在上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)主办的2025 (第十届)新能源产业博览会-锂电回收论坛上, 国际镍协 日本事务所 总代表 Kenji Takeda围绕“日本锂离子电池循环利用的进展与挑战”的话题展开分享。他表示,电动汽车的普及可能正在放缓,但锂离子电池仍将是目前的主流。正极材料不断变化。镍和钴曾是主要材料,但现在磷酸铁锂被用于电动车。请关注未来的变化。各公司正在改进电动汽车电池的再利用和回收技术,但可能还需要一段时间才能实际应用。未来的电动汽车电池可能会使用便宜、安全且资源风险低的材料,因此再利用和回收业务需要考虑到这一点(重要材料可能会发生变化)。
锂离子电池应用
主要用途转向电动车:
2010年之前,锂离子电池于1991年由索尼公司商业化,主要用于智能手机、个人电脑和移动设备等小型设备,少量用于汽车作为混合动力电池。
2020年后,除了小型设备外,电动车将成为绝对主流。生产和使用量将大幅增加,正极材料趋势从三元转向磷酸铁锂,除了电动车外,用于储存可再生能源(电力系统)的需求也将增加。
电动汽车销售趋势:
补贴推动了电动汽车的快速增长,2023年纯电动车销量接近1000万辆。2024年,增长率有所放缓。
增产趋势预计将持续一段时间。尽管电池产量大幅增加正在进行中,但资源问题开始受到关注。
日本汽车制造商的动向:
丰田曾预测2026年的销量为150万辆,但在2024年9月将这一数字下调至约100万辆。不过,该公司目前尚未改变其2030年销量达到350万辆的预测。
本田设定了到2040年将其销售的所有汽车转变为电动车/燃料电池车的目标。这次,他们解释了实现这一目标的路径。公司计划将总销量保持在约500万辆,并在2030年前将剩余的300万辆转换为混合动力车。截至2024年,这一目标没有变化。
动力电池中包含的可回收资源
当回收时,通常有价值的部分是:
镍氢电池;镍、稀土等;三元锂电池(NMC、NCA);电极(铜、铝);正极材料(镍、锰、钴);负极材料(碳?);正极材料、电解液中的锂;磷酸铁锂电池(LFP)
正极材料(铁、磷)... 还会有价值吗?;电极、负极材料、锂等与三元电池相同。
并非所有使用的材料都可以回收(有价值)。
电力系统中的LIBs
有效利用可再生能源(德国在2020年将损失65亿千瓦时的电力,日本在2022年将损失8亿千瓦时?)
加利福尼亚计划使用100Gwh;澳大利亚的129MWh将带来每年45亿澳元的收益。
电力系统中的LIBs和使用趋势
预计到2030年,每年将引入数百GWh/年的产能(与电动车相当)
大容量,考虑价格和可维护性时有很多选择,氧化还原液流电池·铅酸电池·钠硫电池·基于磷酸铁锂的锂离子电池·镍锌电池·钠离子电池·二手电动车电池等;
考虑到火灾隐患和对危险材料的限制,基于锂离子和钠硫的电池可能在大规模应用中被避免...
家用电池在日本仍然很贵,而且还没有普及。
锂离子电池的收集和再利用
锂离子电池回收
锂离子电池的一般回收流程
电动汽车电池收集
已经建立了铅酸电池和小型电池的回收系统。锂离子电池的回收系统也已经开始运行。但如果它们被用作二手或再利用电池,那该怎么办?
电动汽车电池的“再利用”
为电动汽车“LEAF”的废旧电池创造新的再利用和回收用途;
这一开创性举措受到了高度赞扬。我们期待未来能看到他们更多的成果。
丰田和JERA的储能系统
使用过的电池串联起来,在几微秒内通过通电和旁路切换,充分利用剩余容量。原则上,大量的电池可以低成本地连接起来。
除非这是大规模和公开的(强制性的),否则很难维持重用的价值。这些有效利用废旧电池的系统在未来会更加普及吗?
二次电池的再利用问题
电动汽车的电池在约15年后可以重新利用(家用汽车的平均寿命为14.7年)。
然而,电池技术正在不断进步,向着更高能量密度和更低成本的方向发展。因此,当旧电池在十多年后被重新利用时,它们可能已经显得过时。这样一来,重新利用的成本是否能够收回,以及这些电池是否会被实际使用,都是值得关注的问题。因此,制定关于旧电池重新利用的合法且受监管的方法是必要的。
日本的锂电池回收
日本有色金属公司的电池回收
处理镍、钴、铜等的有色金属公司和回收公司正在开发锂离子电池回收工艺。不少公司都在使用经济产业省提供的各种补贴,且这些公司都已建立了试验工厂。未来,获取原材料(电动车电池)是否会成为问题?
随着电动车的普及,许多其他企业参与了从电池收集到粉碎和分离的预处理过程,未来这一数量可能会增加。
电动汽车电池回收:预处理示例
① 预处理:收集 - 放电 - 焙烧以达到无害化,这部分很困难,它影响后续的工序。
使用水泥工艺进行焙烧和分选
镍和钴的使用与未来回收
全球镍产量趋势
镍产量的增长不如电动车销量,但从2022年起印尼的产量激增。
全球镍消费量的变化
镍的消费量继续稳步增长。不锈钢仍然是主要消费者。在电池中的使用增加。
电池需求量预测
电动汽车电池重量密度:130Wh/kg(相当于目前的LEAF)
至于2030年的预测,保守地看,情况1可能会发生。情况2可能会发生。情况4在最乐观的情况下也是可能发生的。
*此处所示的LEAF电池是三元系统(镍、钴、锰)的代表,但为电动汽车开发的锂离子电池已经取得了相当大的进展,并且在提高容量(密度)方面正在取得进展。
截至2022年,有一些LFP超过了这一重量密度。
下一代二次电池及其原材料
总结
电动汽车的普及可能正在放缓,但锂离子电池仍将是目前的主流。
正极材料不断变化。镍和钴曾是主要材料,但现在磷酸铁锂被用于电动车。请关注未来的变化。
各公司正在改进电动汽车电池的再利用和回收技术,但可能还需要一段时间才能实际应用。
未来的电动汽车电池可能会使用便宜、安全且资源风险低的材料,因此再利用和回收业务需要考虑到这一点(重要材料可能会发生变化)。