動力電池回收與利用

1、2022年4月動力電池回收與利用 我國大量電池退役即將進(jìn)入快速上升期，急需電池回收的節(jié)能減排技術(shù)。2025年中國需要回收和梯次利用的電池總量125GWh。電池材料生產(chǎn)與回收利用能耗排放較大。電池回收利用有利于緩解電池原材料資源緊張問題。數(shù)據(jù)來源：歐陽明高2022年百人會報告 法規(guī)強(qiáng)制要求商務(wù)部令2020年第2號報廢機(jī)動車回收管理辦法實(shí)施細(xì)則，于2020年9月1日起施行。細(xì)則重點(diǎn)提出新能源汽車動力電池的回收利用管理要求，實(shí)現(xiàn)全過程安全管理。 廢舊動力電池危害環(huán)境污染、影響人和動植物健康起火、爆炸安全隱患注：動力蓄電池 為電動汽車提供能量的蓄電池， 包括鋰離子蓄電池、 鎳氫蓄電池等， 不含鉛酸蓄電

2、池。(1) 經(jīng)使用后剩余容量或充放電性能無法保障電動汽車正常行駛， 或因其他原因拆卸后不再使用的動力蓄電池。(2) 報廢電動汽車上的動力蓄電池。(3) 電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中報廢的動力蓄電池。(4) 經(jīng)梯次利用后報廢的動力蓄電池。(5) 其他需回收利用的動力蓄電池。 梯次利用： 將廢舊動力蓄電池（或其中的蓄電池包/蓄電池模塊/單體蓄電池）應(yīng)用到其他領(lǐng)域的過程，可以一級利用也可以多級利用。再生利用： 對廢舊動力蓄電池進(jìn)行拆解、破碎、分離、提純、冶煉等處理，進(jìn)行資源化利用的過程。 回收的主體： 處置方式：梯次利用再生利用電池回收利用流程模式動力電池的組成結(jié)構(gòu)再生利用的工藝方法和生產(chǎn)過程目前最具有代

3、表性的回收企業(yè)：格林美新材料公司 電池材料循環(huán)再造工藝（濕法回收A）邦普循環(huán)科技公司 定向循環(huán)工藝（濕法回收B）企業(yè)資質(zhì)符合電動汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件 符合資質(zhì)的企業(yè)發(fā)布三批，共47家電池回收執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 管理規(guī)范工信部新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法 車企承擔(dān)電池回收主體責(zé)任工信部新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定GB/T 38698.1-2020 車用動力電池回收利用 管理規(guī)范 第1部分：包裝運(yùn)輸 梯次利用GB/T 34015-2017 車用動力電池回收利用 余能檢測GB/T 34015.2-2020 車用動力電池回收利用 拆卸要求GB/T 34015

4、.3-2021 車用動力電池回收利用 梯次利用 第3部分：梯次利用要求GB/T 34015.4-2021 車用動力電池回收利用 梯次利用 第4部分：梯次利用產(chǎn)品標(biāo)識 再生利用GB/T 33598-2017 車用動力電池回收利用 拆解規(guī)范GB/T 33598.2-2017 車用動力電池回收利用 再生利用 第2部分：材料回收要求GB/T 33598.3-2021 車用動力電池回收利用 再生利用 第3部分：放電規(guī)范安全？!環(huán)境安全要求綜合利用企業(yè)及梯次利用企業(yè)應(yīng)對綜合利用過程中產(chǎn)生的有毒有害、易燃易爆等殘余物（包括廢料、廢氣、廢水、廢渣等）進(jìn)行妥善管理和無害化處理，無相應(yīng)處置能 力的，應(yīng)按相關(guān)要求交

5、由具備相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行集中處理。 綜合利用企業(yè)及梯次利用企業(yè)運(yùn)輸過程應(yīng)符合國家相關(guān)法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，盡 量保證蓄電池結(jié)構(gòu)完整，采取防火、防水、防爆、絕緣、隔熱、防震等安全保障措施，并 制定應(yīng)急預(yù)案。 綜合利用企業(yè)及梯次利用企業(yè)噪聲排放應(yīng)符合 GB 12348 要求，具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù) 當(dāng)?shù)厝嗣裾畡澏ǖ膮^(qū)域類別執(zhí)行。 綜合利用企業(yè)及梯次利用企業(yè)作業(yè)環(huán)境應(yīng)符合 GB Z1、GBZ2 要求； 梯次利用企業(yè)應(yīng)參照GB/T 29639生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則的要求編制安全環(huán)保應(yīng)急預(yù)案，具有安全環(huán)保應(yīng)急處置能力。定期檢查貯存廢舊動力蓄電池的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)有安全、環(huán)保等隱患應(yīng)及時采取措施處置并

