新能源汽车电池回收行业污染防治措施

杨湘政，张东方，饶冰青，舒海民

(1.中蓝长化工程科技有限公司，湖南 长沙 410000；2.广东省中园生态规划设计院有限公司，广东 广州 510800；3.湖南楚湘建设工程集团有限公司，湖南 长沙 410000；4.湖南泰景环保科技有限公司，湖南 长沙 410000)

0 引言

废旧电池中含有重金属、有害化学物质和大量的有机物等，如果不进行正确的处理，就会对土壤、水源和大气等环境造成严重污染，甚至对人类健康构成潜在威胁。在这种情况下，政府、企业和社会各界都应该积极推进电池的环保处理和综合利用。工信部发布的《新能源汽车废旧蓄电池综合利用行业规范条件》是一项重要的措施，它对电池回收、处理、利用和监管等方面作出了明确的规定和要求。通过对符合规范条件的企业进行认证，可以促进电池回收利用行业的健康发展，同时也可以有效地减少废旧电池对环境的污染[1]。

1 电池回收现状

1.1 电池回收技术

根据蓄电池剩余能的定义，可以对蓄电池的再生进行分类。当剩余能量不足80%时，车辆就无法再使用，必须报废。而且，如果将剩余80%的能量全部丢弃，那就是一种巨大的浪费。因此，可以将这些能量进行梯次利用，将它们持续地应用在低速电动车和电池储能领域。在梯次使用的电池剩余能量低于20%的时候，就会对电池进行废弃分解，也就是将电池中还能使用的部分，通过物理或者化学的方式分离出来，再经过后期的加工处理，就可以重新使用。在此基础上，提出一种新型电极材料的循环利用方法。回收中，根据提取方法的差异，从回收工艺上可以分为三大类：干式回收工艺、湿式回收工艺和生化回收工艺。

1.2 电池回收国内外政策

1.2.1 国内政策

我国政府大力提倡废弃电池的回收，如：国家有关部门出台的《节能与新能源汽车产业发展规划》中指出，要出台一系列关于电池回收的管理条例，并在此基础上，构建起一套完善的电池梯级循环使用的管理制度；同时，要指导电池厂商加大对废弃电池的循环使用力度，并大力发展专业的电池回收公司；《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》指出，要探索实施电池回收再利用的相关政策，探索通过基金、押金和强制回收等形式，推动电池回收再利用，并构建完善的电池回收系统。2016年1月发布的《电动汽车蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》中，明确要确立一套可查询、可追溯的电池代码系统，并在此基础上进一步完善完整的可追溯系统。建议推行EPR，并在此基础上，对EPR进行有效地回收，以实现EPR的梯次利用。同时，中国政府还将为相关的再生资源企业提供经济和技术上的扶持，并制定出相应的奖励措施[2]。可以看到，在这一过程中，我国电池的废旧回收政策和标准都在持续地得到改进和不断完善，有关的规定也变得越来越清晰。

1.2.2 国外政策

欧美日等国家以相对完备的产业体系为基础，对新能源车进行广泛的研究，并通过政府、企业和消费者三方合作，构建由政府、企业和消费者组成的有机循环系统。美国制定的《资源保护和再生法》以及《含汞电池和充电电池管理法》，都是为了鼓励用户积极地进行废旧电池的回收，而这些法律都是以保证金为基础的。实行环保收费，实行EPR。欧盟于2008年通过一项强制性的回收方案，其中提出“废旧电池的回收成本应由生产厂家负担”，并要求用户自愿进行废旧电池的回收[3]。日本的《资源有效利用促进法》要求生产蓄电池的企业，以及蓄电池的使用者，都要将蓄电池中的有毒物质减少到最低限度，达到无汞水平。

