙光

近日，中科院电工研究所研究员陈永翀分享了其团队关于新型储能电池的研究成果。这种新型结构的储能锂电池，不但让锂电池真正做到可回收，还降低了电池的制造成本和使用成本，具有传统锂电池所不具备的很多优点，电池的回收或将迎来曙光。

　　

新型储能电池即将面世 回收难题或迎来曙光
 

 

　　中国汽车技术研究中心预测，到2020年，我国汽车动力电池累计报废量将达到12-17万吨的规模，电池回收问题引起人们越来越多的关注。为加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理，规范行业发展，推进资源综合利用，12月1日，国家工信部网站公布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(征求意见稿)，向社会公开征求意见，这意味着动力电池的回收工作将有法规可依。
　　
　　然而，动力电池的回收还面临诸多问题，有没有一种方法，让电池的成本降下来，让回收更方便、污染更少？答案是有。在近日举办的“2016中国储能技术与应用大会”上，中科院电工研究所研究员陈永翀发表了“基于可回收理念的新型储能锂电池研究”主题演讲，分享了其团队关于新型储能电池的研究成果。这种新型结构的储能锂电池，不但让锂电池真正做到可回收，还降低了电池的制造成本和使用成本，具有传统锂电池所不具备的很多优点，从技术创新的角度来说，电池的回收或将迎来曙光。
　　
　　锂电池回收难在哪儿
　　
　　无论是圆柱锂电池还是方型锂电池，从内部结构来看，所有的锂电池都是粘接电极，而粘接电极给动力锂电池的回收带来很大困扰。Co元素和Li元素回收要拆解，由于杂质太多，只能把粘接的电极全部打碎，里面碎的铝箔、铜等材料重新用冶金方式回收。陈永翀表示，这样回收不但成本高，污染也大，回收过程中产生的酸、碱的处理也是个问题。
　　
　　其次，这样的粘接结构还导致锂电池的动态循环寿命缩短。如果将锂电池用作静态储能，电池的循环寿命会很长，但是在运动状态中使用的话，使用环境会使电池寿命受到影响。此外，随着不同季节温度的变化，电池内部也会出现膨胀、收缩等现象，久之活性颗粒接触内阻升高，电池极片松动脱落，电池循环寿命会急剧下降。
　　
　　“所以动力电池的寿命和狭义的静态储能电池的寿命(不一样)，在实验室静态下测试很好，但在动态实际情况下使用寿命不见得会很好，这个要区别开来”，陈永翀说。
　　
　　此外，动力电池和储能电池需要串联、并联，要求电池具有较好的一致性。电池涂布厚度很薄，比如100微米，设备厂商要求精度要控制在±0.5微米，而一套普通的挤压式涂布机约300万一套，设备投资合0.3-0.5Wh/元，这就导致了大型锂电池高昂的制造成本。
　　
　　新型储能锂电池有望解决电池回收难题
　　
　　针对传统锂电池回收的这些问题，陈永翀带领的科研团队正在研发一种新型储能锂电池，他们从锂电池的内部结构入手，把锂电池内部粘接改为加热状态，上面几个问题则迎刃而解：
　　
　　这种新型储能锂电池的浆料回收、再生容易，纯度也很高，将缺少的元素补上之后，还可再用；浆料耐冲击，不存在松动脱落问题，电池动态寿命更长；浆料电极片是传统电极片厚度的5-10倍，绝对精度容易控制，电池的制造成本降低。
　　
　　该新型储能锂电池的库存效率很高，跟现有锂电池一样可高达99%以上，它的能量效率比目前现有锂电池稍低，但大于90%，此外，该电池的循环性也非常好。陈永翀表示，低速电动车和小型储能领域是该新型电池未来的一个应用市场。“我们不要求一个产品十全十美，可以应用在任何场合，这做不到，找到它的应用场合去做就行，百花齐放”，陈永翀说。
　　
　　尽管铅酸电池能量密度低，寿命短，还是有大量的商业电动车和储能基站采用，这主要是因为锂电池成本太高。降低电池成本的途径无外乎三个方面：降低材料成本、降低制造成本和降低使用成本。通常情况下，人们通过提升能量密度从而在某种程度上降低材料成本(随着能量密度的增加，安全性能则会降低)，通过扩大规模来降低制造成本，通过提高静态寿命来降低使用成本。
　　
　　陈永翀团队把电池内部粘接改为加热状态，让锂电池真正做到了可回收和可再生，且回收残值大于20%。他们不单单依靠规模化制造来降低成本，工艺结构也降低了回收成本；浆料具有耐冲击的特性，从而也提高了电池的动态寿命。这种新型储能锂电池的研究，是一种新思路，为电池回收难题带来了解决的曙光。
　　
　　据悉，该新型储能电池研发项目开始于2010年，小试成功，从2016年4月1日开始中试，目前已经授权19项发明专利，并在进一步研发当中。