一般電池壽命8到10年，電池服役期為8年12萬公里，同時要保證電池容量在80%以上。2024年中國累計退役的動力電池超35萬噸，2025年或超過100萬噸。預計2025年，我國廢舊動力電池回收市場規(guī)模將達到400億元。預計到2030年，三元鋰與磷酸鐵鋰電池回收規(guī)模將超1500億。電池報廢高峰的到來大致在2030年左右。

電池制造要用到很多關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。中國鋰電池關鍵材料占全球儲量鋰22.9%、鈷1.1%、鎳 3.0%、錳 4.2%、石墨 22.8%。我國動力電池關鍵原材料使用量占世界的50%以上，鎳、鈷、錳、鋰的金屬礦產(chǎn)資源對外依存度超過70%，我國在關鍵礦產(chǎn)上的供應嚴重不安全。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，該公司的目標是要顛覆美國電動汽車供應鏈。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。

廢舊電池熱穩(wěn)定性差，易燃易爆，安全存放難。重金屬、有毒有機組分含量高，存放不當里面的金屬電解液會污染環(huán)境、土壤、水體。電解液分解后也會產(chǎn)生有毒氣體。從環(huán)境的角度回收退役的動力電池非常關鍵。

從產(chǎn)業(yè)角度看，歐盟要求從2031年8月18日起，電動車電池、啟動、照明和點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，電動車電池、輕型交通工具電池、啟動、照明和點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，對實現(xiàn)碳中和的目標有著重要作用。

眾所周知電池性能會逐步衰減，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、電力儲能、低速電動車等領域都可以使用充分發(fā)揮電池包的剩余價值。但電池容量衰減到20%就需要進行回收。電池容量衰減到20%以下的廢棄電池，可采用火法冶金、預處理后的濕法冶金或火法冶金、直接修復等手段實現(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，二次污染嚴重；電池型號多，拆解設備自動化程度低；破碎效率低，安全隱患大；黑粉純度低，正極負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)作為技術研發(fā)方面的難點、痛點。

火法冶金無需復雜的預處理工序，廢電池直接投入熔煉爐中進行，金屬熔融成合金，將合金與殘渣分離，得到化工鹽制備前驅體和正極材料。高溫熔煉能耗大、資源利用率低。

濕法冶金需要進行放電、機械破碎、分篩、熱解等預處理，以獲取黑粉再將黑粉浸出萃取得到化工鹽制備前驅體和正極材料。

直接再生工藝需要更復雜的預處理和精準分離工序，以獲取高純正極材料。

美國Asecond Elements公司通過破碎、拆解再進行浸出分開，除雜后調節(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、反萃等復雜元素的分離，但還是傳統(tǒng)的技術路線。

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

德國GRS電池基金會重視前期的預處理，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。能讓后續(xù)提純階段更簡單，但還是離不開水冶。

國內(nèi)技術路線最有代表的是格林美、邦普。格林美將回收的動力電池包綠色智能再拆解機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，發(fā)展精細化智能拆解技術，發(fā)展安全高效破碎技術，發(fā)展低成本物料高效分選技術，發(fā)展低成本綠色高效的材料再生技術等。基于此，徐院士提出了新思路可控閃碎技術和三元材料直接再生方法。

電池熱失控就會起火爆炸，而電池放電復雜麻煩、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現(xiàn)電池的粉碎。 

基于這個思路課題組做了實驗，購買設備，給電池加溫，然后電解液發(fā)生劇烈的反應，產(chǎn)生氣體，高壓爆開電池。電池燃燒結束后打開反應容器，原來的電池碎掉了面目全非，但反應的容器并未被破壞，倒出來的產(chǎn)物可以過篩分開，最后留下黑粉且純度高達97%，而且閃碎后電解液都揮發(fā)了。實驗證明可控閃碎技術能讓電池回收復雜的流程變簡單，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)質原料。

正極材料三元材料可通過固相燒結、電化學再生、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，通過設計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,雖然結構是被破壞掉了，但通過水熱可以逐步修復，補鋰后和新的三元材料結構基本一致。用水熱法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的除雜過程，既能有效除去雜質，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，同時界面極化也得到了降低。

徐院士認為可控閃碎技術雖然很好，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，有很大挑戰(zhàn)。徐院士認為要多交流學習，動力電池回收、制備都是多學科交叉的，交流非常重要，大家一起頭腦風暴才能有新想法。