一般電池壽命8到10年，電池服役期為8年12萬公里，同時(shí)要保證電池容量在80%以上。2024年中國(guó)累計(jì)退役的動(dòng)力電池超35萬噸，2025年或超過100萬噸。預(yù)計(jì)2025年，我國(guó)廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到400億元。預(yù)計(jì)到2030年，三元鋰與磷酸鐵鋰電池回收規(guī)模將超1500億。電池報(bào)廢高峰的到來大致在2030年左右。

電池制造要用到很多關(guān)鍵的元素且資源需求量大。以Tesla 為例：每輛Model S含有7104節(jié)18650電池。每輛 Model S，正極材料中約含：鋰8.5kg、鈷9kg、鎳48kg、鋁1.3kg。中國(guó)鋰電池關(guān)鍵材料占全球儲(chǔ)量鋰22.9%、鈷1.1%、鎳 3.0%、錳 4.2%、石墨 22.8%。我國(guó)動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料使用量占世界的50%以上，鎳、鈷、錳、鋰的金屬礦產(chǎn)資源對(duì)外依存度超過70%，我國(guó)在關(guān)鍵礦產(chǎn)上的供應(yīng)嚴(yán)重不安全。而且不斷的挖掘資源，也不可持續(xù)。資源循環(huán)利用可以減少環(huán)境影響、提升經(jīng)濟(jì)效益，是可持續(xù)發(fā)展的核心。

2022年12月，Redwood Materials公司表示，將斥資35億美元建造電池回收工廠，該公司的目標(biāo)是要顛覆美國(guó)電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈。2023年回收了10GWh的鋰電池，其中含有44000噸的材料，回收的資源足夠制造10萬輛特斯拉車的電池。

廢舊電池?zé)岱€(wěn)定性差，易燃易爆，安全存放難。重金屬、有毒有機(jī)組分含量高，存放不當(dāng)里面的金屬電解液會(huì)污染環(huán)境、土壤、水體。電解液分解后也會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。從環(huán)境的角度回收退役的動(dòng)力電池非常關(guān)鍵。

從產(chǎn)業(yè)角度看，歐盟要求從2031年8月18日起，電動(dòng)車電池、啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火電池以及容量大于2kWh的工業(yè)電池再生成分最低使用比例:鈷16%、鉛85%、鋰6%、鎳 6%。從2036年8月18日起，電動(dòng)車電池、輕型交通工具電池、啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火電池以及容量大于2kWh的工業(yè)電池再生成分最低使用比例:鈷26%、鉛85%、鋰12%、鎳15%。沒有回收的元素制做動(dòng)力電池，電池不能出口。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要回收退役的動(dòng)力電池。而且回用材料做電池的碳排放比原生材料做電池的碳排放降低30%多，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)有著重要作用。

眾所周知電池性能會(huì)逐步衰減，電池容量衰減到80%以下，電池就要退役。剛退役的電池大可以梯次利用，像通信基站、電力儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域都可以使用充分發(fā)揮電池包的剩余價(jià)值。但電池容量衰減到20%就需要進(jìn)行回收。電池容量衰減到20%以下的廢棄電池，可采用火法冶金、預(yù)處理后的濕法冶金或火法冶金、直接修復(fù)等手段實(shí)現(xiàn)資源閉路循環(huán)利用。

現(xiàn)有退役鋰離子電池回收工藝放電效率低，二次污染嚴(yán)重；電池型號(hào)多，拆解設(shè)備自動(dòng)化程度低；破碎效率低，安全隱患大；黑粉純度低，正極負(fù)極合在一起不能直接再生；規(guī)?；偕a(chǎn)品性能低。這些都是行業(yè)作為技術(shù)研發(fā)方面的難點(diǎn)、痛點(diǎn)。

火法冶金無需復(fù)雜的預(yù)處理工序，廢電池直接投入熔煉爐中進(jìn)行，金屬熔融成合金，將合金與殘?jiān)蛛x，得到化工鹽制備前驅(qū)體和正極材料。高溫熔煉能耗大、資源利用率低。