6、移交至綜合利用企業(yè)?；厥站W(wǎng)絡(luò)和儲運(yùn)安全汽車生產(chǎn)企業(yè)提供梯次電池企業(yè)共享梯次電池運(yùn)營數(shù)據(jù)信息 ：梯次電池電壓、容量、鋰離子類別、串并聯(lián)、循環(huán)次數(shù)、生產(chǎn)時間和電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計等信息?；厥談恿π铍姵剡\(yùn)輸前電池系統(tǒng)處置要求，電池及電池容量最低及最高數(shù)值應(yīng)符合安全運(yùn)輸?shù)囊?。SOC 3040%，單體電壓不超過額定電壓等等。回收動力蓄電池運(yùn)輸包裝要求：在防振動、防水、防曬、防碰撞等方面作預(yù)處理；分A、B和C類區(qū)分不同安全等級包裝 ，并粘連“準(zhǔn)備處理的鋰電池組”或“準(zhǔn)備回收的鋰電池組”/“損壞/殘次品鋰電池或鋰電池組”；電池單體及電池系統(tǒng)的木箱或者紙箱包裝分別對應(yīng)各自的承重能力規(guī)定疊放層數(shù)限制， 以防運(yùn)輸中

7、途發(fā)生碰撞及摩擦導(dǎo)致安全事故發(fā)生； 回收動力蓄電池運(yùn)輸工具的要求： 運(yùn)輸前制定運(yùn)輸路線和運(yùn)輸應(yīng)急預(yù)案；運(yùn)輸時遵守國家危險貨物運(yùn)輸管理規(guī)定，采取防止污染環(huán)境的措施； 車廂應(yīng)保持清潔干燥，不得任意排棄車上的殘留物，運(yùn)輸后被蓄電池污染過的車輛，應(yīng)進(jìn)行清洗處理； 運(yùn)輸電池的車輛不得在居民聚居點(diǎn)、行人稠密地段、政府機(jī)關(guān)等區(qū)域停車?；厥談恿π铍姵匦畔⒆匪菀螅鹤匪菥幋a序列號標(biāo)簽按 GB/T 34014汽車動力蓄電池編碼規(guī)則進(jìn)行編制，將各電池對應(yīng)的序列號編碼分類別進(jìn)行管控及追溯。檢測分類及拆解安全 梯次利用企業(yè)電池系統(tǒng)拆解安全要求：1）應(yīng)采用專用起吊工具和起吊設(shè)備將回收動力蓄電池系統(tǒng)起吊至專用拆解工作臺；2

8、）應(yīng)使用絕緣工具拆除高壓線束、線路板、電池管理系統(tǒng)、高壓安全盒等功能部 件；3）拆解過程中應(yīng)避免金屬物件與高低壓接頭進(jìn)行接觸，以免造成短路起火。梯次利用企業(yè)電池模組拆解安全要求：1）應(yīng)采用專用模組拆解設(shè)備對模組進(jìn)行安全、環(huán)保拆解； 2）應(yīng)采用專用起吊工具及起吊設(shè)備將模組起吊至拆解工作臺； 3）應(yīng)采用絕緣工具拆除模組上導(dǎo)線、連接片等連接部件； 4）拆解過程中應(yīng)做好絕緣防護(hù)措施，對高低壓連接接頭應(yīng)用絕緣材料及時進(jìn)行封堵，不應(yīng)徒手拆解模組。 梯次利用企業(yè)拆解分選過程中的檢測安全：1）檢測設(shè)備接地裝置應(yīng)符合 GB 50057-2010 規(guī)定； 2）作業(yè)前，應(yīng)按 GB/T 11651 的要求穿戴和使用勞

