我们新能源汽车高速发展，从“中国新能源车元年”——2014年开始起步，2015年成为全球最大的新能源汽车市场，2020年后市场火热新能源汽车销量爆发式增长，直到2023年949.5万辆市占率达到31.6%……再加上2024年，苹果官宣放弃电动车项目、奔驰和宝马也取消了全面电动化，我国新能源汽车的霸主地位进一步增强。
动力电池主要以锂电池为主，而天然的锂元素存在矿石中，2022年全球锂资源储量为2600万金属吨（折合碳酸锂当量约为1.38亿吨），主要分布在南美洲、美国、西澳大利亚等地。相比之下，我国的锂矿储量仅为 150 万吨碳酸锂当量，占世界第四。根据中国地质调查局数据，我国锂资源中，盐湖卤水、锂辉石和锂云母分别占我国锂资源总量的82%、11%和7%。
然而在这一片繁荣昌盛的背后，却隐藏着一个日益严峻的问题——锂固废危机。
从原石到电池、从装车到报废，其中经历勘探、采选、冶炼、深加工、利用和回收这几个阶段，排除勘探工程外，其他过程均会产生大量的固体废物，而这是当前新能源汽车践行双碳理念最大的障碍。
首先，原矿→精矿阶段：在开采锂矿时，原矿经过破碎、磨矿、浮选等选矿工序，分选出锂精矿后，剩余的部分就是锂尾矿。主要包含矿石中的脉石矿物，如长石、石英等，以及少量未被有效提取的锂矿物和其他杂质。例如，锂云母矿选矿后的尾矿，除了大量的石英和长石外，还可能含有一定量的残留锂云母。通常锂云母的选矿比例约为8:2，即年产20万吨锂云母精矿会产生约80万吨尾矿。
其次，精矿→锂盐阶段：我国锂盐生产主要采用矿石法提取，如锂辉石要经过1200℃的高温焙烧，300℃的硫酸酸解，接着加碱盐(碳酸钠等)使之沉淀最终滤出碳酸锂，在这个过程产生的废弃物就是锂渣，平均生产1吨锂盐产出的锂渣也将近10t，按照2023 年国内生产锂盐85.5万吨（碳酸锂51.79万吨、氢氧化锂31.96万吨、氯化锂1.75万吨）计算，全年锂渣855万吨。
2013-2023年中国锂盐产量
最后，电池报废阶段。现有动力电池平均寿命5~8年，即从2018年起，我们新能源汽车动力电池陆续退役，预计2025年达到75万吨规模，并以40-60%的年复合增长率快速增长。与一般的固体废弃物相比，未经妥善的处置电池安全问题、环境问题更加突出。一块20g的锂电池将对1平米的土地产生污染50年以上。电极中的Co、Ni等重金属离子容易造成水体和土壤污染，电解液中的LiPF6和LiAsF6，以及反应产物HF、PF5，都具有强腐蚀性和强污染性对动植物、人体都能产生巨大危害。
面对如此大量的固体废物，锂电全生命周期的碳排放评估也成为了一个重要的课题。但不论结果如何，在这片新能源蓝海下，核心还是固废的利用和处置。
1.对于锂尾矿而言，其主要成分长石和石英，经过一系列先进的处理工艺后，就像是经历了一场 “华丽变身”，可以获得高纯度的石英砂与长石。而这两种材料，可是光伏行业、浮法玻璃、陶瓷行业等众多行业梦寐以求的原材料，就像是这些行业的 “香饽饽”。例如，马可波罗成功开发了锂尾矿陶瓷，为陶瓷行业开辟了新的资源来源；合肥万泉公司制备光伏玻璃，让锂尾矿在光伏领域发挥了重要作用。
2.锂渣含有丰富的活性SiO2，在高值元素提取完成后可进行建材化应用，如制备特种水泥、陶粒、发泡陶瓷、微晶玻璃等，对于锂矿资源开采带来的采空区围岩变形破坏问题，锂渣更是可以发挥独特的作用。可以直接利用云母锂矿废渣制备胶结材料，对采空区进行绿色回填，就像是为采空区打上了一层 “坚固补丁”。这样既能有效防止地表地质灾害的发生，保障周边地区的安全，又能对云母锂矿废渣进行大规模的消纳，可谓是一举两得。
锂云母矿废渣资源化途径，来源文献：张俊丰教授
3.废旧电池：而对于那些利用价值不高的电池，则需要进行拆解处理，从中提取有价元素。这些电池中蕴含着丰富的有价金属，如锂、钴、镍、铁、铜等，简直就是一座等待开发的 “城市矿山”。例如镍钴锰酸锂电池（三元电池）中，每100g电池，可回收1.2g锂，除此之外还有12g镍、5g钴、7g锰等，合规企业的有价金属回收率基本达到85%以上。为了解决这一难题，国家相继出台了一系列政策法规。
2018 年，工信部等部门发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，明确规定汽车生产企业对电池回收负有主体责任，为回收工作指明了方向。
2020 年，《报废机动车回收管理办法》正式实施，要求回收拆解企业对报废新能源汽车的动力蓄电池及其他储能装置进行规范的拆解、运输和回收利用，进一步细化了回收流程。
2022 年，《加快推动工业资源综合利用实施方案的通知》重磅推出，提出推动产业链合作共建回收渠道，倡导各方携手合作，共同攻克回收难题。
2023 年，《新能源汽车动力电池综合利用管理办法（征求意见稿）》在原有汽车生产企业回收主体责任的基础上，新增了电池生产企业和梯次利用企业的回收责任，形成了全方位、多层次的回收责任体系，为废旧电池回收工作编织了一张更为严密的 “安全网”。
央视财经频道相关报道截图
在新能源汽车产业迅猛发展的浪潮中，锂电固废问题犹如一座亟待翻越的山峰。尽管前方挑战重重，但我们已看到了希望的曙光。从锂尾矿、锂渣到废旧电池，每一种固废都蕴含着被重新挖掘和利用的潜力，如同沉睡的宝藏等待着被唤醒。
转载请注明：河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室，固废综合利用专家
参考：
吕龙.新能源汽车动力电池的回收与再利用技术研究
方红燕,陈颢.新能源汽车废旧动力电池回收利用体系现状及发展建议
吴丹璐.车用废弃锂电池生意这片蓝海如何打开
张俊丰.锂云母矿废渣资源化技术研究进展
张宏泉等.锂尾矿资源化再利用现状与前景
全球能源互联网发展合作组织.《中国2060年前碳中和研究报告》
工信部.《新能源汽车动力蓄电池回收利用调研报告》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等
《2013-2023年中国锂盐产量和锂盐价格变化》等
原文链接：https://www.kepuchina.cn/article/articleinfobusiness_type=100&classify=0&ar_id=556682
转载自：科普中国
