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一、大连化物所团队提出一步法电池回收工艺,极大提高电池回收效率,实现向下...

大连化物所团队提出的一步法电池回收工艺极大提高了电池回收效率，并实现了向下一代储能电池的转变。该工艺由大连物理化学研究所的陈忠伟院士及其团队设计提出。陈忠伟是加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士，并在44岁时成为加拿大最年轻的两院院士。他在电化学和能源领域有着深厚的学术背景，曾担任加拿大滑铁卢大学清洁能源先进材料实验室主任和电化学能源中心主任。2023年，陈忠伟全职回国并加盟大连物理化学研究所，随后与国内团队共同研发出了一步法电池回收工艺。一步法电池回收工艺的核心优势在于其高附加值和环保性。该工艺选用了更加环保的有机酸作为萃取剂，不仅显著提高了电池回收效率，还降低了回收成本。通过一步法，能够将退役回收的正极材料中的高价金属元素（如镍、钴等）有效浸出并回收，进而作为原料通过一步法开展共沉淀过程，再生成为全新的正极材料。这些再生材料可被用于下一代低成本、高安全的钠离子电池中，实现了向下一代储能电池的转变。该工艺对于解决我国镍和钴资源依赖进口的问题具有重要意义。我国90%以上的镍和钴资源依靠进口，而废旧锂电池中蕴含这些高价金属元素。通过一步法电池回收工艺，可以有效回收并利用这些资源，减少对进口的依赖。此外，该工艺还为钠离子电池的商业化铺平了道路。随着碳酸锂价格的上涨，钠离子电池的优势不断凸显。以钠为原料的氯化钠价格远低于碳酸锂，同时钠离子电池在安全性和低温性能上也表现出更高的优势。通过回收退役的锂离子电池正极材料，并将其转化为低成本的钠离子电池正极材料，该工艺大大降低了储能电池的成本。该团队的研究还基于宏大的新能源背景。随着全球电动汽车销量的快速增长，退役动力电池的数量也在不断增加。然而，动力电池回收环节的规范化回收率较低，无法满足即将到来的新能源汽车大规模集中退役潮。因此，动力电池回收难题急需得到解决。该团队通过一步法电池回收工艺，为动力电池的可持续回收提供了有效的解决方案。为了验证一步法电池回收工艺的可行性，该团队还开展了大量的实验和分析。他们建立了一整套生命周期分析模型和经济技术分析模型，对动力电池技术和电池回收技术从原材料冶金到电池报废回收的全生命周期进行了模拟分析。结果显示，一步法电池回收工艺在效率和成本上均优于习惯的三步法回收工艺。回收再生动力电池不仅能降低制造新电池的成本，还能大幅减少电池生命周期内的碳排放。这有助于推动绿色低碳发展，实现可持续发展目标。未来，该团队将持续关注退役动力电池的可持续回收，从电池设计、电池破碎分离和正极材料再生三个方面开展工作，以进一步提升回收效率和推动电池回收行业的可持续发展。

二、造势了半年的特斯拉电池日都带来了哪些黑科技?

造势了大半年后，马斯克所说的“特斯拉历史上最激动人心的一天”——特斯拉电池日终于来了！这也是特斯拉首次专门针对电池技术举办发布会。在发布会中，最大的重头戏是特斯拉发布了全新的“4680”型电池，如果电池设计、电池工厂、正极材料、负极材料、整车电池一体化这5部分创新都能兑现的话，新电池的续航能力将能够提升54%，成本会下降56%。不得不说，这是个非常了不起的成就。“4860”电池登场电池电芯设计：无极耳电?在过去的几年中，特斯拉与松下一起，完成了一次创新，那就是将18650电池升级到了21700电池，在升级的过程中，电池的能量密度增了约50%，续航能力也大幅提升。这一次的创新，特斯拉带来了46800电池，无极耳电池。无极耳电?目前的电池结构中，电流必须流经极耳才能到达电池单元外部的连接器。但是，当电流必须一直沿着阴极或阳极流到极耳并流出电池单元时，电阻也会随着距离的增加而相应提高。除此之外，由于极耳是额外的零件，因此增加了制造成本。相比习惯的电池结构，无极耳电池的制造过程会更加的简易，也会进一步减少电阻。当然了最大的优势是它不但能够提升16%的续航能力，还能将成本降低14%。没有了极耳，生产效率会变得更高，而且电池可以做到比较大，这款新电池的直径是46mm，高度是80mm，单电芯容量是之前的5倍。特斯拉的工程师通过对单元中现有箔片进行“激光图案化