9、動保護(hù)用品，未按要求執(zhí)行的人員不得靠近作業(yè)區(qū)和操作設(shè)備。梯次利用企業(yè)分選檢測的操作安全要求： 1）操作人員應(yīng)接受崗前培訓(xùn)和定期培訓(xùn)，并通過考核； 2）操作檢測設(shè)備的人員在使用前必須熟悉使用說明，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作； 3）檢測設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)，定期進(jìn)行點(diǎn)檢及維護(hù)保養(yǎng)； 4）測試場所應(yīng)具備國家相關(guān)規(guī)定的消防設(shè)施，如消防栓、沙箱、滅火器等。 梯次利用企業(yè)電池分級分選要求：測試電池開路電壓及內(nèi)阻，通過化成分容進(jìn)行分級 分選，以提高電芯一致性。拆解分類不良品良品電池組設(shè)計安全要求梯次電池組電子電氣的設(shè)計要求，警示標(biāo)識、接觸防護(hù)、絕緣防護(hù)、外短路防護(hù)、過電流防護(hù)等1）警告標(biāo)識底色為黃色，邊框應(yīng)使用

10、黑色，應(yīng)清晰易見，提醒人員注意高壓安全。2）直接接觸防護(hù)在設(shè)計上采用絕緣、防護(hù)罩、遮攔等措施；間接接觸防護(hù)在設(shè)計 上采用等電位（保護(hù)接地）、保護(hù)切斷、漏電保護(hù)等措施； 3）梯次電池組的電絕緣設(shè)計主要通過電芯、模塊和系統(tǒng)三個方面進(jìn)行；4）為防止電池短路及過載現(xiàn)象的發(fā)生，需在電池系統(tǒng)回路中選用熔斷器進(jìn)行保護(hù)。 當(dāng)回路中發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時，熔斷器中的熔絲或熔片會立即熔斷，以保護(hù)電路及電氣設(shè)備。 5）過流保護(hù)，當(dāng)電流超出規(guī)定的范圍和持續(xù)時間時， BMS要求降功率運(yùn)行；若電流還未下降至規(guī)定的范圍內(nèi)，電池系統(tǒng)將通過切斷整個回路的電流，保證整個電源回路不會過流導(dǎo)致起火、爆炸的事件發(fā)生。電池組設(shè)計安全要求熱

11、管理設(shè)計要求1）保持電池內(nèi)和電池間的溫度均衡； 2）把電池絕對溫度控制在合理范圍內(nèi)，滿足梯次電池組在不同行業(yè)的環(huán)境溫度條件下使用； 3）具備阻燃結(jié)構(gòu)設(shè)計。 阻燃結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，1）被動防火與阻燃；2）主動防火與阻燃。1）被動防火與阻燃指的是在電池系統(tǒng)設(shè)計時， 電池系統(tǒng)的零部件盡量使用阻燃等級比 較高或者不能燃燒的材料。電池系統(tǒng)內(nèi)部的塑膠件、高低壓線束選用阻燃等級高的產(chǎn)品。高低壓線束，選擇耐溫 125以上。2）主動防火與阻燃設(shè)計從兩方面來考慮：一是在電池系統(tǒng)設(shè)計中，加入防火結(jié)構(gòu)來 防止外部的火焰直接進(jìn)入箱體內(nèi)部；二是在動力電池系統(tǒng)設(shè)計時，在箱體內(nèi)部增加消防系 統(tǒng)。 多重防燃燒機(jī)制設(shè)計，從機(jī)制上主動

12、防燃燒和燃燒預(yù)警以及被動防燃燒處理。1）主動防燃燒 充電中，應(yīng)考慮多級保護(hù)措施，避免電池在各種異常情況下不發(fā)生過壓，引起電池充電事故。要考慮通訊的冗余設(shè)計，確保通訊的準(zhǔn)確性和精確性。2）燃燒預(yù)警在電芯將要失效的前，根據(jù)電池的各種運(yùn)行參數(shù)，和報警信號要做到提前預(yù)警，避免事故發(fā)生。 3）被動防燃燒 利用防燃燒機(jī)制阻斷火源和空氣氧氣的接觸，比如六氟七丙烷等。梯次電池組生產(chǎn)流程的安全要求 應(yīng)考慮電池采樣端子的防呆，按照管理系統(tǒng)規(guī)格書約定的順序安裝。避免不必要的操 作失誤引起對管理系統(tǒng)的損壞。 電池正負(fù)極的采用防呆設(shè)計，避免后續(xù)安裝反接導(dǎo)致的隱患。 電池組設(shè)計安全要求管理系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 （1）絕緣檢測

