10月17日出版的《上海科技報》第7版，以“注入中國動能 搶占鋰電回收技術制高點”為題，大篇幅報道了我校時鵬輝教授團隊所研發的“廢舊鋰離子電池預處理一體化設備”項目的技術原理和產業化應用情況。該團隊響應國家戰略需求，依托能源電力領域的技術積淀，成功研發出“廢舊鋰離子電池預處理一體化設備”，首創“廢舊鋰離子電池/電解鋁廢渣協同處理工藝”，這些創新成果均已產業化應用，為破解退役電池處理難題提供了“上電方案”。這是在“重服務、強貢獻”的導向下，我校教師服務國家戰略和經濟社會發展的生動實踐。

報道全文如下：

注入中國動能 搶占鋰電回收技術制高點

——記上海電力大學“廢舊鋰離子電池預處理一體化設備”項目

作者：吳苡婷

在國家“雙碳”戰略引領下，中國新能源產業蓬勃發展，新能源汽車產銷量連續10年全球領跑，2024年產銷量均已超過1200萬輛。然而，新能源產業蓬勃的背后，是動力電池與儲能電池“退役潮”的加速到來。目前，這座“城市礦山”的開發卻面臨雙重困境：一方面，電池型號雜、狀態亂（剩余容量從20%到80%不等），傳統拆解方式需先放電再處理，不僅耗時耗力（單組放電耗時超2小時），更因電池內部短路風險導致燃爆事故頻發（2023年全國電池回收企業安全事故中，60%源于預處理環節）；另一方面，小散亂回收模式盛行，資源回收率不足30%，重金屬（鈷、鎳、錳）滲漏污染土壤水源，每年造成大量經濟損失，資源循環與生態安全的矛盾亟待破解。

上海電力大學時鵬輝教授團隊響應國家戰略需求，依托能源電力領域的技術積淀，成功研發出“廢舊鋰離子電池預處理一體化設備”“廢舊鋰離子電池/電解鋁廢渣協同處理工藝”等，為破解退役電池處理難題提供了“中國方案”。該項目上月登陸第25屆中國國際工業博覽會高校展區。

改良傳統工藝，“零污染”實現“吃干榨盡”

2013年，時鵬輝來到上海電力大學工作。當年，上海市出臺了新能源汽車專用牌照鼓勵政策，上海電力大學也正響應國家能源轉型需求，開展以新能源為基礎的新型電力系統構建研究。在東華大學攻讀博士期間，時鵬輝曾跟隨導師進行電子廢棄物資源化回收處理工藝技術的研究和應用。因此，他將科研方向聚焦于廢舊鋰離子電池資源化回收處理工藝技術的研發，特別是針對預處理階段存在的工藝設備不成熟、效率低、能耗高等問題，設計并制作了廢舊鋰離子電池預處理一體化設備。

“廢舊鋰離子電池預處理主要有四大難點：一是安全風險高，殘留電量易短路起火，電解液揮發有毒氣體，高壓結構操作不當有危險；二是電池結構復雜，圓柱、方形、軟包等類型差異大，無統一標準，拆解設備難兼容；三是材料分離難，破碎后活性物質、金屬箔、隔膜等混在一起，細顆粒和輕質組分不好分開；四是環保與成本壓力大，會產生粉塵、廢氣、廢水，處理成本高，經濟性不足。”時鵬輝介紹說。

此次展示的設備經歷了8000小時不間斷的廢鋰離子電池回收處理工藝驗證，全程實現“零故障”。其最大亮點在于對破碎、熱解、廢棄物處理三大環節的優化。時鵬輝解釋說，在電池破碎方面，過去因安全問題需提前放電，產生的廢水處理難度大。現在，團隊通過高壓脈沖破碎技術實現帶電狀態下的安全解離，將放電時間從2小時縮短至5分鐘，徹底消除燃爆隱患。在熱解過程中，團隊改進工藝，可選擇電、氣或電磁加熱。他們選擇搭載電磁感應熱解模塊，能精準控制熱解溫度（±5℃），使有機物分解率達99.8%，氟化物、磷化物等有害氣體生成量降低85%。此外，在廢物處理上，采用“急冷+活性炭吸附+催化氧化”組合工藝，成功解決了有毒有害氣體的排放問題，二噁英排放濃度只有國標的十分之一，真正在“零污染”情況下完成“吃干榨盡”。

“在整個處理過程中，我們還解決了廢棄物中氟元素對設備的腐蝕問題。經過連續8000小時的運行試驗，所有設備依舊如新，沒有產生腐蝕。”時鵬輝說。

降低回收成本，打造“協同回收”創新模式

在電解鋁的生產過程中，為提升電流效率、降低能耗，通常會加入氟化鋁、冰晶石等物質，并添加氟化鋰及氯化物以優化電解質特性。這些含鋰氟化鹽的使用，產生了含鋰電解鋁廢渣。這類廢渣產量約占電解鋁總產量的1%，而鋰含量約為1%~2.7%。其回收與廢舊鋰電池回收存在工藝協同的可能性。

目前，廢舊鋰電池回收價格波動很大。為降低回收成本，時鵬輝團隊倡導并實踐了廢舊鋰離子電池與電解鋁廢渣的協同處理，取得了良好效果。

“兩套處理工藝中過去就有很多工序是重疊的。一些處理廢舊鋰離子電池時產生的物質過去是累贅，但放到電解鋁廢渣處理工藝中，卻成了‘寶貝’；而處理電解鋁廢渣產生的副產物，又可以變成處理廢舊鋰離子電池的原材料。”時鵬輝說，“根據我們測算，兩種廢物協同處理，整體回收成本可下降40%以上。”

目前，廢舊鋰離子電池預處理一體化設備已在山東臨沂、湖北荊州等新能源產業集群實現商業化運營，并與頭部企業合作構建了“回收-再生-應用”閉環系統。

提前技術布局，服務未來新能源回收巨量需求

據中國汽車工程學會預測，2025年我國動力蓄電池退役量將突破120萬噸，2030年更將攀升至300萬噸級，儲能電池退役規模亦將同步增長至50萬噸以上。

2023年，歐盟出臺《新電池法》，對全球鋰電回收行業提出了更高標準，包括設置生產者責任延伸制度、設定廢舊便攜式和輕型交通工具電池收集率目標，要求鋰回收率2027年達到50%、2031年達到80%，鈷、銅、鉛和鎳回收率2027年達到90%、2031年達到95%。同時，法規還新增了再生材料使用比例、可拆卸性和替換性、有害物質限值、電化學性能和耐久性、安全性等指標。今年3月，國務院發布《健全新能源汽車動力電池回收利用體系行動方案》，提出要全面提升動力電池回收利用能力，著力打通堵點卡點，構建規范、安全高效的回收利用體系，運用數字化技術加強動力電池全生命周期流向監測，實現生產、銷售、拆解、利用全程可追溯。同時，要加快制定修訂動力電池綠色設計、產品碳足跡核算等相關標準，以標準引領帶動回收利用。

“目前我們所做的各項科研工作，都在為五年后的動力電池與儲能電池‘退役潮’做準備，也期待未來能參與國際競爭。”時鵬輝表示，“憑借智能化（數字孿生控制）、低碳化（低排放、低能耗）、規模化（萬噸級產線）的技術優勢，我們研發的廢舊鋰離子電池預處理一體化設備有望成為中國搶占鋰電回收制高點的核心裝備之一，希望未來該設備能為全球新能源產業可持續發展注入‘中國動能’。”