10月17日出版的《上海科技报》第7版，以“注入中国动能 抢占锂电回收技术制高点”为题，大篇幅报道了我校时鹏辉教授团队所研发的“废旧锂离子电池预处理一体化设备”项目的技术原理和产业化应用情况。该团队响应国家战略需求，依托能源电力领域的技术积淀，成功研发出“废旧锂离子电池预处理一体化设备”，首创“废旧锂离子电池/电解铝废渣协同处理工艺”，这些创新成果均已产业化应用，为破解退役电池处理难题提供了“上电方案”。这是在“重服务、强贡献”的导向下，我校教师服务国家战略和经济社会发展的生动实践。
报道全文如下：
注入中国动能 抢占锂电回收技术制高点
——记上海电力大学“废旧锂离子电池预处理一体化设备”项目
作者：吴苡婷
在国家“双碳”战略引领下，中国新能源产业蓬勃发展，新能源汽车产销量连续10年全球领跑，2024年产销量均已超过1200万辆。然而，新能源产业蓬勃的背后，是动力电池与储能电池“退役潮”的加速到来。目前，这座“城市矿山”的开发却面临双重困境：一方面，电池型号杂、状态乱（剩余容量从20%到80%不等），传统拆解方式需先放电再处理，不仅耗时耗力（单组放电耗时超2小时），更因电池内部短路风险导致燃爆事故频发（2023年全国电池回收企业安全事故中，60%源于预处理环节）；另一方面，小散乱回收模式盛行，资源回收率不足30%，重金属（钴、镍、锰）渗漏污染土壤水源，每年造成大量经济损失，资源循环与生态安全的矛盾亟待破解。
上海电力大学时鹏辉教授团队响应国家战略需求，依托能源电力领域的技术积淀，成功研发出“废旧锂离子电池预处理一体化设备”“废旧锂离子电池/电解铝废渣协同处理工艺”等，为破解退役电池处理难题提供了“中国方案”。该项目上月登陆第25届中国国际工业博览会高校展区。
改良传统工艺，“零污染”实现“吃干榨尽”
2013年，时鹏辉来到上海电力大学工作。当年，上海市出台了新能源汽车专用牌照鼓励政策，上海电力大学也正响应国家能源转型需求，开展以新能源为基础的新型电力系统构建研究。在东华大学攻读博士期间，时鹏辉曾跟随导师进行电子废弃物资源化回收处理工艺技术的研究和应用。因此，他将科研方向聚焦于废旧锂离子电池资源化回收处理工艺技术的研发，特别是针对预处理阶段存在的工艺设备不成熟、效率低、能耗高等问题，设计并制作了废旧锂离子电池预处理一体化设备。
“废旧锂离子电池预处理主要有四大难点：一是安全风险高，残留电量易短路起火，电解液挥发有毒气体，高压结构操作不当有危险；二是电池结构复杂，圆柱、方形、软包等类型差异大，无统一标准，拆解设备难兼容；三是材料分离难，破碎后活性物质、金属箔、隔膜等混在一起，细颗粒和轻质组分不好分开；四是环保与成本压力大，会产生粉尘、废气、废水，处理成本高，经济性不足。”时鹏辉介绍说。
此次展示的设备经历了8000小时不间断的废锂离子电池回收处理工艺验证，全程实现“零故障”。其最大亮点在于对破碎、热解、废弃物处理三大环节的优化。时鹏辉解释说，在电池破碎方面，过去因安全问题需提前放电，产生的废水处理难度大。现在，团队通过高压脉冲破碎技术实现带电状态下的安全解离，将放电时间从2小时缩短至5分钟，彻底消除燃爆隐患。在热解过程中，团队改进工艺，可选择电、气或电磁加热。他们选择搭载电磁感应热解模块，能精准控制热解温度（±5℃），使有机物分解率达99.8%，氟化物、磷化物等有害气体生成量降低85%。此外，在废物处理上，采用“急冷+活性炭吸附+催化氧化”组合工艺，成功解决了有毒有害气体的排放问题，二噁英排放浓度只有国标的十分之一，真正在“零污染”情况下完成“吃干榨尽”。
“在整个处理过程中，我们还解决了废弃物中氟元素对设备的腐蚀问题。经过连续8000小时的运行试验，所有设备依旧如新，没有产生腐蚀。”时鹏辉说。
降低回收成本，打造“协同回收”创新模式
在电解铝的生产过程中，为提升电流效率、降低能耗，通常会加入氟化铝、冰晶石等物质，并添加氟化锂及氯化物以优化电解质特性。这些含锂氟化盐的使用，产生了含锂电解铝废渣。这类废渣产量约占电解铝总产量的1%，而锂含量约为1%~2.7%。其回收与废旧锂电池回收存在工艺协同的可能性。
目前，废旧锂电池回收价格波动很大。为降低回收成本，时鹏辉团队倡导并实践了废旧锂离子电池与电解铝废渣的协同处理，取得了良好效果。
“两套处理工艺中过去就有很多工序是重叠的。一些处理废旧锂离子电池时产生的物质过去是累赘，但放到电解铝废渣处理工艺中，却成了‘宝贝’；而处理电解铝废渣产生的副产物，又可以变成处理废旧锂离子电池的原材料。”时鹏辉说，“根据我们测算，两种废物协同处理，整体回收成本可下降40%以上。”
目前，废旧锂离子电池预处理一体化设备已在山东临沂、湖北荆州等新能源产业集群实现商业化运营，并与头部企业合作构建了“回收-再生-应用”闭环系统。
提前技术布局，服务未来新能源回收巨量需求
据中国汽车工程学会预测，2025年我国动力蓄电池退役量将突破120万吨，2030年更将攀升至300万吨级，储能电池退役规模亦将同步增长至50万吨以上。
2023年，欧盟出台《新电池法》，对全球锂电回收行业提出了更高标准，包括设置生产者责任延伸制度、设定废旧便携式和轻型交通工具电池收集率目标，要求锂回收率2027年达到50%、2031年达到80%，钴、铜、铅和镍回收率2027年达到90%、2031年达到95%。同时，法规还新增了再生材料使用比例、可拆卸性和替换性、有害物质限值、电化学性能和耐久性、安全性等指标。今年3月，国务院发布《健全新能源汽车动力电池回收利用体系行动方案》，提出要全面提升动力电池回收利用能力，着力打通堵点卡点，构建规范、安全高效的回收利用体系，运用数字化技术加强动力电池全生命周期流向监测，实现生产、销售、拆解、利用全程可追溯。同时，要加快制定修订动力电池绿色设计、产品碳足迹核算等相关标准，以标准引领带动回收利用。
“目前我们所做的各项科研工作，都在为五年后的动力电池与储能电池‘退役潮’做准备，也期待未来能参与国际竞争。”时鹏辉表示，“凭借智能化（数字孪生控制）、低碳化（低排放、低能耗）、规模化（万吨级产线）的技术优势，我们研发的废旧锂离子电池预处理一体化设备有望成为中国抢占锂电回收制高点的核心装备之一，希望未来该设备能为全球新能源产业可持续发展注入‘中国动能’。”