13、、短路保護(hù)及其恢復(fù)、過流保護(hù)及其恢復(fù)，符合應(yīng)用場景的行業(yè)規(guī)范或國家規(guī)范； （2）電磁干擾設(shè)計要符合相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域的電磁干擾設(shè)計要求； （3）電池管理系統(tǒng)應(yīng)該具有較低的溫升，增加其可靠性，減少對電池局部熱輻射； （4）要防止啟動大電流或者運(yùn)行當(dāng)中電流突變，對梯次電池的瞬時大電流沖擊； （5）針對應(yīng)用場景，可靠性設(shè)計指標(biāo)（MTBF）應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 管理系統(tǒng)對充放電安全管理要求 （1）梯次電池產(chǎn)品充電電流設(shè)計應(yīng)該符合充電設(shè)計要求； （2）梯次電池產(chǎn)品放電電流設(shè)計應(yīng)該符合放電設(shè)計要求、溫升要求； （3）過充、欠壓、過溫保護(hù)等要符合行業(yè)規(guī)范或國際標(biāo)準(zhǔn)。 電池對故障管理要求和在線監(jiān)測和分析電池管理系統(tǒng)對

14、于電池出現(xiàn)各種故障進(jìn)行告警，電池管理系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)故障等級，給出可區(qū)分的告警指示。 通過對電池的運(yùn)行參數(shù)的解析，得到電池的衰減狀況，從而調(diào)整電池運(yùn)行參數(shù)，規(guī)避 風(fēng)險。電池管理系統(tǒng)的安全要求 注：GBT34131-2017電化學(xué)儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范電池生產(chǎn)安全要求分容、配組 1）分容設(shè)備宜采用分體設(shè)備，應(yīng)具備電池電壓、電流、容量異常報警和安全診斷能力，設(shè)置全局保護(hù)（電壓過高、電壓過低、電壓變化率異常等診斷功能和分局保護(hù)）和分布保護(hù)（每個步驟檢查其充、放電容量值等有無異常），對動力蓄電池的充放電設(shè)備宜有兩個電壓參考基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)安全冗余； 2）配組工序在周邊安全范圍內(nèi)，不可布置明火工序或高

15、火災(zāi)風(fēng)險的工序； 3）分容工序應(yīng)具備事故通風(fēng)能力，以保證車間空氣流通。 老化 1）應(yīng)明確規(guī)劃放置區(qū)域，試驗(yàn)電池與生產(chǎn)電池應(yīng)有區(qū)分； 2）若電池間擺放需進(jìn)行隔離時，隔離物應(yīng)為不燃材料； 3）應(yīng)采用遠(yuǎn)程或現(xiàn)場監(jiān)控措施，并安裝煙感、溫感報警器； 4）車間應(yīng)就近配置足夠的滅火器材、個人防護(hù)裝備以及應(yīng)急物品； 5）老化房間應(yīng)設(shè)立防火墻，與相鄰的房間應(yīng)無門、窗或洞口。外觀性能檢測梯次電池組裝梯次電池功能及性能檢測倉儲電池生產(chǎn)安全要求外觀性能檢測梯次電池組裝梯次電池功能及性能檢測倉儲1）檢測過程應(yīng)配備具有電池組檢測知識的專業(yè)人員全程進(jìn)行監(jiān)控； 2）檢測過程應(yīng)采取必要的絕緣措施，如絕緣手套、絕緣鞋（靴）、絕緣

