技術(shù)無疑是這場變革最重要的推動(dòng)力量之一，而技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力，則來自于那些不懈追求與探索的人們。
鈦媒體APP 推出「產(chǎn)業(yè)觀察」系列紀(jì)錄片，第一個(gè)系列「動(dòng)力中國」將用“科普+故事”的方式，以技術(shù)變革為切入，聚焦中國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈，挖掘產(chǎn)業(yè)鏈背后的“動(dòng)力之源”。
我們希望通過對(duì)“鹽湖提鋰、動(dòng)力電池的制造和應(yīng)用、動(dòng)力電池回收”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上重要企業(yè)的深度探訪，結(jié)合核心生產(chǎn)和研發(fā)人員的一手講述，來描繪一幅幅這樣的場景：
在鹽湖之濱，人們對(duì)自然懷抱的已不再是“征服”的渴望，而是與自然“共舞”的感恩；（點(diǎn)擊觀看第一集）
……
在報(bào)廢電池回收產(chǎn)線上，人工智能和機(jī)器人正在成為產(chǎn)業(yè)工人最可靠的“同事”……
每一粒鹽晶都蘊(yùn)藏著無盡的能量，每一塊電池都記錄著時(shí)代的脈搏。身處這條復(fù)雜產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)的人，不僅是這場變革的見證者，更是這場變革的引領(lǐng)者和塑造者。
讓我們一起走進(jìn)這場敘事，走近這些引領(lǐng)者和塑造者們。
2014年到2023年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)10年全球第一，分別從7.85萬輛和7.48萬輛增長至959萬輛和950萬輛，增長超過120倍。
截至2023年，中國動(dòng)力電池裝車量在全球占比已超60%。
按照動(dòng)力電池5～8年的使用壽命來計(jì)算，中國動(dòng)力電池退役高峰即將到來，這將給全社會(huì)帶來巨大挑戰(zhàn)。
1
如果處置不當(dāng)，電池中的鋰、鎳、鈷、錳等重金屬將會(huì)滲入土壤和水源污染環(huán)境，并通過食物鏈危害人體健康；電解液中的六氟磷酸鋰等有害物質(zhì)在空氣中容易水解產(chǎn)生氟化氫等有毒氣體；電池外殼和隔膜，都可能成為白色污染源。
但從資源利用的角度來看，鋰、鎳、鈷等均為稀缺資源，可以說動(dòng)力電池是不折不扣的“城市礦山”。
USGS（美國地質(zhì)勘探局）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國鈷資源儲(chǔ)量僅為全球1.13%，鎳資源儲(chǔ)量僅為3.0%，鋰礦資源儲(chǔ)量僅為7.1%，但中國對(duì)鈷、鋰、鎳的使用數(shù)量均超過全球使用量的50%以上。
鋰、鎳、鈷的城市礦山循環(huán)利用之路是中國新能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑。
「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察紀(jì)錄片」第一季「動(dòng)力中國」第二集，我們來到格林美股份有限公司的動(dòng)力電池回收產(chǎn)線，來看看動(dòng)力電池如何在這里延續(xù)生命周期、重獲新生。
人工精細(xì)拆解：一個(gè)電池包要拆300多個(gè)螺絲
動(dòng)力電池容量衰減到80％之后，就要進(jìn)行回收處理。
回收方式包括梯次利用和資源再生：梯次利用是指將廢舊電池包拆解、檢測后，再將電芯重新組合并投入降級(jí)使用；資源再生是指通過拆解、破碎和冶煉，回收電池中的鋰、鎳、鈷等金屬資源。
工人正在拆解動(dòng)力電池包。
工人正在拆解動(dòng)力電池包。
拆解電池包，是動(dòng)力電池回收的第一步。
格林美武漢城市礦山低碳產(chǎn)業(yè)園的退役動(dòng)力電池包人工拆解線上，工人們正在拆解一批從新能源出廠測試車輛上退役下來的動(dòng)力電池包。
這批電池包每個(gè)重400公斤、由10個(gè)模組組成，每個(gè)電池包上都遍布了300多顆螺絲。因?yàn)橐獙?duì)所有電子元器件進(jìn)行再利用，所以工人們要對(duì)電池包進(jìn)行精細(xì)拆解。
“螺絲太多，線束太復(fù)雜，平均算下來，一名工人一天只能拆解2到3個(gè)電池包。”格林中央研究院武漢綠色產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院院長宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹。
市場上不同品牌和型號(hào)的動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)各異，每款新的電池包到來，拆解工人都要針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。
“手工拆解是行業(yè)目前的主流拆解方式，效率不高，而且很辛苦。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，“拆解線上的產(chǎn)業(yè)工人以60、70后為主，80后90后都在減少，00后就基本沒有了，將來的用工也會(huì)是一個(gè)嚴(yán)峻的問題。”
為了應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池退役高峰的到來，格林美在幾年前就開始布局智能化拆解裝備的研發(fā)，希望能讓“機(jī)器人”和“人工智能”去替代產(chǎn)線上那些工作相對(duì)繁重的崗位。
柔性智能拆解系統(tǒng)：機(jī)器人來打螺絲、搬電池
