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技术护航电动汽车发展 世界难题一朝解锁(三)

2017-02-07 15:32:16       来源:中国网

访动力电池资源化环保回收技术新领军者——发明家王武生

随着特斯拉在中国市场的声名鹊起,诸多世界名车也纷纷进驻中国市场,近年来,中国的新能源汽车技术突飞猛进,纯电动汽车越来越受到消费者的认可。2015年,我国新能源汽车保有量已超过100万辆,明年将达到200万辆,位居世界首位。今年前4个月,我国新能源汽车累计产销分别达到9.44万辆和9.05万辆,同比分别增长126.8%和131.1%。然而快速发展的背后也隐藏着重大危机。这种危机主要表现在目前世界上还没有真正的环保回收技术,更重要的是废旧动力电池会随时发生燃烧和爆炸,如果不能及时回收会对广大人民的生命和财产带来巨大威胁。正因为如此,2016年6月16日,中德两国领导人就落实中德合作开发动力电池回收技术签署《关于开展动力电池回收利用领域合作的谅解备忘录》,加强了“中德动力电池回收利用项目联合工作组”的工作。

为了更好的确保动力电池资源化环保回收,实干发明家王武生组建了一批强大的技术团队,经过不懈的努力探索,研究出动力电池资源化环保回收技术。为了更好的了解动力电池资源化环保回收技术,我们采访了王武生教授。

▲上图为王武生教授就环保发明接受媒体专访

记者:王教授,请问您研究动力电池回收的初衷是什么?

王武生:我们大力发展电动车产业,一方面是为了节省能源,另一方面则是为了环保。近年来雾霾已经越来越重了,其中主要的原因就是汽车尾气的排放。如果我们不能解决动力电池的环保回收问题,电动汽车的快速发展不仅不能解决目前空气污染问题,反而会造成比雾霾更加严重的空气污染。最可怕的是废旧动力电池随时会发生燃烧和爆炸,我们称这个为“不定时的炸弹”!

记者:为什么说电动汽车会带来更加严重的空气污染呢?

王武生:因为目前世界上还没有能够环保回收汽车动力电池的技术,即使按照我国的国家标准如《通信用锂离子电池的回收处理要求GB/T22425-2008》进行回收,仍然是采用焚烧的方法,在焚烧处理过程中,不仅会产生氟化氢等巨毒气体,而且还会有重金属的污染以及废水、废渣等。虽然北京可以将报废的电池运到其它地区,如廊坊去处理,但大气是相通的,廊坊的污染也会影响到北京。氟化氢的毒性远比现在的雾霾大得多:雾霾是影响健康,而氟化氢是要命!你看,我的牙齿就是做试验后中毒脱掉的。

记者: 嗯,理解了,那又为什么说报废的电池是“不定时的定时炸弹”呢?真的有这么可怕吗?

王武生:当然可怕!根据调查显示,电池引发的汽车爆炸和燃烧是现有汽车的十倍。而且电池一旦燃烧起来,火势迅猛,极难控制。各路新闻也不止一次报道,因电动车起火造成的人员重大伤亡事故。2016年11月9日是全国第26个消防日,当天,CCTV《焦点访谈》播放了题目为《电动车:火灾新成因》的特别节目中就有报道:消防总队仅用一个电动自行车的动力电池就毁掉了一栋六层楼房。一个仅几公斤的电动自行车电池就有这么大的威力,你可以想象一个重量达几百公斤的汽车动力电池的破坏力有多大!这绝不是危言耸听。

记者: 一直以来,我们都以为只要采用电动汽车的出行方式就可以减轻雾霾,电动汽车也越来越受到市场认可,按照目前的发展规划,未来十年后将达到千万辆,那岂不是有千万个的“炸弹”在威胁着我们的安全?

王武生:事实远不止这个数量!虽然电动汽车可以用十年以上,但目前的电池使用寿命其实只有三年左右,也就是说一部车将产生二到三个废电池,报废电池的总数量会达到二到三千万个,总重量将在一千五百万吨左右,也就意味着我们将生活在这么多的“炸弹”威胁之中!

记者:真是太可怕了!

王武生:打个比方说,如果有一家从事电池更换业务的4S店,如果没有及时地将更换下来的报废电池处理掉,一旦废电池燃烧、爆炸,整个店就全部报废了!不仅如此,还很有可能殃及周边商家。

记者:那“中德动力电池回收利用项目联合工作组”解决了电池回收这个难题了么?

王武生:目前应该还没有取得任何实质性的突破!去年6月16日德国国家领导人到中国访问时专门与中国国家领导人洽谈过关于加强电动车电池回收的合作,如果取得突破一定会有相关报道的。实际上,其它发达国家如美国、日本、瑞士等,也没有取得任何实质性的技术突破!这也是我们为什么称之为世界性技术难题的原因。

记者: 你的发明技术能解决这些世界性难题吗?

