电池回收：驶向可持续未来的加速器

据《经济学人》报道，2023年部分国家地区电动汽车的销量增速有所减缓，但全球电池需求仍增长了约40%，预计未来几年将继续保持这一增长势头。受电池需求持续增长推动，对锂的需求也水涨船高，预计到2030年，全球锂需求量将达到现有水平的两倍，超过240万吨。

目前，全球锂资源分布以及碳酸锂供给呈现高度集中的特点。据美国地质调查局2022年数据，全球资源储量共计2,600万吨锂金属当量，折合约13,025万吨碳酸锂当量。智利、澳大利亚、阿根廷三个国家占了碳酸锂储量的70%。为了应对未来锂需求量的高速增长，各国家也在加大力度投入锂电产业链的本地化生产建设，通过回收退役电池获取锂及其他金属原材料也成为了其中重要的课题。

这些努力即将取得重大进展，近期在回收领域的突破，加上技术的持续进步，意味着在未来十年，全球对制造新电池原材料的需求很大程度上可以通过回收旧电池来满足。

目前，电池回收主要集中在超级工厂产生的废料中。然而，随着第一批电动车达到使用寿命，回收将迎来新的机会浪潮。根据PwC的预测，随着回收技术的创新，到2040年，欧洲多达60%的电池制造材料可能来自回收旧电池。

也有其他分析师认为，全球电池制造原材料的开采可能在2030年代中期达到顶峰。这一趋势的出现归因于回收技术的改进以及电池化学的持续进步，使得电池电芯的能量密度提高，从而能够减少原材料的使用。RMI智库还预计，到2050年电池原材料将可能全部来源于回收。

火法流程

目前电池回收仍存在许多挑战，一些回收过程对人力的依赖程度较高，或是会消耗大量的能源对环境造成危害。这些阻力也是创新的推动力。例如，传统的物理拆解电池方式，通过火法冶金的方法将电池加热至1,600°C实现并简化了镍和钴的回收，但这一方法对锂无效。锂的回收需要湿法冶金，通过粉碎旧电池并与浸出剂反应来实现。

一些浸出剂所使用的高浓度酸，存在环境和健康风险，因此在处理时需要谨慎，这也增加了回收成本。不过随着科技的进步，一些更温和的替代品也逐渐出现，例如美国得克萨斯州休斯顿的莱斯大学研发的深共晶溶剂（DES），这种溶剂可生物降解且毒性低。然而，这些溶剂也存在问题，因为它们通常需要在约200°C的高温下加热较长时间，期间可能降解并失去效果，因此到目前为止，DES尚未证明其商业可行性。

莱斯大学的研究团队找到了一种简单的解决方案：将溶剂放入微波炉中加热。研究表明，DES成分中的氯化胆碱是优良的微波吸收剂，这意味着DES可以迅速加热到提取锂所需的温度。研究成员表示，这种方法能够有效地从电池黑粉中提取锂。

莱斯大学团队在《Advanced Functional Materials》期刊发表的研究中称，通过微波加热，DES在30秒内可以回收废弃正极中约50%的锂，15分钟内可回收87%，大幅改善了传统电热油浴需12个小时的回收效率。这一发现有望使锂回收变得更快速、廉价和高效。此外，可能还可以调节DES溶液，以快速提取其他金属。

三元湿法工艺

其他研究者也在关注非金属化合物，负极中的石墨大约占据电池体积的一半左右，尽管石墨可以开采，但目前大多数是通过加热针状焦来合成。由于石墨必须纯化至99.95%以上才能达到负极制造标准，因此从受污染的电池废料中回收石墨极其困难。

澳大利亚材料公司Talga提出了一个创新的解决方案，该公司最近与英国Altilium和德国Aurubis两家回收公司签署协议，将合作净化从废料和报废电池中回收的石墨，以便再次用于制造新负极。Talga将采用一种化学净化工艺，具体细节尚未公开，专利正在申请中。不过，已知这一技术是基于Talga在瑞典北部建立的欧洲首个负极生产工厂所使用的工艺，该公司在此工厂附近还运营一个石墨矿。

随着回收技术的不断进步，电池循环利用的效率不断提高，一个以循环经济为核心的全新供应链体系正在加速形成。这将为电池生产模式带来一系列积极而深远的影响，使得电池生产更加本地化，并降低电池原材料开采和精炼过程中的整体碳排放。随着新能源汽车以及电池产业的快速发展和各国对可持续发展的重视，电池循环经济正迎来前所未有的发展机遇。各大企业纷纷加码布局，力争在这一新兴产业中占据一席之地，如何在这个竞争激烈的赛道上抢占先机，也将成为共同关注的焦点。