專(zhuān)利助力鋰電池回收變廢為寶

近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為動(dòng)力電池的鋰電池的生產(chǎn)量也呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。鋰電池的壽命約5年至7年，由此也孕育著巨大的鋰電池回收市場(chǎng)。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告顯示，我國(guó)從廢舊鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在2020年將超過(guò)100億元，2023年可達(dá)250億元。如果喜歡知春路知識(shí)產(chǎn)權(quán)的文章，可以關(guān)注知春路知識(shí)產(chǎn)權(quán)免費(fèi)查詢(xún)商標(biāo) ，更多精彩的資訊等著您!

從市場(chǎng)上看，目前廣泛應(yīng)用的鋰電池，主要是鋰離子電池，根據(jù)正極材料的不同可劃分為錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池。對(duì)于不同種類(lèi)的鋰電池，所采用的回收方式是存在差異的，如磷酸鐵鋰電池含有的金屬僅為鋰，雖然直接回收鋰的價(jià)值不高，但是其循環(huán)性能和穩(wěn)定性較好，可以先采用梯度利用的方式充分利用之后再進(jìn)行報(bào)廢回收;而三元鋰電池含有鎳、鈷、錳等高價(jià)值金屬，但是循環(huán)性和安全性較差，不適用于梯度利用，而可直接報(bào)廢處理進(jìn)行資源化轉(zhuǎn)化。本文基于專(zhuān)利文獻(xiàn)的分析，探究廢舊鋰電池回收利用的發(fā)展，以期為相關(guān)企業(yè)提供參考。

　　國(guó)外起步早 核心技術(shù)多

鋰離子電池誕生于20世紀(jì)70年代，進(jìn)入上世紀(jì)90年代后才開(kāi)始商用。由于早期鋰電池主要是以紐扣等小型電池的方式使用且使用量較少，回收價(jià)值較低，回收方式與其它電池類(lèi)似，進(jìn)行物理拆解后采用酸等提取。因此，在這一階段，關(guān)于鋰電池回收的專(zhuān)利申請(qǐng)較少，全球年專(zhuān)利申請(qǐng)量在20件左右，主要采用濕法冶金提取高價(jià)值金屬。

2009年以后，隨著電動(dòng)汽車(chē)和電子產(chǎn)品的大量使用，鋰電池的使用量呈現(xiàn)劇增態(tài)勢(shì)，與鋰電池回收相關(guān)的年專(zhuān)利申請(qǐng)量也增至近百件。日本的住友金屬、日礦金屬、豐田，比利時(shí)的優(yōu)美科，德國(guó)的默克，韓國(guó)的地質(zhì)資源研究院以及包括中國(guó)在內(nèi)的全球主要鋰電池市場(chǎng)的多家企業(yè)紛紛投身于鋰電池回收利用的研究，相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)涉及廢棄鋰電池的前處理、正極材料的分離、有價(jià)值金屬的提取、電解液處理等鋰電池回收的各個(gè)環(huán)節(jié)。

不同企業(yè)的電池回收技術(shù)是不同的，以日本住友金屬為例，作為特斯拉和豐田汽車(chē)電池的正極材料供應(yīng)商，其早期主要采用高溫焙燒結(jié)合粉碎、篩選等干法冶金方式回收鋰電池電極中的鎳、鈷。不過(guò)，由于這種處理能耗較高且不易于回收鋰、鋁等金屬，因此住友金屬開(kāi)始采用濕法處理方式回收鋰，并對(duì)提取劑進(jìn)行了研究。而另一家日本企業(yè)，日礦金屬主要對(duì)濕法冶金進(jìn)行研究，采用溶劑提取將鋰電池廢料中的鎳、鈷、錳、銅、鐵、鋁以及鋰等進(jìn)行高效分離回收。

2013年以后，國(guó)外企業(yè)的相關(guān)研究更傾向于提高電池回收利用過(guò)程中的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性，如采用低毒甚至無(wú)毒溶劑、簡(jiǎn)化回收工藝以及對(duì)含氟電解液的處理，回收技術(shù)上并未出現(xiàn)明顯的突破性進(jìn)展。在產(chǎn)業(yè)上，電池回收企業(yè)與下游電池應(yīng)用企業(yè)在電池回收方面的合作得到不斷加強(qiáng)，例如住友金屬與豐田，優(yōu)美科與寶馬、奧迪等國(guó)際車(chē)企達(dá)成電池回收的戰(zhàn)略合作，促進(jìn)電池材料回收的閉環(huán)運(yùn)行，并且優(yōu)美科等國(guó)外企業(yè)也已經(jīng)開(kāi)始在中國(guó)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局。

