黃威：新能源車動力電池循環(huán)利用物理化學交叉耦合關(guān)鍵技術(shù)研究

以下為現(xiàn)場實錄

尊敬的各位老師、領(lǐng)導、來賓大家上午好，我們團隊的余老師有一個行程安排原因無法參會，由我代他做報告。報告的主題是《新能源車動力電池循環(huán)利用物理化學交叉耦合關(guān)鍵技術(shù)研究》。

湖南大學機械與運載工程學院助教 黃威

這個題目中所說的物理化學交叉耦合的關(guān)鍵技術(shù)是指乘用動力電池在循環(huán)利用的過程當中連接前端的物理回收工藝和后端的化學處理工藝的關(guān)鍵點。目前產(chǎn)業(yè)化的過程當中，我們的物理化學工藝相對來說是比較脫離的，我們團隊也是針對于這個現(xiàn)狀做了一些研究。

報告主要分為兩部分，第一部分是研發(fā)平臺和團隊介紹，第二部分是研究過程的體驗。不敢說是什么成果與經(jīng)驗，只是說這個過程中還有許多的尚未探索到的東西，需要大家一起去探索和研究。

主要分為三部分，國家級平臺、省部級平臺、產(chǎn)學研平臺，時間關(guān)系不做過多贅述。 我們的一個研究團隊是中國工程院丁榮軍院士領(lǐng)先的團隊，鐘志華院士， 。

正向研究這一塊，跟新能源汽車相關(guān)的電池的材料結(jié)構(gòu)，是動力電池模組的結(jié)構(gòu)斷裂損傷與疲勞分析，逆向研究這一塊主要針對于新能源汽車的動力電池較多，主要涵蓋了整車、電池回收拆借工藝的關(guān)鍵技術(shù)裝備，汽車的綠色設(shè)計，包括它的一個電池的開拆卸性的布局和動力電池氫量化布局分析。其次還有動力電池的模組三級的物理分離的工藝技術(shù)研究，涉及到了工藝應(yīng)用、拆解裝備和有機成分脫離以及交叉耦合技術(shù)的研究與應(yīng)用。最后的交叉耦合技術(shù)的研究與應(yīng)用是我們研究的重點，行業(yè)內(nèi)俗稱的黑粉是金屬器材。從大的方向來劃分的話，其實動力電池的回收過程分為前面的物理工藝端和化學工藝端，無論是3C電池還是動力電池，它最終還原到電池材料的層面都需要經(jīng)過大致的過程，需要因為不同的回收企業(yè)和工藝技術(shù)有一些小區(qū)別，但是整體的框架是這樣的，在整個物理回收過程當中從前端的分析評估開始到制成大概經(jīng)過十個步驟，因為各個企業(yè)的工藝流程相對來說不盡相同，不做詳細介紹。

從前端的物理階段到后端化學階段，交叉耦合技術(shù)是行業(yè)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)較為忽略的一點，大家可能都說動力電池回收其實是把它采取破損打成粉就可以了，這個粉可以直接當做燃料用到化學溶解當中，這個過程中還涉及到很多問題，包括黑粉的純度和雜質(zhì)的控制，有機物脫除的問題，這些都是非常關(guān)鍵的點。

另外被行業(yè)內(nèi)大多數(shù)人忽略的點也是因為國外把這個黑粉叫做BLKmass，它是正負極粉料的混合物，另一方面很少有人研究了解它，有點黑匣子的意思。

在這個耦合中，形成了一種類似于斷層，如何實現(xiàn)物理工藝的高效直收，這恰好是研究的重點。

長期以來，電池的回收主要分為濕法和火法兩大路線，物理工藝也變得越發(fā)重要。典型物理工藝的直收率是非常關(guān)鍵的指標，行業(yè)內(nèi)普遍來說，總體直收損失率長期不低于15%這也是物理工藝的巨大痛點，損失率不低于15%，也就是說直收率在85%以上，基本上電池回收處理的企業(yè)研發(fā)投入和聚焦點均是聚焦在化學和濕法冶金領(lǐng)域，整個過程對于酸堿化工使用的控制也是行業(yè)二次環(huán)保的重點。隨著環(huán)保日趨嚴格，典型的化學工藝面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

通常來說，過程當中影響到這個基材重要的因素需要從物理性進行分析，比如說現(xiàn)在新能源汽車的動力電池的模組形態(tài)，可以說是千變?nèi)f化的，市場上大概存在著有七八百種，這些組合再到器材的物理解離工藝，都會對環(huán)境有影響，這都是我們研究的重點。

在說到材料體系來說，進入化學溶解的萃取劑和形態(tài)的控制都是比較重要的研究點，其實這個控制點在前面的物理環(huán)節(jié)已經(jīng)形成了，所以如何形成對于物理環(huán)節(jié)的控制，來達到對于后期的化學環(huán)節(jié)的負擔是至關(guān)重要的。

最后從經(jīng)濟性角度來說，新能源汽車動力電池的正極材料，正極成本占總成本的40%以上，到2025年我們預(yù)測三元的價格降到了7毛錢每瓦時，磷鐵可以是6毛錢每瓦時。 如果直收率可以達到80以上，就可以減少大概超過80%的酸堿消耗量，同時減少了8%廢渣的產(chǎn)生，如果直收率達到90%以上，成本上可以減少30%。

另外說到直收率90%是一個什么概念呢？在做動力電池循環(huán)利用這一塊，國內(nèi)行業(yè)內(nèi)比較領(lǐng)先的一些企業(yè)，他們目前最多做到85%的樣子。從管道學來說，相對于國外直接走合金的技術(shù)路線，國內(nèi)在整個技術(shù)路線上環(huán)境友好性和經(jīng)濟性還是明顯的，國外的大化工雖然相對來說落后于中國，但是我們的物理處理技術(shù)和裝備工程力能力不及國外的，這也是我們湖南大學新能源團隊目前研究的重點，謝謝大家！

(責編：李碩)

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