如今，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用在從便攜式電子產(chǎn)品到電動汽車等各種設(shè)備和場合中,。而越來越多的能源廠商也將鋰離子電池應(yīng)用于儲能系統(tǒng),，通常將其與可再生能源發(fā)電設(shè)施配套部署。根據(jù)彭博新能源財經(jīng)公司的最新預(yù)測,，隨著鋰離子電池價格的持續(xù)下降,，以及可再生能源發(fā)電量的日益增長，預(yù)計到2040年全球部署的儲能系統(tǒng)的累計容量將到2,857GWh,。
調(diào)研機(jī)構(gòu)的預(yù)測描繪了一個令人鼓舞的前景：隨著全球可再生能源和清潔能源采用量的迅速增長,，基于鋰離子電池的儲能應(yīng)用也越來越廣泛。在電動汽車以及電網(wǎng)規(guī)模的儲能應(yīng)用的推動下,，鋰離子電池的銷售量將會激增（如圖1所示）,。圖2中的圖表描述了預(yù)計到2025年鋰離子電池的銷售量（以噸為單位）。鋰離子電池數(shù)量的大量增長促使行業(yè)廠商致力于尋求一種具有商業(yè)規(guī)模并且經(jīng)濟(jì)可行的回收解決方案,，用于大規(guī)模處理和回收廢棄的鋰離子電池,，以下將探討鋰離子電池回收行業(yè)當(dāng)前面臨的一些挑戰(zhàn)，以及克服障礙的方法和機(jī)會,。
鋰離子回收行業(yè)的挑戰(zhàn)
1,、回收與采購
資源的回收和處理通常面臨一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)，需要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,。這些資源通常是廣泛分布的,，因此難以為其處理和回收工廠收集大量原料。相比之下,，盡管鉛酸電池回收等一些行業(yè)的收集和回收供應(yīng)鏈已經(jīng)構(gòu)建并日益成熟,，但鋰離子電池回收供應(yīng)鏈仍在不斷變化和發(fā)展中�,；厥照咴诨厥諘r可以將鋰離子電池以便攜式,、小尺寸和大尺寸進(jìn)行分類，分別對應(yīng)于鋰離子電池的電壓（低壓,、中壓,、高壓）。每種類型的鋰離子電池都有不同的利益相關(guān)者群體——例如,，制造商,、經(jīng)銷商、電子產(chǎn)品回收商以及車輛回收商,。在儲能領(lǐng)域也存在一些利益相關(guān)者群體——電池提供商,、儲能集成商、儲能項目開發(fā)商和儲能資產(chǎn)所有者,。通過廣泛的利益相關(guān)者管理鋰離子電池的固有異質(zhì)性,，這是鋰離子資源回收行業(yè)廠商面臨的一個主要挑戰(zhàn)。
2、運(yùn)輸與法規(guī)
鋰離子電池由于具有化學(xué)和電氣雙重風(fēng)險,，目前被歸類為第9類危險品,。鋰離子電池具有熱失控的缺點，通常是由于內(nèi)部短路而導(dǎo)致起火或爆炸,。有許多因素可能導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э�,，其中包括過度充電、環(huán)境條件惡劣（例如極端外部溫度）和制造缺陷等,。在熱失控發(fā)生時,，鋰離子電池通常會在幾秒鐘內(nèi)從室溫提高到700℃以上。作為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)的一部分,，鋰離子電池中的電解質(zhì)溶劑（通常為碳酸烷基酯）是電池燃燒的主要燃料,。
當(dāng)處理嚴(yán)重?fù)p壞或有缺陷的鋰離子電池時，必須格外小心,，因為這樣會增加熱失控的風(fēng)險,。通常采和專用容器（例如，Genius Technology公司用于中壓至高壓鋰離子電池的LionGuard容器）與不易燃的包裝材料配合使用,，以安全地運(yùn)輸這些電池,。隨著鋰離子電池總體數(shù)量的增加，在各種應(yīng)用中損壞或具有缺陷的鋰離子電池的數(shù)量也隨之增加,。如今,，鋰離子電池資源回收行業(yè)日趨成熟，但世界各國的相關(guān)法規(guī)差異很大,。隨著新行業(yè)和研究報告的發(fā)布,，這些法規(guī)每年也可能發(fā)生重大變化。因此,，在廠商開發(fā)和回收鋰離子電池的過程中,，需要密切跟蹤相關(guān)法規(guī)（包括物流）方面的變化。
3,、安全與儲存
