【2019泰达论坛】湖南大学黄威：新能源车动力电池循环利用物理化学交叉耦合关键技术研究

8月30日～9月1日，“2019中国汽车产业发展（泰达）国际论坛”在天津滨海新区举行。本次论坛以“全面深化改革开放，发展壮大新动能”为主题，围绕未来政策动向、汽车新四化、深化改革和加强国内外品牌合作、自动驾驶和人工智能等前沿趋势、燃料电池重点难点问题等展开交流探讨。以下为湖南大学机械与运载工程学院助教黄威现场演讲实录：

湖南大学机械与运载工程学院助教 黄威

尊敬的各位老师、领导、来宾大家上午好，我们团队的余老师有一个行程安排原因无法参会，由我代他做报告。报告的主题是《新能源车动力电池循环利用物理化学交叉耦合关键技术研究》。

这个题目中所说的物理化学交叉耦合的关键技术是指乘用动力电池在循环利用的过程当中连接前端的物理回收工艺和后端的化学处理工艺的关键点。目前产业化的过程当中，我们的物理化学工艺相对来说是比较脱离的，我们团队也是针对于这个现状做了一些研究。

报告主要分为两部分，第一部分是研发平台和团队介绍，第二部分是研究过程的体验。不敢说是什么成果与经验，只是说这个过程中还有许多的尚未探索到的东西，需要大家一起去探索和研究。

主要分为三部分，国家级平台、省部级平台、产学研平台，时间关系不做过多赘述。    我们的一个研究团队是中国工程院丁荣军院士领先的团队，钟志华院士，    。

正向研究这一块，跟新能源汽车相关的电池的材料结构，是动力电池模组的结构断裂损伤与疲劳分析，逆向研究这一块主要针对于新能源汽车的动力电池较多，主要涵盖了整车、电池回收拆借工艺的关键技术装备，汽车的绿色设计，包括它的一个电池的开拆卸性的布局和动力电池氢量化布局分析。其次还有动力电池的模组三级的物理分离的工艺技术研究，涉及到了工艺应用、拆解装备和有机成分脱离以及交叉耦合技术的研究与应用。最后的交叉耦合技术的研究与应用是我们研究的重点，行业内俗称的黑粉是金属器材。从大的方向来划分的话，其实动力电池的回收过程分为前面的物理工艺端和化学工艺端，无论是3C电池还是动力电池，它最终还原到电池材料的层面都需要经过大致的过程，需要因为不同的回收企业和工艺技术有一些小区别，但是整体的框架是这样的，在整个物理回收过程当中从前端的分析评估开始到制成大概经过十个步骤，因为各个企业的工艺流程相对来说不尽相同，不做详细介绍。

从前端的物理阶段到后端化学阶段，交叉耦合技术是行业内大多数企业较为忽略的一点，大家可能都说动力电池回收其实是把它采取破损打成粉就可以了，这个粉可以直接当做燃料用到化学溶解当中，这个过程中还涉及到很多问题，包括黑粉的纯度和杂质的控制，有机物脱除的问题，这些都是非常关键的点。

另外被行业内大多数人忽略的点也是因为国外把这个黑粉叫做BLKmass，它是正负极粉料的混合物，另一方面很少有人研究了解它，有点黑匣子的意思。

在这个耦合中，形成了一种类似于断层，如何实现物理工艺的高效直收，这恰好是研究的重点。

长期以来，电池的回收主要分为湿法和火法两大路线，物理工艺也变得越发重要。典型物理工艺的直收率是非常关键的指标，行业内普遍来说，总体直收损失率长期不低于15%这也是物理工艺的巨大痛点，损失率不低于15%，也就是说直收率在85%以上，基本上电池回收处理的企业研发投入和聚焦点均是聚焦在化学和湿法冶金领域，整个过程对于酸碱化工使用的控制也是行业二次环保的重点。随着环保日趋严格，典型的化学工艺面临着巨大的挑战。

通常来说，过程当中影响到这个基材重要的因素需要从物理性进行分析，比如说现在新能源汽车的动力电池的模组形态，可以说是千变万化的，市场上大概存在着有七八百种，这些组合再到器材的物理解离工艺，都会对环境有影响，这都是我们研究的重点。

在说到材料体系来说，进入化学溶解的萃取剂和形态的控制都是比较重要的研究点，其实这个控制点在前面的物理环节已经形成了，所以如何形成对于物理环节的控制，来达到对于后期的化学环节的负担是至关重要的。

最后从经济性角度来说，新能源汽车动力电池的正极材料，正极成本占总成本的40%以上，到2025年我们预测三元的价格降到了7毛钱每瓦时，磷铁可以是6毛钱每瓦时。    如果直收率可以达到80以上，就可以减少大概超过80%的酸碱消耗量，同时减少了8%废渣的产生，如果直收率达到90%以上，成本上可以减少30%。

另外说到直收率90%是一个什么概念呢？在做动力电池循环利用这一块，国内行业内比较领先的一些企业，他们目前最多做到85%的样子。从管道学来说，相对于国外直接走合金的技术路线，国内在整个技术路线上环境友好性和经济性还是明显的，国外的大化工虽然相对来说落后于中国，但是我们的物理处理技术和装备工程力能力不及国外的，这也是我们湖南大学新能源团队目前研究的重点，谢谢大家！

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