鎳氫電池回收的結構與原理 鎳氫電池正極活性物質為Ni（OH）2（稱NiO電極），負極活性物質為金屬氫化物，也稱儲氫合金（電極稱儲氫電極），電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液?；钚晕镔|構成電極極片的工藝方式主要有燒結式、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳式及嵌滲式等，不同工藝制備的電極在容量、大電流放電性能上存在較大差異，一般根據使用條件不同的工藝生產電池。通訊等民用電池大多采用拉漿式負極、泡沫鎳式正極構成電池。充放電化學反應如下 [1] ： 正極：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e- 負極：M+H2O+e-=MHab+OH- 總反應：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH 注：M：氫合金；Hab：吸附氫；反應式從左到右的過程為充電過程；反應式從右到左的過程為放電過程。 充電時正極的Ni（OH）2和OH-反應生成NiOOH和H2O，同時釋放出e-一起生成MH和OH-，總反應是Ni（OH）2和M生成NiOOH，儲氫合金儲氫；放電時與此相反，MHab釋放H+，H+和OH-生成H2O和e-，NiOOH、H2O和e-重新生成Ni（OH）2和OH-。電池的標準電動勢為1.319V。

國內動力電池回收利用擺上議事日程，看豐田怎么做。 經過近10年的推廣應用，國內新能源汽車保有量達到了一定的規(guī)模，批車上的動力電池即將步入壽命末期，對這一批電池以及后續(xù)動力電池的回收利用已經擺上了議事日程，而且可謂刻不容緩。 中國從2009年開始推廣新能源汽車，截至2017年底累計推廣近180萬輛。推廣分三步走，目前已完成前兩個階段：2009-2012年為階段，推廣量為2.7萬輛；2013-2015年為第二階段，推廣量為42.3萬輛。2016-2020年為第三階段，按照規(guī)劃，2020年底要實現(xiàn)累計推廣新能源汽車500萬輛。新能源汽車在中國的可持續(xù)長期發(fā)展，有賴于對動力電池這個關鍵單元全生命周期的妥善處理。 工信部聯(lián)合科技部、環(huán)保部等七部委發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。日前，又印發(fā)了《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》，在京津冀、長三角、珠三角、中部區(qū)域等選擇部分地區(qū)開展試點工作，試點內容包括： 構建回收利用體系：怎么收回來合適 探索多樣化商業(yè)模式：怎么補償消費者和各個環(huán)節(jié) 推動先進技術創(chuàng)新與應用：怎么處理更，實現(xiàn)資源循環(huán)利用 建立完善政策激勵機制等：怎么在各個層面實現(xiàn)經濟效益 相關的目標是到2020年，建立完善動力蓄電池回收利用體系，探索形成動力蓄電池回收利用創(chuàng)新商業(yè)合作模式。建設若干再生利用示范生產線，建設一批退役動力蓄電池回收、高值利用的先進示范項目，培育一批動力蓄電池回收利用標桿企業(yè)，研發(fā)推廣一批動力蓄電池回收利用關鍵技術，發(fā)布一批動力蓄電池回收利用相關技術標準，研究提出促進動力蓄電池回收利用的政策措施。 圖1電池回收核心難點——怎么收電池細思其中，有這樣幾個核心問題： 汽車企業(yè)的回收量基數如果不大，就存在回收網絡效率和回收量處理能力問題 電池的產權為私人或者購買者所有，如何推動回收率是個大問題。 按照目前這個分散的體系，每個車企的電動汽車保有量并不大，回收量因此也不大，要這些車企都對動力電池的全生命周期進行管理，投入產出比不劃算。 動力電池的回收利用在國內還是新事物，在建立完善相關體系的過程中，國外的經驗補發(fā)可借鑒之處。我們以在動力電池回收領域已經建立了一套完整完善的模式的豐田為例。 豐田在混合動力汽車領域耕耘已久，雖然與電動汽車的電池相比，HEV的電池比較?。?Kwh），但是豐田HEV在全球的累計銷量和保有量相當大，豐田的鎳氫電池回收和處理策略值得作為借鑒基準。目前豐田混合動力汽車的年銷量大約在150萬輛左右，其中美國的銷售區(qū)間為25~30萬輛、歐洲為30~40萬輛，日本本土穩(wěn)定在65萬輛。