湖南大學(xué)機械與運載工程學(xué)院助教 黃威

“2019中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達)國際論壇”于2019年8月30日～9月1日在天津濱海新區(qū)隆重舉行。本屆論壇的主題為“全面深化改革開放 發(fā)展壯大新動能”。會上湖南大學(xué)機械與運載工程學(xué)院助教黃威發(fā)表演講。

內(nèi)容如下：

尊敬的各位老師、領(lǐng)導(dǎo)、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(xué)交叉耦合關(guān)鍵技術(shù)研究》。

這個題目中所說的物理化學(xué)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(dāng)中連接前端的物理回收工藝和后端的化學(xué)處理工藝的關(guān)鍵點。目前產(chǎn)業(yè)化的過程當(dāng)中，我們的物理化學(xué)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(xué)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(xué)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(dāng)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(xì)介紹。

從前端的物理階段到后端化學(xué)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(dāng)做燃料用到化學(xué)溶解當(dāng)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(fù)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(biāo)，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(xué)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(yán)格，典型的化學(xué)工藝面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

通常來說，過程當(dāng)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(xué)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(xué)環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)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(xué)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(xué)新能源團隊目前研究的重點，謝謝大家!