近年来,随着我国新能源汽车产业化步伐的加快,在动力电池研发、产量攀升的同时,动力电池回收及再利用成为下一个产业风口。动力电池梯次回收利用技术对于资源集约、环境保护、提高动力电池全生命周期的使用价值都具有重大意义。
电池回收利用是一场技术的竞争,专利作为技术研发信息的重要来源,在电池回收利用领域也同样发挥着重要的作用。
纵观全球,该领域专利布局最多集中在材料回收方面,包括正极材料回收、尤其有价金属元素的回收方面;工艺类专利通过产品与方法结合,专利保护体现在该工艺回收的产品或者使用的装置上面,侵权更易识别。
日本企业在该领域起步比较早,住友金属、JX、丰田等早期布局了一定数量的专利,中国在该领域比较晚,但是发展迅速。
专利的数量不代表专利的质量,从专利数量来看,中国已经追赶上来,但是核心的专利还是掌握在国外企业:住友、丰田等,国内申请人应该注重专利的质量,提高行业统治力。
由于该领域的一个重要企业——丰田,在电池回收利用领域已经建立了完整模式,所以接下来我们重点从丰田的电池回收利用体系、专利布局、技术发展路线等方面进行分析。
丰田的电池拆解再处理循环体系
01 建立回收站
02 对回收电池进行评估
回收以后需要对电池进行评估,对达到使用寿命需要退役的电池,通过丰田电池回收中心来进行退役电池的统一收集,建立了完善的电池收集网络,对收集到的退役电池,通过对电池特性的诊断,分为三类进行处理
03 进入维修体系
对电池进行充放电试验和相关信息的读取,如电池整体状况良好,只是个别单体到达使用寿命,则对这些单体更换后重新组装电池包,可以作为置换电池重新应用于汽车上。
04 梯次利用
通过检测,如果回收电池还剩余规定容量,则可以进行梯次利用,应用于分布式储能电池系统,微电网等。
05 电池的拆解处理
对于完全丧失再利用价值的电池,则对电池进行拆解和化学处理,完全回收镍、钴等金属,利用生产新的电池,实现循环利用,拆解同一规格电池的处理方式有差异。
丰田如何进行专利保护
1、早期专利布局集中在材料回收方面,包括正极材料回收,尤其有价金属元素的回收方面,电池拆解工艺类专利。2010年开始延伸到对使用的装置保护
2、针对固态电池回收已经展开了布局
3、除了在本土日本布局专利,其次在中国也有一定数量的专利布局
丰田技术发展路线
丰田的技术路线主要是湿法工艺和高温冶炼工艺。早期专利以湿法工艺为主,但近两年其工艺手段逐渐多样化,例如通过反复低温充电工序来实现锂的回收。
针对核心工艺进行专利详细解读
01 CN100530813C 锂电池处理方法
在从上述分离步骤得到的锂溶液中分离草酸成分以后,通过向该锂溶液提供二氧化碳气体和/碳酸来沉淀碳酸锂,回收的锂元素。另外,通过采用如上所述的不含任何碱金属元素的材料(二氧化碳气体等)沉淀碳酸锂,可以得到其中混入很少除锂以外的碱金属元素的碳酸锂。该高纯度碳酸锂具有优良的各种用途的再利用性。例如,该碳酸锂作为锂电池用材料(正极活性材料等的制造原料)是有利的。
02 JP2014122369A 一种用于回收金属氧化物的方法
将无水氯化钙装入反应容器中,并将反应容器在略高与氯化钙在772 的熔点的温度下加热并搅拌,以使氯化钙处于熔融状态。当cacl2熔融时,将从锂离子电池中分离出的LiCo02加热和搅拌的同时添加到熔融盐中,以保持氯化钙的熔融状态。之后,将金属Ca添加到熔融盐中,并且进行还原反应。