中圖分類(lèi)號(hào)：U463.63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20250101

Abstract：Improper handing of thepower bateries of New Vnergyvehicle（NEV） throughoutthe life cycle will cause environment pollution and waste of resources.This paperdiscusses the current status of environmental protection technology for NEV power battry in termsofcurrent materialsselection，recovery systems and policysupport.Italso exploresthedevelopmentdirectionofpower batery environmental protection technologyfrom 3aspectsof innovationof materials，upgrading of recovery systems and follow-up of support policies.

Keywords：Newenergy，Powerbutteries，Environmentalprotection

1前言

新能源汽車(chē)?yán)秒姵靥峁﹦?dòng)力，相比傳統(tǒng)燃油汽車(chē)，具有多方面的優(yōu)勢(shì)]。特別是在環(huán)境保護(hù)方面，新能源汽車(chē)行駛中不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、氮氧化物等污染物，可顯著改善空氣質(zhì)量，即使考慮到電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用不可再生或可再生能源充電，其全生命周期的碳排放仍低于燃油汽車(chē)。新能源汽車(chē)可從多種途徑獲取電能，可顯著擺脫對(duì)石油的依賴。目前，世界各國(guó)陸續(xù)頒布了一系列扶持政策，大力推進(jìn)新能源汽車(chē)發(fā)展2。但隨著新能源汽車(chē)報(bào)廢時(shí)限的高峰期到來(lái)，會(huì)有大量電池退役，若電池回收處理不當(dāng)，會(huì)給全球環(huán)境帶來(lái)極大危害，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，新能源汽車(chē)電池環(huán)保技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。本文從材料選擇與創(chuàng)新、回收體系現(xiàn)狀與未來(lái)政策驅(qū)動(dòng)的可能性探討了新能源汽車(chē)動(dòng)力電池環(huán)保技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

2.1材料選擇

目前，量產(chǎn)的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池主要有鋰離子電池和鈉離子電池。

2.1.1 鋰離子電池

鋰離子電池通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間的往復(fù)嵌人、脫出實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，其能量密度較高、循環(huán)壽命較長(zhǎng)、自放電率較低，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的電池種類(lèi)，主要類(lèi)型如下：

a.磷酸鐵鋰電池 Δ[LiFeP0₄ ，LFP）具有環(huán)保性和低成本的特性，是當(dāng)前主流動(dòng)力電池之一4，其材料體系涵蓋正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及其他輔助材料。

磷酸鐵鋰電池正極材料中包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰，其中無(wú)鈷、鎳等高價(jià)金屬，主要原料為鐵、磷；導(dǎo)電劑常用材料為炭黑、炭納米管、石墨烯；粘結(jié)劑大致分為3種，傳統(tǒng)材料為聚偏二氟乙烯，需要搭配有毒溶劑N-甲基吡咯烷酮（N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP），水性粘結(jié)劑和生物基粘結(jié)劑可以作為環(huán)保替代方案。

主流負(fù)極材料有3種，一是石墨類(lèi)材料，主要通過(guò)人造或開(kāi)采獲得，石墨開(kāi)采會(huì)破壞植被，不利于環(huán)保，石墨的再生是值得關(guān)注的方向；二是未來(lái)可能成為主流的硅基材料；三是硬碳，由椰子殼等生物質(zhì)經(jīng)碳化形成。

電解液材料主要由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑構(gòu)成。主流鋰鹽為六氟磷酸鋰，但其易水解生成氟化氫（有毒），可替換為雙氟磺酰亞胺鋰。碳酸乙烯酯（EthyleneCarbonate，EC）、碳酸二甲酯（DimethylCarbonate，DMC）、碳酸甲乙酯（EthylMethylCarbonate，EMC）是有機(jī)溶劑的常規(guī)組合，不易揮發(fā)的離子液體電解液是其可能的發(fā)展方向。添加劑主要根據(jù)電池需要達(dá)到的功能進(jìn)行添加，種類(lèi)多樣。

隔膜主要由帶或不帶涂層的聚烯烴類(lèi)組成，生物基隔膜和固態(tài)電解質(zhì)膜是未來(lái)創(chuàng)新的方向。

b.三元鋰電池（Ni-Co-Mn/Ni-Co-Al，NCM/NCA）的材料體系涵蓋正極、負(fù)極、電解液、隔膜以及其他輔助材料，與磷酸鐵鋰電池的核心差異點(diǎn)為正極材料，其正極材料為三元活性物質(zhì)，鎳鉆錳酸鋰中含有鈷和鎳，造成環(huán)保問(wèn)題的概率更高，鎳鈷鋁酸鋰同樣存在環(huán)保問(wèn)題5。其他材料與磷酸鐵鋰電池類(lèi)似。

c.錳酸鋰電池（ LiMn₂O₄ ，LMO）正極材料中的活性物質(zhì)為三維尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰，錳資源豐富，成本低廉，但錳酸鋰電池的容量較低，作為動(dòng)力電池會(huì)造成車(chē)輛續(xù)駛里程偏低，且錳在循環(huán)中衰減更為突出。

