新能源大戰(zhàn)背后，鋰電產(chǎn)業(yè)的固廢危機(jī)

我們新能源汽車(chē)高速發(fā)展，從“中國(guó)新能源車(chē)元年”——2014年開(kāi)始起步，2015年成為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，2020年后市場(chǎng)火熱新能源汽車(chē)銷(xiāo)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，直到2023年949.5萬(wàn)輛市占率達(dá)到31.6%……再加上2024年，蘋(píng)果官宣放棄電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目、奔馳和寶馬也取消了全面電動(dòng)化，我國(guó)新能源汽車(chē)的霸主地位進(jìn)一步增強(qiáng)。

動(dòng)力電池主要以鋰電池為主，而天然的鋰元素存在礦石中，2022年全球鋰資源儲(chǔ)量為2600萬(wàn)金屬?lài)崳ㄕ酆咸妓徜嚠?dāng)量約為1.38億噸），主要分布在南美洲、美國(guó)、西澳大利亞等地。相比之下，我國(guó)的鋰礦儲(chǔ)量?jī)H為 150 萬(wàn)噸碳酸鋰當(dāng)量，占世界第四。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)鋰資源中，鹽湖鹵水、鋰輝石和鋰云母分別占我國(guó)鋰資源總量的82%、11%和7%。

然而在這一片繁榮昌盛的背后，卻隱藏著一個(gè)日益嚴(yán)峻的問(wèn)題——鋰固廢危機(jī)。

從原石到電池、從裝車(chē)到報(bào)廢，其中經(jīng)歷勘探、采選、冶煉、深加工、利用和回收這幾個(gè)階段，排除勘探工程外，其他過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物，而這是當(dāng)前新能源汽車(chē)踐行雙碳理念最大的障礙。

首先，原礦→精礦階段：在開(kāi)采鋰礦時(shí)，原礦經(jīng)過(guò)破碎、磨礦、浮選等選礦工序，分選出鋰精礦后，剩余的部分就是鋰尾礦。主要包含礦石中的脈石礦物，如長(zhǎng)石、石英等，以及少量未被有效提取的鋰礦物和其他雜質(zhì)。例如，鋰云母礦選礦后的尾礦，除了大量的石英和長(zhǎng)石外，還可能含有一定量的殘留鋰云母。通常鋰云母的選礦比例約為8:2，即年產(chǎn)20萬(wàn)噸鋰云母精礦會(huì)產(chǎn)生約80萬(wàn)噸尾礦。

其次，精礦→鋰鹽階段：我國(guó)鋰鹽生產(chǎn)主要采用礦石法提取，如鋰輝石要經(jīng)過(guò)1200℃的高溫焙燒，300℃的硫酸酸解，接著加堿鹽(碳酸鈉等)使之沉淀最終濾出碳酸鋰，在這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物就是鋰渣，平均生產(chǎn)1噸鋰鹽產(chǎn)出的鋰渣也將近10t，按照2023 年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鋰鹽85.5萬(wàn)噸（碳酸鋰51.79萬(wàn)噸、氫氧化鋰31.96萬(wàn)噸、氯化鋰1.75萬(wàn)噸）計(jì)算，全年鋰渣855萬(wàn)噸。

2013-2023年中國(guó)鋰鹽產(chǎn)量

最后，電池報(bào)廢階段?，F(xiàn)有動(dòng)力電池平均壽命5~8年，即從2018年起，我們新能源汽車(chē)動(dòng)力電池陸續(xù)退役，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到75萬(wàn)噸規(guī)模，并以40-60%的年復(fù)合增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)。與一般的固體廢棄物相比，未經(jīng)妥善的處置電池安全問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題更加突出。一塊20g的鋰電池將對(duì)1平米的土地產(chǎn)生污染50年以上。電極中的Co、Ni等重金屬離子容易造成水體和土壤污染，電解液中的LiPF6和LiAsF6，以及反應(yīng)產(chǎn)物HF、PF5，都具有強(qiáng)腐蝕性和強(qiáng)污染性，對(duì)動(dòng)植物、人體都能產(chǎn)生巨大危害。

面對(duì)如此大量的固體廢物，鋰電全生命周期的碳排放評(píng)估也成為了一個(gè)重要的課題。但不論結(jié)果如何，在這片新能源藍(lán)海下，核心還是固廢的利用和處置。