王武生:当然!

记者: 能具体说说你的发明内容吗?

王武生:我的发明简单概括地说就是:环保化、资源化、工业化和效益化。

记者: 前面我们聊到,废电池在处理中会产生很多有毒气体,你的发明是如何解决这个问题,体现“环保化”的呢?

王武生:我们都知道,目前世界上都是采用化学方法进行回收,这就不可避免的会发生化学反应,也就必然会产生废水、废气、废渣等污染。而我们的发明,完全打破了这样的原始设定,采用的是纯物理方法,不需要添加任何化学药品,而是通过机械手段实现回收利用,在整个回收过程中,不产生废气、废水和废渣!这在世界环保史上是从来没有的,可以说是世界上最先进的技术。

记者:那这个 “资源化”如何理解呢?

王武生:“资源化”就是将其中有价值的材料变成资源重新利用。目前我们对其中的有效资源的回收率已经超过98%以上。因为电池中所使用的材料是非常稀少的,如锂,就是不可再生资源,而探明的锂资源只能满足市场需求量的5%左右,未来95%都要依靠回收。其实很多国家如日本的矿业集团,早在十多年以前就开始进行锂的回收研发。如果我们不能解决资源回收的问题,未来电动汽车的发展将受到材料资源的制约。

记者: 那什么是“效益化”呢?

王武生:我们说的“效益化”是指整个回收过程是可以产生效益的,具体地说,就是所需的回收成本只有回收有价值材料的20%左右,假如回收价值一万元的材料,那花费大概在2000元左右。而在美国、日本等国家,回收报废动力电池成本已经超过了制造新电池的成本。我个人认为很多环保技术不能得到应用,最关键原因就是没有实现效益化。企业是要赚钱的,只有通过技术手段解决了效益化问题,环保技术才能真正发挥作用。

记者: 那你说的“工业化”又该作何理解呢?

王武生:“工业化”是表示我们以上所说的技术都是已经实现了工业规模化生产,已经不是停留在实验室阶段了。如果还停留在实验室阶段,没有规模化,那也就谈不上实际的意义。

记者:听你讲了这么多,我相信这一定是一个历史上的突破,因为你从根本上就改变了现有的电池回收方向,把化学回收变为了物理回收,你是怎么想到这样的一个改变呢?

王武生:前面我们讲到,现有的化学回收技术,是必然会产生废气、废水和废渣的,其实不仅如此,它还会使其中的一部分宝贵的材料变成废弃物,资源转化率下降。当然,同样由于化学药品非常昂贵,成本必然上升,无法实现效益化。这一系列的问题都是由于从开始就走上了一条错误的路线,结果必然是产生新的污染,浪费宝贵的资源,导致回收成本上升。于是我们就完全发放弃了这样的一条路线,改为物理方法。用物理方法处理,就不用添加任何化学药品,没有化学药品就不会发生化学反应;不发生化学反应就不会产生新的污染;同时有用的材料就不会浪费,回收率得到显著提高,由于物理方法成本低,效益自然高,这其实就是一个良性互动的过程。

记者:你可以详细的跟我们说说你的这个物理回收技术么?

王武生:可以。首先是机械破碎,我解决了破碎过程中燃烧爆炸的世界性难题,破碎过程安全高效。其次,利用比重分离法,将正负极放入我特制的液体中,正极上浮负极下沉,实现两者的物理分离,分离率可以达到99.9%以上。然后,通过机械分离的作用将电极材料与集注体分离,整个分离过程完全是机械化处理,电极材料与集流体没有受到破坏,回收率高达99.5%以上。反观现有的化学回收方法,先是焚烧,然后用碱进行铝箔的溶解,焚烧和溶解的过程必然产生废气、废水和废渣,最可惜的是,其中宝贵的铝箔资源也被变成了废水、废渣;然后用酸进行溶解,将其中的铜箔及其中的电极材料变成混合金属盐,将宝贵的铜等材料变成了与镍、锂、锰、铁等金属的混合盐;由于混合盐难以分离,虽然采用了萃取技术,但回收率低,最后将其中部分宝贵的铜、镍、锂等金属变成了一钱不值的废渣,造成新的重金属污染,同时还排出大量的重金属废水。

记者:我相信你的发明一定可以迅速地解决我国电动汽车的后续问题。

王武生:不可能!

记者: 为什么?