濕法冶金需要進(jìn)行放電、機(jī)械破碎、分篩、熱解等預(yù)處理，以獲取黑粉再將黑粉浸出萃取得到化工鹽制備前驅(qū)體和正極材料。

直接再生工藝需要更復(fù)雜的預(yù)處理和精準(zhǔn)分離工序，以獲取高純正極材料。

美國(guó)Asecond Elements公司通過破碎、拆解再進(jìn)行浸出分開，除雜后調(diào)節(jié)組份的比例，直接沉淀出來制備正極材料，所以不需要萃取、反萃等復(fù)雜元素的分離，但還是傳統(tǒng)的技術(shù)路線。

德國(guó)BHS公司先破碎再再生，有低溫真空技術(shù)，把電解液蒸出來回收，能抑制有機(jī)物、避免高溫產(chǎn)生氧化雜質(zhì)、物料溶解及高濃度有毒氣體。但經(jīng)濟(jì)效益如何還值得推敲。

德國(guó)GRS電池基金會(huì)重視前期的預(yù)處理，把電池破碎、放電，用鹽水放電3天左右，但物理放電的方法效率較低，放電之后破碎，再干燥，利用多種手段去雜質(zhì)。能讓后續(xù)提純階段更簡(jiǎn)單，但還是離不開水冶。

國(guó)內(nèi)技術(shù)路線最有代表的是格林美、邦普。格林美將回收的動(dòng)力電池包綠色智能再拆解機(jī)械處理及分選得到電解液銅、鋁、黑粉，通過資源化工藝可以得到硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳、碳酸鋰、石墨。邦普也是類似，也未超脫現(xiàn)在傳統(tǒng)的回收技術(shù)路線。

徐院士介紹了行業(yè)難題解決思路，有發(fā)展安全、高效、可控的規(guī)模化放電技術(shù)，發(fā)展精細(xì)化智能拆解技術(shù)，發(fā)展安全高效破碎技術(shù)，發(fā)展低成本物料高效分選技術(shù)，發(fā)展低成本綠色高效的材料再生技術(shù)等?；诖耍煸菏刻岢隽诵滤悸房煽亻W碎技術(shù)和三元材料直接再生方法。

電池?zé)崾Э鼐蜁?huì)起火爆炸，而電池放電復(fù)雜麻煩、效率低。徐院士的課題組思考能否把電池起火的能量利用起來作預(yù)處理，把電池控制在可控的環(huán)境里面，一旦熱失控里面的電解液就能變成燃料，迅速的燃燒、提供能量，還可以利用能量來實(shí)現(xiàn)電池的粉碎。 

基于這個(gè)思路課題組做了實(shí)驗(yàn)，購(gòu)買設(shè)備，給電池加溫，然后電解液發(fā)生劇烈的反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，高壓爆開電池。電池燃燒結(jié)束后打開反應(yīng)容器，原來的電池碎掉了面目全非，但反應(yīng)的容器并未被破壞，倒出來的產(chǎn)物可以過篩分開，最后留下黑粉且純度高達(dá)97%，而且閃碎后電解液都揮發(fā)了。實(shí)驗(yàn)證明可控閃碎技術(shù)能讓電池回收復(fù)雜的流程變簡(jiǎn)單，高效回收資源，過程環(huán)境友好，并能為后續(xù)的流程提供優(yōu)質(zhì)原料。

正極材料三元材料可通過固相燒結(jié)、電化學(xué)再生、水熱鋰化再生、離子液體再生等方法再生。課題組研究的三元材料直接再生方法，通過設(shè)計(jì)把電池的黑粉取出來，通過水熱去除死鋰加入新的鋰原，就得到再生的HRNCM再生三元材料,雖然結(jié)構(gòu)是被破壞掉了，但通過水熱可以逐步修復(fù)，補(bǔ)鋰后和新的三元材料結(jié)構(gòu)基本一致。用水熱法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的除雜過程，既能有效除去雜質(zhì)，又能活化再生過程，再生后的材料循環(huán)性能和倍率性能均得到提高，同時(shí)界面極化也得到了降低。

徐院士認(rèn)為可控閃碎技術(shù)雖然很好，但電池回收更需要智能拆解。希望未來能通過智能拆解直接得到更高純度黑粉，這需要涉及很多技術(shù)，有很大挑戰(zhàn)。徐院士認(rèn)為要多交流學(xué)習(xí)，動(dòng)力電池回收、制備都是多學(xué)科交叉的，交流非常重要，大家一起頭腦風(fēng)暴才能有新想法。