”，形成了电池的带状螺旋，这样的结构缩短了50mm的电气路径长度，从而减少了离子传导的距离，这样的结构有利于电池工作散热与减少能量损耗。通过对电池外形设计的改变，就能将每千瓦时的成本降低14%。4860电?正极材料：减少对钴的使用在新电池中，正极材料部门将会消除对钴的使用，转而依赖镍。这样做的好处是能够将成本降低12%。其实这不难理解，从金属角度讲，镍的能量密度最高、成本反而最低，所以要用越来越多的镍代替钴。它们的作用是让电池结构拥有足够的稳固性，钴能做到这一点，同样镍也能做到。在储能方面，特斯拉旗下的车辆中，需要长循环的可以使用铁锂电池、2/3镍和1/3锰，应用于主要的乘用车，而对于质量敏感的皮卡和卡车可以用高镍电池。为了降低成本，特斯拉还准备在美国建立正极材料工厂，这样一来可以减少80%的运输成本，此外特斯拉还会布局上游资源和电池回收，进一步降低成本，拉拉杂杂的这些如果全部实现的话，在这一个环节中，成本就可以下降12%。关于负极材料：硅负极在负极技术方面，高能量密度的动力电池一直面临着负极材料体积变化的问题，这一问题可能会导致负极材料颗粒破裂、绝缘层扩散与SEI膜变薄等隐患，每一项都会影响电池的寿命与性能，且这些问题在硅基负极上体现得更加明显。为解决这些问题，特斯拉通过将离子传导的高分子化合物集成，形成了高强度的分子网络，生产了更加稳固的负极材料。马斯克表示，特斯拉用非常高弹性的材料抑制了硅基负极材料的膨胀，达到提升电池续航20%的目的。在这一基础上，其负极生产成本能够达到1.2美元/kWh,在这个环节中成本可以下降5%。整车电池一体化：减重10%?续航提升14%据马斯克介绍，特斯拉未来还将推动汽车车身一体化的设计，在整车集成方面，特斯拉采取了去模组的设计，这将会减少370过个电池的组件。在新的电池包设计中，使用更好的方式粘合，使得电池结构更加紧凑。电池与车身更好的结合，可以将电池组减重10%，这可能会带来14%续航能力的增加。在这个环节中，特斯拉可以实现降低7%的成本。电池工厂和产能上面我们简易介绍了全新电池的黑科技，厉害是厉害，但是特斯拉得把它完完全全的生产出来才能兑现开篇所说的结果。不过特斯拉在这方面确实不是空口白说，它在2019年收购的?Maxwell，有着深厚的技术积累和众多的专利技术。据说，新电池已经开始在一家工厂生产，一年的时间就能够达到10千兆瓦时的产能。特斯拉还表示仅需?1?条新生产线，设计产能就高达?20GWh，并且可以提供7倍的产线输出。电池工厂除此之外，生产出来的电池需要确保充好电才能装车交付，特斯拉同时还设计了全新的充电设施，号称可以减少86%?的队列成本，75%?的碳足迹。所有这些设施加持下，新的生长线产量是过去的（2018?年?gigafactory）?6.6?倍，同时每?GWh?生产成本能够减少?75%，每?GWh?碳足迹仅有?1/10。我们把范围放大到10年以后，特斯拉的计划是?2022?年达到?100GWh?的电池产能，2030?年达到?3TWh，这雄心壮志绝非一般人能有。对于此次特斯拉发布的全新电池技术，我们也找到了业内主流电池研发的工程师进行了咨询。而从电池技术的专业角度来看，46800电池颠覆了目前锂电池的设计，并且综合了锂电池和超级电容器两者的优势，加之取消了习惯的极耳设计，随着内阻降低，电池在工作时的发热量也会减少，其电池的安全性能会再度提升。不过圆柱形电池对pack成组工艺要求很高，这是特斯拉将要面对的一个重要考验。对于特斯拉最新发布的电池技术能否被复制的问题，工程师的回答也相对保守，他表示短时间内应该不会有厂家会去复制和模仿特斯拉的电池方案，因为特斯拉的电池方案有其特殊性，可能应用在他们自己的产品上还可以，短时间很难应用到其他家产品当中，至于特斯拉的电池方案是否会改变现有动力电池技术方向，工程师表示从目前来看还很难说。纵观整个特斯拉电池日，特斯拉提出的全新电池解决方案，是从电芯设计、正/负极材料、电池工厂乃至车辆整合全流程降低电池生产成本，同时进一步提升了电池的性能。相关数据统计，在一系列电池技术的革新之后，特斯拉动力电池的成本将会控制在100美元/kWh上下，而相比于其他几家动力电

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