1.對(duì)于鋰尾礦而言，其主要成分長(zhǎng)石和石英，經(jīng)過(guò)一系列先進(jìn)的處理工藝后，就像是經(jīng)歷了一場(chǎng) “華麗變身”，可以獲得高純度的石英砂與長(zhǎng)石。而這兩種材料，可是光伏行業(yè)、浮法玻璃、陶瓷行業(yè)等眾多行業(yè)夢(mèng)寐以求的原材料，就像是這些行業(yè)的 “香餑餑”。例如，馬可波羅成功開(kāi)發(fā)了鋰尾礦陶瓷，為陶瓷行業(yè)開(kāi)辟了新的資源來(lái)源；合肥萬(wàn)泉公司制備光伏玻璃，讓鋰尾礦在光伏領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

2.鋰渣含有豐富的活性SiO2，在高值元素提取完成后可進(jìn)行建材化應(yīng)用，如制備特種水泥、陶粒、發(fā)泡陶瓷、微晶玻璃等，對(duì)于鋰礦資源開(kāi)采帶來(lái)的采空區(qū)圍巖變形破壞問(wèn)題，鋰渣更是可以發(fā)揮獨(dú)特的作用?？梢灾苯永迷颇镐嚨V廢渣制備膠結(jié)材料，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行綠色回填，就像是為采空區(qū)打上了一層 “堅(jiān)固補(bǔ)丁”。這樣既能有效防止地表地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保障周邊地區(qū)的安全，又能對(duì)云母鋰礦廢渣進(jìn)行大規(guī)模的消納，可謂是一舉兩得。

鋰云母礦廢渣資源化途徑，來(lái)源文獻(xiàn)：張俊豐教授

3.廢舊電池：而對(duì)于那些利用價(jià)值不高的電池，則需要進(jìn)行拆解處理，從中提取有價(jià)元素。這些電池中蘊(yùn)含著豐富的有價(jià)金屬，如鋰、鈷、鎳、鐵、銅等，簡(jiǎn)直就是一座等待開(kāi)發(fā)的 “城市礦山”。例如鎳鈷錳酸鋰電池（三元電池）中，每100g電池，可回收1.2g鋰，除此之外還有12g鎳、5g鈷、7g錳等，合規(guī)企業(yè)的有價(jià)金屬回收率基本達(dá)到85%以上。為了解決這一難題，國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列政策法規(guī)。

2018 年，工信部等部門(mén)發(fā)布了《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，明確規(guī)定汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)電池回收負(fù)有主體責(zé)任，為回收工作指明了方向。

2020 年，《報(bào)廢機(jī)動(dòng)車(chē)回收管理辦法》正式實(shí)施，要求回收拆解企業(yè)對(duì)報(bào)廢新能源汽車(chē)的動(dòng)力蓄電池及其他儲(chǔ)能裝置進(jìn)行規(guī)范的拆解、運(yùn)輸和回收利用，進(jìn)一步細(xì)化了回收流程。

2022 年，《加快推動(dòng)工業(yè)資源綜合利用實(shí)施方案的通知》重磅推出，提出推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈合作共建回收渠道，倡導(dǎo)各方攜手合作，共同攻克回收難題。

2023 年，《新能源汽車(chē)動(dòng)力電池綜合利用管理辦法（征求意見(jiàn)稿）》在原有汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)回收主體責(zé)任的基礎(chǔ)上，新增了電池生產(chǎn)企業(yè)和梯次利用企業(yè)的回收責(zé)任，形成了全方位、多層次的回收責(zé)任體系，為廢舊電池回收工作編織了一張更為嚴(yán)密的 “安全網(wǎng)”。

央視財(cái)經(jīng)頻道相關(guān)報(bào)道截圖

在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的浪潮中，鋰電固廢問(wèn)題猶如一座亟待翻越的山峰。盡管前方挑戰(zhàn)重重，但我們已看到了希望的曙光。從鋰尾礦、鋰渣到廢舊電池，每一種固廢都蘊(yùn)含著被重新挖掘和利用的潛力，如同沉睡的寶藏等待著被喚醒。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：河北省固廢建材化利用科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，固廢綜合利用專(zhuān)家

參考：

呂龍.新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的回收與再利用技術(shù)研究

方紅燕,陳顥.新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力電池回收利用體系現(xiàn)狀及發(fā)展建議

吳丹璐.車(chē)用廢棄鋰電池生意這片藍(lán)海如何打開(kāi)

張俊豐.鋰云母礦廢渣資源化技術(shù)研究進(jìn)展

張宏泉等.鋰尾礦資源化再利用現(xiàn)狀與前景

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織.《中國(guó)2060年前碳中和研究報(bào)告》

工信部.《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用調(diào)研報(bào)告》、《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》等

《2013-2023年中國(guó)鋰鹽產(chǎn)量和鋰鹽價(jià)格變化》等