錳酸鋰電池負(fù)極材料除石墨類(lèi)外，還可使用鈦酸鋰（LithiumTitaniumOxide，LTO），可應(yīng)用于高安全需求領(lǐng)域（如新能源公交車(chē)）。

2.1.2 鈉離子電池

鈉離子電池能量密度較低，但原料資源豐富、環(huán)境友好、成本低廉，是鋰離子電池的重要補(bǔ)充技術(shù)，其材料體系與鋰電池類(lèi)似，且基于鈉離子的特性進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。

鈉離子電池正極材料可使用層狀氧化物（Na_xMO₂） ），磷酸鹽類(lèi)、硫酸鹽類(lèi)聚陰離子化合物，普魯士藍(lán)類(lèi)化合物。

電解質(zhì)材料有以鈉鹽為代表的液態(tài)電解質(zhì)，也有以氧化物、硫化物為代表的固態(tài)電解質(zhì)。

負(fù)極材料、隔膜材料與鋰離子電池類(lèi)似。

綜合以上電池的材料利用情況，總結(jié)如表1所示的環(huán)保清單。

2.2 動(dòng)力電池回收體系的現(xiàn)狀

在動(dòng)力電池回收技術(shù)方面，主流回收工藝有濕法冶金、火法冶金、物理分選法以及直接修復(fù)法[]。

濕法冶金通過(guò)酸/堿溶液來(lái)萃取鋰、鈷、鎳等金屬，回收率極高，但對(duì)廢水、廢氣的處理難度大，成本高。

火法冶金通過(guò)高溫熔煉進(jìn)行合金分離，可用于處理混合電池，但能耗高、鋰損失大。

物理分選法直接通過(guò)物理方式對(duì)電池進(jìn)行破碎、篩分和磁選，低碳低成本，但分選純度低，后續(xù)需要精煉。

直接修復(fù)法通過(guò)補(bǔ)鋰和熱處理進(jìn)行正極的再生，碳排放低，但僅能用于磷酸鐵鋰等化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的材料。

表2為電池回收的主流工藝及在環(huán)境保護(hù)方面的情況。

2.3動(dòng)力電池相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)

目前，全球主要國(guó)家均有相關(guān)政策規(guī)范動(dòng)力電池的回收。中國(guó)由工信部、科技部、環(huán)保部、交通運(yùn)輸部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、能源局等于2018年聯(lián)合印發(fā)《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理辦法》，要求車(chē)企承擔(dān)回收主體責(zé)任，并要求2025年回收率不低于 95% 、再生材料利用率高于 20% 啟用“白名單\"制度，已公示4批近百家合規(guī)回收企業(yè)。歐盟于2023年發(fā)布《新電池法規(guī)》，要求

2030年電池含再生鉆 12% 以上、再生鋰 4% 以上，設(shè)立電池護(hù)照，可全生命周期溯源，高碳足跡電池將面臨額外的關(guān)稅。美國(guó)各州自行立法，實(shí)施《通脹削減法案》，提供 30% 的稅收抵免，鼓勵(lì)本土回收。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)、外均有電池回收的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如UL1974-2023-11《再利用或再制造電池的安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》，旨在為回收利用或重新制造電池的評(píng)估提供安全要求。GB/T34015—2017《車(chē)用動(dòng)力電池回收利用余能檢測(cè)》適用于車(chē)用廢舊鋰離子動(dòng)力蓄電池和金屬氫化物鎳動(dòng)力蓄電池單體、模塊的余能檢測(cè)，該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施有利于促進(jìn)退役動(dòng)力電池梯級(jí)利用的發(fā)展。GB/T39224—2020《廢舊電池回收技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了廢舊電池回收的總體要求、收集要求、分揀要求、運(yùn)輸要求和貯存要求，適用于廢舊電池回收的全過(guò)程。

3動(dòng)力電池環(huán)保技術(shù)發(fā)展方向

3.1材料選擇

根據(jù)對(duì)目前使用材料的性能、環(huán)保程度的分析，進(jìn)一步探討未來(lái)動(dòng)力電池的材料選擇。

在技術(shù)層面，可尋找綠色環(huán)保、能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、可再生利用率高的源材料，推動(dòng)固態(tài)電池、鈉離子電池的研發(fā)，在研發(fā)過(guò)程中考慮生產(chǎn)、使用、回收環(huán)節(jié)的環(huán)保性，多利用生物質(zhì)、可再生資源作為電池材料[10]