16、工具等； 3）檢測儀器、儀表需滿足安裝要求，且針對特殊操作規(guī)范的儀器、儀表需有明顯 安全標(biāo)識，如：高壓危險、請勿靠近等； 4）檢測過程應(yīng)在溫度應(yīng)為 255，相對濕度為 15%90%，大氣壓力為 86kPa 106kPa 的環(huán)境中進(jìn)行； 5）檢測區(qū)域應(yīng)作出明確標(biāo)識，需配備單獨(dú)的隔離區(qū)域，可對現(xiàn)場異常進(jìn)行隔離處 理，且合理設(shè)立安全逃生通道，并配備相應(yīng)的消防栓、滅火器、消防沙袋等應(yīng)急物品。電池生產(chǎn)安全要求外觀性能檢測梯次電池組裝梯次電池功能及性能檢測倉儲1）相關(guān)操作人員需參加對應(yīng)崗位培訓(xùn)，可按照對應(yīng)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，具備相應(yīng)的安全操作技能；2）車間設(shè)施和設(shè)備等具備防止電池組外短路、高壓電弧的保護(hù)措

17、施； 3）高壓區(qū)域的設(shè)備應(yīng)具有安全自鎖、故障自診斷等功能，避免接錯線路的電池模 組、電箱短路燃燒；高壓區(qū)域應(yīng)隔離，相關(guān)工作人員需具備一定的專業(yè)知識以及相關(guān)安全 知識；4）電池組的裝配及測試過程需做好絕緣措施，接觸電池組的工具裸露部分宜纏繞 絕緣材料，減少短路風(fēng)險；相關(guān)工作臺面及地面做好絕緣，避免電池模組帶電導(dǎo)線接觸接 金屬導(dǎo)體造成短路或電弧傷害；5）生產(chǎn)周轉(zhuǎn)工序建議增加帶防碰撞、防跌落等防護(hù)措施的周轉(zhuǎn)箱或周轉(zhuǎn)托盤； 6）車間現(xiàn)場需有明確的區(qū)域劃分，各崗位工序需滿足操作要求，接觸電子元器件崗位需做好防靜電處理；7）車間現(xiàn)場應(yīng)配備火災(zāi)爆炸事故發(fā)生時的應(yīng)急隔離措施，能夠?qū)㈦姵亟M有效隔離； 8）車間現(xiàn)

18、場應(yīng)配有消防栓、滅火器、消防水桶或消防沙袋等應(yīng)急物品，并合理設(shè) 立逃生通道，發(fā)生異常情況時，能夠正確使用應(yīng)急物品。 使用安全要求梯次電池使用場景及要求 1）最佳的使用溫度范圍045，0以下減小充電電流或禁止充電； 2）在超出溫度范圍下長期工作，應(yīng)采用電池加熱或使用空調(diào)恒溫等,將電池控制在適宜溫度； 3）存放時間超過半年的電池，應(yīng)采用小電流充放電激活后再正常使用；4）應(yīng)該避免在高溫下長期滿電存儲的電池，防止電池性能衰減，安全風(fēng)險升高； 5）備電使用的梯次電池，宜要考慮長期備電時電池帶電量的適宜量（帶電存儲的安全狀態(tài)）； 6）儲能使用的梯次電池，宜設(shè)定適當(dāng)?shù)臏\充淺放充電放電策略。 充放電電流、電壓

19、、保護(hù)功能要求 1）充放電電流和電壓應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。使用溫度趨于電池使用溫度極限時，充放電電流和電壓應(yīng)適當(dāng)降低； 2）充電設(shè)備需符合電池充電最高電壓、最大允許電流、溫度限值、單體極值等要求，應(yīng)具備安全與保護(hù)機(jī)制。充電過程中，充電設(shè)備應(yīng)監(jiān)控充電電壓、電流、溫度的變化， 當(dāng)超過所限定的允許充電限值時，應(yīng)及時做停機(jī)保護(hù)； 3）用電設(shè)備需適配電池工作電壓范圍，電流允許范圍。放電過程中，當(dāng)檢測到電池電壓或電流超標(biāo)后，應(yīng)具備主動實(shí)施功率限制，防止電池超功率運(yùn)行發(fā)生損壞。4）對電池總壓、單體電壓、溫度極值、 SOC、SOH 等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時監(jiān)測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致安全風(fēng)險時，應(yīng)主動停止充放電并啟動告警，通知人工處理。 使用安全要求使用防護(hù)要求 1）電路系統(tǒng)應(yīng)有過流與短路的自動保護(hù)功能，過流或短路故障排除后應(yīng) 自動或人工