　　國(guó)內(nèi)起步晚 專(zhuān)利增長(zhǎng)快

　　國(guó)內(nèi)關(guān)于鋰離子電池回收的專(zhuān)利申請(qǐng)從2001年開(kāi)始提交，總體而言，呈逐年增加態(tài)勢(shì)，其中2001年至2008年間，我國(guó)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)總量較少，2009年以后相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量增幅較大，由原來(lái)的年專(zhuān)利申請(qǐng)量40多件迅速增長(zhǎng)至400多件，且目前仍處于較快增長(zhǎng)階段。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)關(guān)于鋰電池回收的專(zhuān)利申請(qǐng)雖然較晚，但是發(fā)展趨勢(shì)與國(guó)外基本一致。

與國(guó)外企業(yè)不同的是，我國(guó)企業(yè)在新能源汽車(chē)動(dòng)力電池方面，前期主要以磷酸鐵鋰為主，相關(guān)專(zhuān)利布局主要集中在濕法冶金對(duì)廢棄鋰電池進(jìn)行回收利用方面，而對(duì)于干法冶金、電池的放電和拆解等前處理工藝以及電解液的回收利用涉及的專(zhuān)利相對(duì)較少。值得注意的是，盡管?chē)?guó)內(nèi)企業(yè)的相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)總量較多，但申請(qǐng)人的平均專(zhuān)利申請(qǐng)量較低，并且相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)集中于國(guó)內(nèi)，缺乏對(duì)國(guó)際市場(chǎng)布局的意識(shí)。

隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)更加追求環(huán)保低碳以及可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)對(duì)于具有重復(fù)利用價(jià)值的鋰電池材料的回收研究意識(shí)不斷提高，如合肥國(guó)軒高科、格林美、邦普循環(huán)、天齊鋰業(yè)、比亞迪等眾多國(guó)內(nèi)企業(yè)均涉及相關(guān)技術(shù)研發(fā)。值得一提的是，高校和科研院所在相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量多于企業(yè)，如中南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所、南開(kāi)大學(xué)、清華大學(xué)等。與國(guó)外企業(yè)相比，我國(guó)企業(yè)和科研院所聯(lián)合研發(fā)并提交專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量較少，這在一定程度上反映出兩者研究方向的差異以及合作方面的不足，未來(lái)有待于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)和科研院所聯(lián)合技術(shù)研發(fā)。

在產(chǎn)業(yè)上，我國(guó)業(yè)已出現(xiàn)了一些電池回收企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)的合作，并加快該領(lǐng)域技術(shù)的推廣應(yīng)用，如邦普循環(huán)與寧德時(shí)代、合肥國(guó)軒高科與甘肅金川，但同時(shí)也應(yīng)注意到，國(guó)內(nèi)鋰電池回收真正的發(fā)展高峰期尚未到來(lái)，大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)仍處于起步階段，技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化程度較低。筆者認(rèn)為，由于磷酸鐵鋰電池不含鎳、鈷、錳等高價(jià)值金屬，單純回收鐵、鋰元素的經(jīng)濟(jì)效益不高，而目前從事鋰電池回收研究的企業(yè)眾多，產(chǎn)業(yè)規(guī)模普遍較小，技術(shù)力量薄弱，因此在鋰電池回收市場(chǎng)尚未爆發(fā)之前，如何增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力，提高回收效益，使企業(yè)生存下來(lái)可能將成為國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)面臨的首要問(wèn)題。

綜上所述，無(wú)論是從產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)，還是從鋰電池回收技術(shù)進(jìn)展來(lái)看，全球鋰電池的回收利用尚處于初級(jí)階段，而隨著廢舊鋰電池的增加以及相關(guān)政策的推動(dòng)，鋰電池回收在未來(lái)幾年必然會(huì)出現(xiàn)迅猛發(fā)展。同時(shí)，中國(guó)作為全球最大的鋰電池消費(fèi)市場(chǎng)，吸引越來(lái)越多的國(guó)外企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將日益激烈。

筆者建議，面對(duì)日益加劇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)未雨綢繆，苦練內(nèi)功，提升自身綜合實(shí)力。在技術(shù)方面，首先，提高回收廢棄鋰電池直接再生利用的能力，簡(jiǎn)化回收工藝，降低廢舊電池的回收成本;其次，可以通過(guò)加強(qiáng)與高校、科研院所的技術(shù)聯(lián)合，提高有價(jià)值金屬回收率和再生產(chǎn)品性能，從而促進(jìn)鋰電池回收利用經(jīng)濟(jì)效益的提升，同時(shí)加快對(duì)于三元鋰電池回收技術(shù)的研究，提前布局三元鋰電池回收利用。而在產(chǎn)業(yè)方面，需要深化與下游應(yīng)用企業(yè)之間的合作，拉近與再生材料目標(biāo)市場(chǎng)的距離，完善廢舊鋰電池材料的回收再利用機(jī)制，構(gòu)建鋰離子電池從研發(fā)生產(chǎn)、應(yīng)用到回收的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，另外可以拓展電池回收材料的應(yīng)用領(lǐng)域，提高回收廢棄電池的利用價(jià)值。（張德強(qiáng) 任瑩瑩）

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