王武生:因为我国的相关管理部分并没有将废旧锂离子电池纳入危险废物的管理目录。换句话说就是没有对废弃电池进行强制管理,你想扔就扔想丢就丢,没有法律的约束,而在许多国家随便丢弃电池是违法的。

记者:为什么不纳入危险废物呢?按照危险废物的标准,只要排放气体污染或爆炸、燃烧中一项就属于危险废物,如废旧线路板比锂离子电池安全多了,都被纳入了危险废物!

王武生:这也是我特别不理解的事!国家领导非常重视但没有在相关管理部门里得到落实。

记者:那你觉得国家应如何对废旧锂离子电池的危险问题进行规范呢?

王武生:第一,应该从法律上进行规范,如将其纳入危险废物目录;第二,采取谁获利谁负责。如哪个企业生产的电动汽车就归哪个企业负责回收,如果不具备回收能力的企业就取消生产资格。第三,将其中的拆解部分归口到消防管理部门,如从事电池更换的企业将其归口到消防管理,以4S店为例,如不具备安全回收废旧电池的能力和相关专用设备就取消其更换电池的资质,其更换行为视为违法。我衷心地希望相关管理部门能做到防患于未然,不要等到事故发生后再进行所谓的“亡羊补牢”,因为失去的生命是补不回来的!

最后,王武生说,我国的新能源汽车飞速发展,很多人看到了发展的美好前景,却忽略了背后隐藏的巨大隐患,希望这项发明,可以真正投入使用。只有我们将背后的隐患解决掉,才能推进我国的新能源汽车行业健康发展。

▲上图为发明家王武生教授正在观察废旧电池电极材料与集流体分离状态

根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》预计,2020年中国新能源汽车将达到500万辆,而动力电池将会出现一个报废的高峰,将产生120万-170万吨的报废量。然而截止目前,我国对于动力电池的处理仍然没有一个完善合理的机制和政策,甚至整个行业在处理和报废环节的预算也是杯水车薪。

在这种现状下,王武生教授和他的团队研究出来的动力电池资源化环保回收技术势必起着里程碑的作用,我们希望在国家和社会各界的共同努力下,王教授的动力电池资源化环保回收技术能真正走向工业规模化,我们相信在不久的将来王教授和他的技术能真正从源头上解决动力电池的回收问题!为我国的新能源汽车事业助力。

技术背景:

2016年6月16日,中德两国领导人就中德合作开发动力电池回收技术签署《关于开展动力电池回收利用领域合作的谅解备忘录》,并成立中德联合开发动力电池技术合作小组之后,发明家王武生动力电池零污染工业化回收新技术获得成功并申请国家发明专利。

连线人物:

王武生,华东理工大学机械与动力工程学院教授;2005年《汽车制造与修理》教授级高级工程师;国家汽车标准委员会车身分标委员会委员;上海奇谋能源技术有限公司总经理;上海市第四届创造发明奖;松江区第二届拔尖人才;上海市领军后备人才;上海市松江区市民最喜爱的“我们松江人”获奖人。

王武生在长期的创造过程中取得了丰富的科技创新成果,共取得了几百项发明,获得了国家知识产权局颁发的四十多项发明专利证书和四项美国专利。其中,发明的《WFY-1汽车碰撞模拟台车》,改变了利用线性变量叠加合成非线性曲线的传统方式,采用直接利用金属管的变形吸能的原理,实现了波形再现,真正实现了自主开发, 打破了德国、美国在此技术领域的垄断,被中国汽车认证中心、国家汽车监督检验中心(上海)等采用,列为上海市高新技术成果转化项目,获上海市第四届创造发明专利三等奖。《限荷预紧式安全带》的发明,打破了美国专利技术垄断,填补国内空白,它采用限力式安全带大幅度提高了乘员的安全性,被中国奇瑞汽车公司、江淮汽车公司等采用,被列为上海专利二次开发项目。作为全国汽车标准化技术委员会会员,参与了多项国家标准的制定,如《汽车安全带标准》、《汽车安全气囊标准》并且主持起草《车辆前下部防护装置》的国家标准,是上海市第一次自主负责起草和制定的汽车行业的国家标准。针对高原战士缺氧及部分边远地区的小型医院缺少医用氧气的状况,开发了《家庭实用、车用小型电解制氧机》,获得第十届全国发明银奖,据此发明制造的产品获第十届全国发明新技术产品金奖。《安全带紧急锁止试验台》试验装置原来一直依赖进口,每台进口需19万马克,经过对比试验,该产品完全达到国外同类产品的性能,操作更为简单,填补了国内空白,价格仅需人民币20万元,已被中国汽车产品认证、解放军总装备部定远试验场、602直升机研究所采用。 除了在发明中取得了丰富的成果外还发表论文十多篇,其中在国家一级期刊共发表了具有创新理念和独特见解的论文6篇。(颜辉)