3.1.1 固態(tài)電池

固態(tài)電池尚未實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)量產(chǎn)，但相較于液態(tài)鋰電池，其通過(guò)材料的革新解決了液態(tài)電池的安全與能量密度的瓶頸，具有超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，其在電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域的潛力巨大。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，如氧化物、硫化物、聚合物等替代液態(tài)電解液。正極材料除升級(jí)了傳統(tǒng)鋰離子正極外，還有新型高容量正極材料，如硫正極、富鋰錳基正極。負(fù)極材料以石墨、鈦酸鋰作為過(guò)渡方案，此外還有硅基、錫基等合金類(lèi)的負(fù)極材料，最終可能會(huì)采用鋰金屬負(fù)極。固態(tài)電池材料向無(wú)毒化發(fā)展，無(wú)六氟磷酸鋰、碳酸酯溶劑等有毒物質(zhì)，可直接拆解分離，回收更簡(jiǎn)單。采用了干法電極工藝，省去溶劑回收步驟，可顯著降低能耗[1]

3.1.2 大型生物電池

生物電池利用生物材料或生物過(guò)程實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，依賴生物分子、微生物或酶催化反應(yīng)產(chǎn)生電能，可減少甚至無(wú)需使用金屬材料，非常環(huán)保，但目前能量密度較低，常用于小型設(shè)備。

未來(lái)可嘗試在生物學(xué)和材料科學(xué)中尋求交叉突破，制造大型的可提供高能量密度的生物電池作為新能源汽車(chē)動(dòng)力電池。

3.2動(dòng)力電池回收的發(fā)展方向

通過(guò)分析動(dòng)力電池回收現(xiàn)狀，找到其不足，在此基礎(chǔ)上考慮產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式的創(chuàng)新。

動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)鏈主要有3大回收主體：一是主機(jī)廠，主機(jī)廠可對(duì)整車(chē)包括動(dòng)力電池進(jìn)行全生命周期管理，開(kāi)發(fā)電池租賃業(yè)務(wù)，促進(jìn)報(bào)廢電池回收；二是電池廠商，我國(guó)電池大型生產(chǎn)企業(yè)寧德時(shí)代實(shí)施生產(chǎn)、使用、回收、再生的閉環(huán)管理模式;三是第三方回收商，以盈利為目的進(jìn)行動(dòng)力電池回收，但若材料價(jià)格下跌、收益率降低則會(huì)影響第三方回收商的回收積極性。

主機(jī)廠可建立電池共享數(shù)據(jù)庫(kù)，基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)電池全生命周期進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)電池生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)透明化與協(xié)同優(yōu)化。

電池廠商可推動(dòng)干法、生物冶金的規(guī)?；瘧?yīng)用，降低回收過(guò)程中的碳排放，提高各類(lèi)資源的再生效率。對(duì)當(dāng)前主流回收工藝分析可知，對(duì)同一類(lèi)型、同一型號(hào)的動(dòng)力電池集中回收，其經(jīng)濟(jì)性和回收率遠(yuǎn)大于混合電池回收?？焖贉?zhǔn)確地進(jìn)行電池分類(lèi)可提高回收效能。可利用AI進(jìn)行智能分選，通過(guò)深度學(xué)習(xí)識(shí)別電池型號(hào)，快速對(duì)電池進(jìn)行分類(lèi)，提高拆解效率。液態(tài)電池拆解會(huì)伴隨有毒有害物的揮發(fā)，利用機(jī)器人進(jìn)行拆解可降低人工成本和有害物質(zhì)對(duì)人體的傷害?；厥展に嚨膭?chuàng)新方面，采用生物冶金，利用微生物浸出金屬，過(guò)程中無(wú)有害氣體排放，有利于環(huán)保，是新興的技術(shù)路線。干法回收通過(guò)物理分離配合低溫?zé)崽幚恚岣攮h(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。石墨再生通過(guò)對(duì)負(fù)極石墨進(jìn)行再生修復(fù)，提高石墨利用率，電解液采用化學(xué)或物理方法萃取回收，對(duì)材料進(jìn)行高值化的利用。未來(lái)純固態(tài)電池可直接拆解分離，沒(méi)有溶劑回收步驟。