運(yùn)輸和法規(guī)變更的挑戰(zhàn)通常圍繞一個關(guān)鍵因素：安全,。對于處理、運(yùn)輸,、儲存,、加工鋰離子電池的廠商來說，安全性至關(guān)重要,。因為鋰離子電池存在熱失控的風(fēng)險,，這對鋰離子電池的處理和運(yùn)輸提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。具體而言,，最安全的方法是在現(xiàn)場使用盡可能少的鋰離子電池，以減輕發(fā)生熱失控事件的風(fēng)險。但是,，這與確保大量廢棄鋰離子電池用于加工和處理目的的要求相矛盾,。當(dāng)前廢棄鋰離子電池（便攜式/小型電池）通常來自手機(jī)、筆記本電腦和其他消費(fèi)類產(chǎn)品）,，這使其安全存儲的發(fā)展更加復(fù)雜,。廢棄的便攜式鋰離子電池通常與其他類型的電池混雜在一起。在初步檢查時,，工作人員對于收集的電池狀態(tài)（是否完好無損）并不了解,，通常只有在分類或處理時才會了解。而對于儲能系統(tǒng)中的鋰離子電池,，必須嚴(yán)格實施有關(guān)托盤/機(jī)架間距,，儲存密度以及在存儲空間采用滅火系統(tǒng)等協(xié)議，以減輕與鋰離子電池?zé)崾Э睾椭鹩嘘P(guān)的風(fēng)險,。
廢棄的鋰離子電池回收和處理面臨的挑戰(zhàn)
從電池回收工藝的角度來看,，由于鋰離子電池原料的高度異質(zhì)性，與傳統(tǒng)的金屬資源回收相比,，鋰離子電池的回收面臨獨(dú)特的挑戰(zhàn),。目前，市場上的鋰離子電池至少存在14種不同類型的陰極材料,，當(dāng)考慮特定成分時,，每種陰極材料都有所不同。對于傳統(tǒng)的金屬資源,，采用主要回收措施可能回收1到4種金屬元素（例如銅,、金、銀和鉑等）,。但是,，鋰離子電池可能需要考慮回收利用20多種元素，如圖3中的元素組成,。另外,，這些金屬元素通常與無機(jī)材料、有機(jī)材料和塑料(7310, -155.00, -2.08%)混雜在一起,，這進(jìn)一步使鋰離子電池的回收過程復(fù)雜化,。為了能夠分離出有價值的成分，通常需要具有許多單獨(dú)單元操作的復(fù)雜工藝流程圖,。在這種情況下,，電池回收工藝流程進(jìn)行的物理測試工作是非常關(guān)鍵的，并需要通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)來驅(qū)動,。
例如,，Li-Cycle公司就是一家專注于鋰離子電池資源回收技術(shù)的公司,。自2016年合并以來，Li-Cycle公司開發(fā)了一種獨(dú)特的回收工藝,，該工藝采用機(jī)械預(yù)處理和濕法冶金方法可以回收鋰離子電池材料的80%～100％,。該公司采用這一先進(jìn)的資源回收流程，致力于從各個供應(yīng)鏈參與者那里采購廢棄的電池,，并對安全性進(jìn)行優(yōu)先排序,，這成為了Li-Cycle公司實現(xiàn)其鋰離子電池回收技術(shù)全球商業(yè)化目標(biāo)的基本要素。
機(jī)遇與未來展望
在未來的二十年中,，用于儲能系統(tǒng)和其他應(yīng)用的鋰離子電池的全球數(shù)量將穩(wěn)步增長,，這凸顯了未來這些電池都必須有可持續(xù)的回收途徑。電池回收廠商的使命是利用其創(chuàng)新解決方案來應(yīng)對新興的挑戰(zhàn),，因此需要改進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新的供應(yīng)鏈,，以更好地回收這些電池，并滿足對關(guān)鍵且稀缺的電池材料迅速增長的需求,。鋰離子電池成為了碳基經(jīng)濟(jì)向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力,，可擴(kuò)展性、低成本,、安全性和環(huán)境可持續(xù)性是鋰離子電池回收技術(shù)的核心原則,，并將大量減少溫室氣體排放。
為了確保產(chǎn)生積極影響,，必須構(gòu)建一個完善的回收體系大規(guī)模地安全處理和回收廢棄的鋰離子電池,，并將回收的電池材料重新整合到鋰離子電池供應(yīng)鏈中，促進(jìn)更廣泛的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,，同時防止對環(huán)境和安全產(chǎn)生負(fù)面影響,。
