真正可回收的新型储能锂离子电池或将问世

我国汽车技术研究中心预测，到2020年，我国汽车动力锂离子电池累计报废量将达到12-17万吨的规模，电池回收问题引起人们越来越多的关注。为加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理，规范行业发展，推进资源综合利用，十二月一日，国家工信部网站公布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》（征求意见稿），向社会公开征求意见，这意味着动力锂离子电池的回收工作将有法规可依。

然而，动力锂离子电池的回收还面对诸多问题，有没有一种方法，让电池的成本降下来，让回收更方便、污染更少？答案是有。在近日举办的“2016我国国际能源峰会”上，中科院电工研究所陈永翀教授发表了“基于可回收理念的新型储能锂离子电池研究”主题演讲，分享了其团队有关新型储能电池的研究成果。这种新型结构的储能锂离子电池，不但让锂离子电池真正做到可回收，还降低了电池的制造成本和使用成本，具有传统锂离子电池所不具备的很多优点，从技术创新的角度来说，电池的回收或将迎来曙光。

锂离子电池回收难在哪儿

无论是圆柱锂离子电池还是方型锂离子电池，从内部结构来看，所有的锂离子电池都是粘接电极，而粘接电极给动力锂离子电池的回收带来很大困扰。电池拆解回收时，只能把粘接的电极全部打碎，里面碎的铝箔、铜箔材料以及Co、Li元素等要重新用冶金方式回收。陈永翀表示，这样回收不但成本高，污染也大，回收过程中出现的酸、碱溶液的处理也是个问题。

其次，这样的粘接结构还导致锂离子电池的动态循环寿命缩短。假如将锂离子电池用作静态储能，电池的循环寿命会很长，但是在运动状态中使用的话，使用环境会使电池寿命受到影响。此外，随着不同季节温度的变化，电池内部也会出现膨胀、收缩等现象，久之活性颗粒接触内阻升高，电池极片松动脱落，电池循环寿命会急剧下降。

“所以动力锂离子电池的寿命和狭义的静态储能电池的寿命（不相同），在实验室静态下测试很好，但在动态实际情况下使用寿命不见得会很好，这个要差别开来”，陈永翀说。

此外，动力锂离子电池和储能电池要串联、并联，要求电池具有较好的一致性。电池涂布厚度很薄，比如100微米，设备要求精度控制在±2.0微米，而一套普通的挤压式涂布机约300万一套，设备投资合0.3-0.5元/Wh，这就导致了大型锂离子电池高昂的制造成本。

新型储能锂离子电池有望解决电池回收难题

针对传统锂离子电池回收的这些问题，陈永翀带领的科研团队正在研发一种新型储能锂离子电池，他们从锂离子电池的内部结构入手，把锂离子电池内部电极的粘接状态改为浆料状态，上面几个问题则迎刃而解：

这种新型储能锂离子电池的浆料回收、再生容易，纯度也很高，将缺少的元素补上之后，还可再用；浆料耐冲击，不存在松动脱落问题，电池动态寿命更长；浆料电极片是传统粘接电极片厚度的5-10倍，绝对精度容易控制，电池的制造成本降低。

该新型储能锂离子电池的库伦效率很高，跟现有锂离子电池相同可高达99%以上，它的能量效率比目前现有锂离子电池稍低，但大于90%，此外，该电池的循环性也非常好。陈永翀表示，低速电动汽车和小型储能领域是该新型电池未来的一个应用市场。“我们不要求一个产品十全十美，可以应用在任何场合，这做不到，找到它的应用场合去做就行，百花齐放”，陈永翀说。

尽管铅酸电池能量密度低，寿命短，还是有大量的商业电动汽车和储能基站采用，这重要是因为锂离子电池成本太高。降低电池成本的途径无外乎三个方面：降低材料成本、降低制造成本和降低使用成本。通常情况下，人们通过提升能量密度从而在某种程度上降低材料成本（随着能量密度的新增，安全性能则会降低），通过扩大规模来降低制造成本，通过提高静态寿命来降低使用成本。

陈永翀团队把电池内部粘接电极改为浆料状态，让锂离子电池真正做到了可回收和可再生，且回收残值大于20%。他们不单单依靠规模化制造来降低成本，工艺结构也降低了制造成本和回收成本；浆料具有耐冲击的特性，从而也提高了电池的动态寿命。这种新型储能锂离子电池的研究，是一种新思路，为电池回收难题带来了解决的曙光。

据悉，该新型储能电池研发项目开始于2010年，小试成功，从2016年四月一日开始中试，目前已经授权19项发明专利，并在进一步研发当中。（文章最初来源：电池我国网，2016年十二月六日，原文有同音错字，本版本内容根据陈永翀教授讲话稿整理并经过本人校核）