針對(duì)第三方回收商，可通過(guò)政策與市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈整合、商業(yè)模式創(chuàng)新。主機(jī)廠、電池廠商、回收商可組成聯(lián)盟，建立系統(tǒng)化、規(guī)?；幕厥罩行?，建立電池銀行，通過(guò)租賃模式租金回收，利用區(qū)塊鏈溯源手段，跟蹤電池全生命周期[12]。

3.3動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)的政策驅(qū)動(dòng)

通過(guò)整理分析當(dāng)前全球主要國(guó)家和地區(qū)的相關(guān)政策發(fā)現(xiàn)，政策會(huì)在全局層面驅(qū)動(dòng)電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但當(dāng)前各國(guó)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)差異較大，很難實(shí)現(xiàn)跨國(guó)回收。占比最大的磷酸鐵鋰電池因其回收的經(jīng)濟(jì)性低，急需技術(shù)創(chuàng)新。自動(dòng)化拆解、材料再生屬于衍生領(lǐng)域，技術(shù)人才缺口較大。

在政策層面，未來(lái)可通過(guò)強(qiáng)制規(guī)定提高再生材料在電池中的使用比例，通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)用戶返還報(bào)廢電池，比如參與電池回收可獲補(bǔ)貼。對(duì)退役電池回收企業(yè)進(jìn)行稅收優(yōu)惠，提煉再生材料可減免相關(guān)的稅收。中國(guó)將于2026年7月1日實(shí)施GB38031—2025《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池安全要求》，標(biāo)志著中國(guó)對(duì)動(dòng)力電池安全進(jìn)人“零容忍”時(shí)代，對(duì)材料選擇和應(yīng)用提出了更嚴(yán)苛的要求。歐盟將于2027年實(shí)施“電池護(hù)照”，要求披露回收材料比例。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大和全球?qū)Νh(huán)保的持續(xù)倡導(dǎo)，將有更多的相關(guān)政策出臺(tái)規(guī)范動(dòng)力電池的環(huán)保技術(shù)。

4結(jié)束語(yǔ)

新能源汽車(chē)動(dòng)力電池環(huán)保技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新能源車(chē)輛綠色發(fā)展必要技術(shù)，與材料創(chuàng)新、回收體系的升級(jí)以及政策驅(qū)動(dòng)的適時(shí)調(diào)整密不可分。開(kāi)展對(duì)材料、回收體系的研究，倡導(dǎo)政策的出臺(tái)或?qū)閯?dòng)力電池環(huán)保技術(shù)提供更直接的發(fā)展方向。

選擇低污染、高能量密度的電池材料，建設(shè)健全回收體系，出臺(tái)利好政策引導(dǎo)、規(guī)范電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展會(huì)將動(dòng)力電池推向更高的發(fā)展軌道。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃興林，黃朝志，丁運(yùn)虎，等.新能源動(dòng)力電池殼環(huán)保無(wú)鉻鈍化工藝[J].電鍍與涂飾，2022，41（21）：1531-1534.

[2]楊俊峰，余躍，王曦.新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用進(jìn)展、挑戰(zhàn)和建議[J].綠色礦冶，2023，39（2）：11-13+18.

[3]杜世龍，郝瀚.退役動(dòng)力電池回收的經(jīng)濟(jì)性分析[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2025，16（1）：86-96.

[4]明星，李國(guó)梁，楊荔，等.甘肅省廢鉛蓄動(dòng)力電池處理現(xiàn)狀及管理對(duì)策研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2025，43（1）：110-112.

[5]李飛虎.基于演化博弈模型的地方政府動(dòng)力電池回收策略研究——以贛州市為例[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2025（4）： 245-248.

[6]蔡彩茵，劉素怡，張倩.新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收的標(biāo)準(zhǔn)化研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2024（2）：116-123.

[7]曹韞緯，薛儉.“雙碳\"背景下動(dòng)力電池企業(yè)綠色供應(yīng)鏈管理[J].大眾投資指南，2024（35）：95-97.

[8]王天雅，宋端梅，賀文智，等.廢棄動(dòng)力鋰電池回收再利用技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].上海節(jié)能，2019（10）：814-820.

[9]新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用調(diào)研報(bào)告（簡(jiǎn)介）[J].資源再生，2019（2）：47-49.

[10]新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用調(diào)研報(bào)告[J].廣西節(jié)能，2019（1）：22-23.

[11]王彩娟，朱相歡.車(chē)用動(dòng)力電池回收利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].電池工業(yè)，2020，24（4）：211-215.

[12]劉周佳.基于多羧基有機(jī)配體的MOF材料設(shè)計(jì)、改進(jìn)及其儲(chǔ)鋰性能研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2022.