2 引起污染的原因

根据锂离子电池的基本构成和生产工艺，新能源汽车的电池会造成环境污染，主要有两种情况。

2.1 由正极物质，负极物质，电解质引起的污染

正极材料包括磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂等，负极材料包括石墨类、锂钛酸盐、硅类和锡类等。目前，国内外对石墨负极的研究主要集中在自然和人造两个方面，而对阳极的影响较小。非正规企业对电池循环利用和收集能力差，成为大气污染物的主要来源，特别是对于锂离子电池中的正负极和电解溶液中的物质，若得不到及时的控制，在拆解、放电、热解等过程中，就会被释放到外界。比如，附着在设备或地板上，长期下去，就会对周边的生态造成影响，在降雨时，流入地下水处理网络，给周边的群众带来危害。不管是在破碎筛分的残留物，或是在废渣中含有的重金属，如：镍、钴、锰，都会引起环境的污染。由于废旧电池处置行业的污染物排放标准目前仍不完善，还没有明确的具体统一标准，无法应对日趋苛刻的产品准入条件和快速发展的产业变革要求[4]。

2.2 电池拆解的固体垃圾污染

外壳材质：铝壳、钢壳、塑料壳，都会产生白色的污染。膜片：多为多孔性的聚烯烃膜。黏结剂：常见的有丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、烯酸类等。

2.3 拆解电池场所污染严重且充满危险

废旧电池的回收是较为复杂的，许多城市的汽修厂都从事着回收汽车电池的业务，这些汽修厂规模较小，商店里没有6S规定，工具和物品都很混乱，废旧电池存放的位置也很乱，导致周围空气质量较差。更有一些商家为一己私利，会在没有得到允许的情况下，擅自拆卸、精炼、组装旧电池，进行包装再出售，存在着很大的危险性。而在此过程中，由于受到这种小规模汽修厂的干扰，正规传统的回收工作就变得缓慢滞后。除此之外，这些小厂房的从业人员的能力水平较差，他们没有电池的回收资质，也没有拆卸和循环利用的技术，拆卸时，仅凭自己的经验或者粗略地学习就去回收或再给废旧电池包装重新上市销售。他们并不知道或不真正具备废旧电池拆解的原理知识，就贸然开废旧电池回收店是很危险的事情。其实，与传统的汽车蓄电池相比，新能源电池的维护和拆解要困难得多，新能源电池的结构、原理等与传统蓄电池存在着许多不同的地方，特别是锂电池，即便是废弃，它的内部仍然还有大量的电能。在处理的过程中，一旦发生爆燃，就会产生一系列的安全问题，比如：重金属污染、有机物废气排放等，就会造成二次污染。如果是非专业的人来拆卸，那么有很大的安全风险，甚至有可能会威胁到他们的人身和生命安全。因此，从安全角度来说，一定要将废旧电池彻底的进行回收，再交给专业的人来处理，不然在这样的情况下拆卸和装配，会产生一系列的不安全因素[5]。

3 防范措施

3.1 加强从业人员的安全培训，扩展产业链的延伸

首先，推动电池生产企业构建全生命周期的跟踪体系，并与有关部门协同，构建完善的监管体系，推动产业与产品的标准、洁净制造技术、蓄电池循环与分级使用、蓄电池个人信息的分享。因为，回收的电池需要具备咨询、回购、换新、分类、关键点检测等多种功能，因此，对工作人员的需求是：既要有一定的职业素养，又要有一定的工作经历，应在入职前经过专门的培训。其次，学习国外的电池循环使用经验，严厉处罚那些私自拆解的小型工厂，并贴上跟踪标志，把所有的小型工厂都纳入到监视之中，严查、封锁污染物的流向，并借助环保信息技术，来提高环保的效能，对环保的监督，环保的治理都有很大的帮助。构建高效、健全的废弃电池循环再利用系统，可有效减少资源安全和环境安全风险，提高新能源汽车电池的循环利用率。