累計銷量方面，豐田HEV在2007年突破了100萬輛，2010年超過了1000萬輛。 圖2豐田全球年銷量走勢（單位：千輛）相應地，豐田HEV的電池也經歷了梯次報廢的階段，相應地，豐田在電池的回收利用方面做了很好的應對，相關工作的時間軸如下： 1998年，累計銷量達到1.86萬輛，啟動廢舊鎳氫電池回收計劃 2009年，累計銷量達到225.7萬輛，在全球范圍內銷售混合動力車輛的建立回收指導 2010年，延長電池回收協(xié)議，在有條件的地區(qū)確?；厥?2012年，進行電機稀土材料的回收 2013年，嘗試鎳氫電池梯次利用 圖3豐田混合動力汽車全球累計銷量（單位：千輛）豐田在不同地區(qū)執(zhí)行的政策并不相同，回收都是從銷量較大、實施較易的地區(qū)開始，先回收，實現(xiàn)有效儲存，然后達到一定量之后再進行處理利用。 總結一下，豐田的整個電池回收利用從以下流程展開： 1、建立回收網絡 日本本土是豐田的廢舊電池處理中心，對回收電池進行集中處理。豐田電池回收網絡的發(fā)力點是在經銷商網絡。 首先發(fā)布每輛混動車輛的應急處理策略 通過零售網絡對廢舊電池進行回收 通過“以舊換新”方式從經銷商處回收舊電池 這里需要說明一點，由于混合動力技術的演進，使得其電池系統(tǒng)的重量和性得到一定的保證，在經銷商那里堆廢舊電池問題不大。如果是大的鋰電系統(tǒng)，并且還是廢舊的替換產品，那么勢必大幅增加相關存儲的難度和成本，不同性質的鋰電放置在一起對于消防、存儲和運輸都有很大的差異性。所以這一點，對于純電動汽車的鋰電池而言，不具備可借鑒性。 圖4豐田的電池回收處理流程2.對回收電池進行評估 回收以后需要對電池進行評估： 對達到使用壽命需要退役的電池，通過豐田電池回收中心來進行退役電池的統(tǒng)一收集，建立了完善的電池收集網絡。對收集到的退役電池，通過對電池特性的診斷，分為三類進行處理： 1）進入維修體系：對電池進行充放電試驗和相關信息的讀取，如電池整體狀況良好，只是個別單體到達使用壽命，則對這些單體更換后重新組裝電池包，可以作為置換電池重新應用于普銳斯汽車上。 2）梯次利用：通過檢測，如果回收電池還剩余規(guī)定容量，則可以進行梯次利用，應用于分布式儲能電池系統(tǒng)，用來平抑、穩(wěn)定風能、太陽能等間歇式可再生能量發(fā)電的輸出功率；或者應用于微電網，實施削峰填谷，減輕用電負荷供需矛盾。 3）拆解：對于完全喪失再利用價值的電池，則對電池進行拆解和化學處理，完全回收鎳、鈷等金屬，用于生產新的電池，實現(xiàn)循環(huán)利用。 圖5檢測到底做了哪些實驗，還是采用歷史數據來分析，需要評估費用3.電池的拆解處理 2011年，豐田在日本與住友金屬合作，實現(xiàn)鎳的多次利用，能夠回收電池組中50%的鎳。豐田化學工程和住友金屬礦山為此配置了每年可回收相當于1萬輛混合動力車電池用量的專用生產線。 2012年，本田與日本重化學工業(yè)公司合作配置了類似的生產線，這條生產線可以回收超過80%的稀土金屬，用于制造新鎳氫電池。 在歐洲，豐田同時保持著與SNAM公司（法國）、優(yōu)美科（Umicore）集團（比利時）的合作關系，由后兩者分別對鎳氫電池和鋰電池進行回收。這個涉及到一定的量能和使用率，在電池系統(tǒng)到模組再到電芯的拆解過程中，很多的工作需要去完善。圖6拆解同一規(guī)格和不同規(guī)格電池的處理方式有差異 下面是細節(jié)的處理方法，后續(xù)研報再來詳細介紹。 圖7豐田的電池再處理循環(huán)體系4、梯次利用 鎳氫電池回收后的梯次利用豐田也做了一些嘗試。 2015年，豐田將凱美瑞混合動力車的廢舊電池用于黃石公園設施儲能供電，重新設計了儲能電池管理系統(tǒng)，208個凱美瑞電池可存儲85KWh電能，將電池的使用壽命延長了兩倍。 圖8整包做梯次，在小電池系統(tǒng)上，HEV/PHEV是必然的 反觀國內新能源汽車動力電池的回收利用，一方面，國內車企和車型太多了，簡單的把回收的責任全部交給一家家車企來完成，恐怕不太現(xiàn)實，相關的信息跟蹤會產生非常多的數據，對這些數據的有效把控頗有挑戰(zhàn)性；另一方面，大的鋰電池系統(tǒng)，接近壽命結束周期后有很多的狀態(tài)，如果沒有數據支持，出現(xiàn)漏液和鋰晶枝內部生成，與鎳氫電池的容量和危險性不同，不容易就地儲存，如果把責任分擔給各自的網絡、各自處理，一是沒效率，二是會產生新的混亂。 圖9信息跟蹤在電池回收中能起到多大的作用？值得思考！