近幾年，隨著鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛，其生產(chǎn)回收帶來的環(huán)保問題也日益嚴(yán)峻。日前，GRST公司宣稱他們開發(fā)出了全球首個(gè)基于水性技術(shù)的環(huán)保鋰離子電池。

據(jù)GRST總經(jīng)理盧志德先生介紹，GRST是一家香港創(chuàng)新綠色科技公司，這家2015年正式成立的公司開發(fā)了一種水性制造及回收電池技術(shù)WATMAR3——WATMAR3是指WAT（水性）、MA（制造）和R3（回收、再生、重用）——并運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)了全球首個(gè)真正環(huán)保鋰離子電池“ebatte”，ebatte通過專門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并使用更高耐熱性的隔膜材料（高于攝氏250度），令其使用壽命也比現(xiàn)有市場同類（使用相同電極材料）電池高出達(dá)30%。

GRST總經(jīng)理盧志德：我們開發(fā)出了全球首個(gè)基于水性技術(shù)的環(huán)保鋰離子電池

那么WATMAR3究竟是怎么樣的一種工藝？據(jù)GRST技術(shù)總監(jiān)王然石先生介紹，鋰離子電池重要由五個(gè)結(jié)構(gòu)組成：集流體（銅箔鋁箔）、正負(fù)電極（活性材料LMO、LFp、NMC/石墨、硅）、電解液（讓鋰離子游動DMC/EMC或凝膠聚合物）、防止短路的隔膜（聚合物），以及外殼結(jié)構(gòu)。鋰離子電池特性的重要差別就是所謂正負(fù)極的活性材料的體系不同。WATMAR3的水性環(huán)保工藝，是在電池生產(chǎn)過程之中，完全使用水對材料進(jìn)行一個(gè)加工處理，達(dá)到一個(gè)環(huán)保的效果。整個(gè)過程之中不使用傳統(tǒng)的工藝中所用的有機(jī)溶劑，即所謂的NMp體系，配合含氟的聚合物pVDF。傳統(tǒng)工藝中，水性生產(chǎn)多用于負(fù)極材料，GRST是第一家實(shí)現(xiàn)正負(fù)極材料都使用水性工藝來生產(chǎn)的廠家。

WATMAR3生產(chǎn)工藝流程配圖

WATMAR3生產(chǎn)工藝和傳統(tǒng)工藝的比較

基于這種工藝的鋰離子電池，其回收處理的工藝也完全環(huán)?；?。當(dāng)前業(yè)內(nèi)電池回收普遍采用強(qiáng)酸或燃燒的方法處理，WATMAR3的電池回收技術(shù)是以水作為GRST舊電池的溶解物，可有效回收達(dá)99%以上的金屬和達(dá)95%用于生產(chǎn)鋰離子電池的有價(jià)值電極材料。為了最大限度地節(jié)約和保護(hù)資源，回收后的材料則會被二次利用于生產(chǎn)新的鋰離子電池。例如，循環(huán)再生的正極材料具有可達(dá)99%的效能，并能通過WATMAR3電池制造技術(shù)重新應(yīng)用于生產(chǎn)鋰離子電池。通過這種閉環(huán)式獨(dú)立可持續(xù)的電池制造和回收流程，廠減少了廢物堆填、節(jié)省了能源和金屬等原材料，同時(shí)也減少了二氧化碳及其他有害氣體的排放，并且降低了對鋰礦開采的需求。

WATMAR3回收工藝流程配圖

WATMAR3回收工藝和傳統(tǒng)工藝的比較

關(guān)于鋰電子而言，除了環(huán)保，電池性能也是最重要的，在過去幾年，ebatte進(jìn)行了很多不同的認(rèn)證測試，通過了車規(guī)級動力鋰電池強(qiáng)檢安全測試，船規(guī)級安全測試，南非和歐盟的礦用產(chǎn)品電池的認(rèn)證，以及在移動設(shè)備的消費(fèi)電子產(chǎn)品安全測試。“ebatte通過了針刺和10V過充安全測試，”王然石說，“其壽命預(yù)期儲能系統(tǒng)(ESS)超過5000次循環(huán)，容量保持率大于80%，關(guān)于電動汽車(EV)超過3000次循環(huán)，容量保持率超過80%，關(guān)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品和電動工具，則是1000-1500次循環(huán)，容量保持率超過80%。此外，ebatte可在較大溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充電/放電。

雖然，WATMAR3技術(shù)有很好的環(huán)保表現(xiàn)，不過要讓現(xiàn)有的以有機(jī)溶劑工藝為主的大廠們采用，意味著他們要調(diào)整現(xiàn)有的設(shè)備和物料采購體系，這是GRST必須面對的問題。但假如把這種改變的成本放在整個(gè)制造體系中去看，WATMAR3還是具有明顯的成本優(yōu)勢的——畢竟有機(jī)溶劑這塊的生產(chǎn)和回收設(shè)備、物料及耗電都可以省掉?！凹词刮覀兊暮献骰锇檫x擇從頭開始并更換所有設(shè)備，我們發(fā)現(xiàn)這與傳統(tǒng)制造生產(chǎn)技術(shù)相比，他們?nèi)匀荒芄?jié)省可達(dá)30%的設(shè)備成本?！蓖跞皇f，“由于此技術(shù)能更加省電（減少消耗的能源可達(dá)50%），因此也能降低整體成本約8%?！?/p>

WATMAR3回收技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的比較

盧志德表示，GRST的意涵是綠色環(huán)保Green、可再生資源Renewable、可持續(xù)發(fā)展Sustainable和應(yīng)用技術(shù)Technology，“WATMAR3同時(shí)有助于把成本和修改現(xiàn)有設(shè)備的需求降至最低?！?/p>

據(jù)悉，GRST已就WATMAR3技術(shù)申請了99份專利，其中7份已經(jīng)獲得授權(quán)，有2份正在授權(quán)。目前GRST的ebatte電池已經(jīng)有小批量的生產(chǎn)和供貨，已經(jīng)應(yīng)用在光伏直流電器儲能和礦用照明產(chǎn)品（煤礦安全認(rèn)證門檻很高）的導(dǎo)入期試用。在產(chǎn)品上，重要是三元鋰離子電池，但該工藝也同時(shí)適用于高安全性、低溫要求的錳酸鋰體系，以及特定領(lǐng)域的磷酸鐵鋰離子電池。而順德廠做為基地，重要用來進(jìn)行電池生產(chǎn)過程的演示、測試，以及回收驗(yàn)證。