3.2 改进回收技术，降低成本，扩大梯次利用市场

在回收过程中，应采取较为先进的回收工艺，如：物理回收、湿法回收、火法回收等。

物理回收主要是将电池中的成分利用技术处理得出二次使用产物，并把可利用拆解物进行二次回收。湿法回收是指将废旧电池进行相关处理，溶于强酸及氧化物，并经过化学方式得到有价值的金属，之后通过电沉积、离子交换等方法，将可循环利用的金属分离出来。在火法回收技术中，需要对废旧的电池进行放电、拆解为电芯，通过破碎、震动、磁选、重力分选等环节，对其进行选择和剥离，在电加热或天然气加热的情况下，对该电极的原料进行高温处理，使其内部的有机物质和碳在较高的温度下进行焚烧达标排放。

上述几种回收方式都需要进行大量的设备投资，同时还存在着较高的融资成本，这也限制了电池回收企业的技术突破和发展，目前国内的电池回收技术仍尚待进一步完善之中。对电池拆解工段来讲，不同类型的电池包构造和组成方式不一样，大小尺寸不一样，电池包内的控制系统不一样，造成电池包拆解人工需求量大，自动化程度不高。对电芯破碎工艺来说，分为带电破碎和不带电破碎。不带电破碎时，需要采用物理放电或者放电池放电，物理放电的热回收及电回收利用是当前需要解决的技术问题，而放电池放电需要高浓度放电盐水，采用氯化钠盐水要好于硫酸钠盐水的放电效果，但采用放电盐水放电易产生大量的放电有机废气及放电废水。放电废水盐度大，色度高，有机污染较为严重，处理困难，易对环境造成污染。经破碎后的电池粉料再经炭化炉进行热解。在热解炉中，电池黏结剂、电解液、电池隔膜等有机物均被热解气化，与有机尾气一起送至尾气处理系统。有机尾气含大量的有机物、氟化物，可采用二次燃烧的方式加以处理，为了保证燃烧不产生二噁英等致癌物，控制二次燃烧温度为850 ℃以上，有机尾气如果处理不好，易对大气产生严重污染。因此，在电池拆解破碎及火法冶炼，仍需要对该工艺技术进行进一步的研究，以降低污染和处理成本，便于后续湿法冶炼处理。除了对电池进行拆解破碎火法冶炼、湿法冶炼外，还可以通过提升汽车电池的质量，推动电池模块的设计标准化，并将梯次利用的环节融入到电池的设计和制造流程中，降低其梯次利用的难度和成本。推动电池制造企业实施EPR和电池追溯制度，达到对其进行全寿命周期管理的目的。在此基础上，重点突破电池的梯次利用关键技术，并加速建立相应的标准，以减少其安全风险。

3.3 废旧电池回收过程中产生污染物的处理方法

放电产生的放电废水含盐量高，COD高，可通过芬顿氧化、电催化氧化以及湿式催化氧化等方法先去除废水中的有机物，再通过蒸发浓缩结晶处理，水份蒸发后得到氯化钠或硫酸钠固体加以出售。破碎和碳化过程产生的尾气现在一般采用旋风除尘+高温袋式过滤+二次焚烧+急冷+水喷淋+碱喷淋+活性炭的处理工艺，处理后可以达到相关大气的排放标准。处理炭化炉产生的喷淋废水中主要污染物为氟化物，可以加入氢氧化钙使氟离子以氟化钙的形式沉淀下来，再压滤，压滤后的水可以继续用于喷淋水补水。

4 结语

废旧电池回收行业是国家大力发展新能源汽车战略的必要组成部分，是新时代我国发展循环经济，保护青山绿水和蓝天的重要前沿阵地。要采取综合有效的科学措施，持续发力，久久为功；要进一步探寻创建适宜的回收途径，建立相应的激励机制，鼓励和促进企业有效拓展市场配置方式，提升回收工作的效果和作用，要吸收外国电池回收的先进经验，优化回收体系，建立健全回收利用的标准体系。做好新能源汽车电池回收和再利用工作，就从源头上解决相关的环保问题，助力我国实现汽车工业发展的“弯道超车”，进一步巩固我国新能源汽车行业在世界的领先地位。