在格林美綠色產(chǎn)業(yè)武漢創(chuàng)新研究院數(shù)字化技術(shù)與裝備研究實(shí)驗(yàn)室，宋華偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打造的“退役動(dòng)力電池柔性智能拆解系統(tǒng)”已經(jīng)成型。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)室由“數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)”、“多機(jī)器人協(xié)同拆解實(shí)驗(yàn)臺(tái)”和“模組搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)”三大模塊組成。
通過人工智能、機(jī)器視覺等技術(shù)對(duì)大量電池包、電池模組、螺絲等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、標(biāo)定和訓(xùn)練，技術(shù)團(tuán)隊(duì)想要訓(xùn)練出一個(gè)能兼容不同品牌和型號(hào)電池包的柔性智能拆解模型，從而讓機(jī)器人自我學(xué)習(xí)、自我決策，完成拆螺絲、拆模組、搬模組等一系列工作。
“我們建立了底層數(shù)據(jù)庫，比如市面上主流電池包上出現(xiàn)的螺絲，我們基本上都采集到了。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，廢舊電池包工況各異，上面的螺絲也會(huì)呈現(xiàn)出不同狀況，比如生銹、傾斜、扭曲等等，所以一種型號(hào)的螺絲“至少要采集1萬張以上的圖片。”
在“多機(jī)器人協(xié)同拆解實(shí)驗(yàn)臺(tái)”上，兩個(gè)機(jī)械臂正在“打螺絲”——協(xié)同拆解一個(gè)電池包的上蓋。
機(jī)械臂背后有一套柔順控制系統(tǒng)，通過多重視覺識(shí)別，它可以根據(jù)電池包上螺絲的不同角度和姿態(tài)來調(diào)節(jié)自己“觸手”——也就是末端執(zhí)行器的作業(yè)角度和力度來拆解螺絲。
電池包的上蓋拆開后，工人處理完線束，機(jī)械臂將繼續(xù)介入，來完成電池包內(nèi)的模組搬運(yùn)。
在“模組搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)”上，一臺(tái)機(jī)械臂正在進(jìn)行模組夾取實(shí)驗(yàn)。“它主要解決的是模組的無序抓取與搬運(yùn)。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，“一個(gè)模組有幾十公斤，人工搬的話勞動(dòng)強(qiáng)度很大。”
宋華偉介紹，截至2023年，格林美第一代年產(chǎn)5萬套電池包柔性智能拆解系統(tǒng)能夠兼容的電池規(guī)格已經(jīng)超過50種，整包拆解效率超過每小時(shí)13件，主要部件無損拆解良品率超過98%，拆解成本較現(xiàn)有國內(nèi)市場主流工藝下降了20%。
進(jìn)一步來看，這套“柔性智能拆解系統(tǒng)”所累積和訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，則更加具有現(xiàn)實(shí)意義。在宋華偉達(dá)的設(shè)想中，“任何一家回收企業(yè)如果需要開發(fā)智能拆解裝備，我們都可以去貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，為整個(gè)行業(yè)服務(wù)。”
梯次利用智能分容：比傳統(tǒng)分容法效率提高500%
模組拆解成單個(gè)電芯后，容量高于20%的電芯就要進(jìn)入梯次利用。在梯次利用之前，最重要的環(huán)節(jié)就是分容，也就是通過檢測確認(rèn)電芯級(jí)別，再將同級(jí)別的電芯進(jìn)行組合，以確保梯次電池包保持一致性和安全性。
傳統(tǒng)的分容方式，一般先通過充放電得到單個(gè)電芯容量，再用儀器測試電芯的電壓、內(nèi)阻，最后結(jié)合測量結(jié)果判斷電芯的分檔級(jí)別。
“這樣大概1個(gè)小時(shí)只能分選出30個(gè)電芯。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，他和團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)的智能分選裝置，可以做到每小時(shí)分選180個(gè)電芯，效率提高了5倍。
這套分選裝置由“機(jī)器人上料”、“檢測”、“機(jī)器人分檔下料”三個(gè)模塊組成。
宋華偉介紹，“檢測”模塊中的“容量預(yù)測系統(tǒng)”是這套裝置的核心，這個(gè)系統(tǒng)能依托技術(shù)團(tuán)隊(duì)采集訓(xùn)練的電芯特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫和模型，快速確認(rèn)電芯級(jí)別。
據(jù)介紹，截至2023年，這套智能分選裝置兼容的電芯種類或規(guī)格已超過24種，無損檢測精度達(dá)超過98%，分選指標(biāo)超過5種，分選檔位超過10檔。
稀有金屬提煉：1噸報(bào)廢電池相當(dāng)于20-30噸原礦
與梯次利用不同，那些完全報(bào)廢、失去梯次價(jià)值的電池，將會(huì)在格林美的荊門園區(qū)破碎打粉，進(jìn)行資源化再生回收處理。
在密封的破碎產(chǎn)線上，報(bào)廢電池經(jīng)過放電、風(fēng)干、拆解、破碎、尾氣處理、電解液收集等工序，被徹底分解為隔膜、銅粉、鋁粉和黑粉等，其中黑粉是關(guān)鍵，它會(huì)進(jìn)入下一步濕法提取工藝去提取鋰、鎳、鈷等稀有金屬。
在這套破碎的工藝流程中，放電階段的電解質(zhì)的研究、預(yù)處理段的破碎分選、熱解段的加熱效率、尾料處理等，都是工藝難點(diǎn)。
以破碎分選為例，不同型號(hào)的電芯同時(shí)進(jìn)入破碎系統(tǒng)，需要系統(tǒng)有較高的兼容性，才能提高分選精度，這背后需要一套高泛化性的破碎模型。
“在混合上料的時(shí)候，物料里面有各種金屬、塑料、PE薄膜等力學(xué)性能不同的物質(zhì)，它們會(huì)對(duì)破碎功率和參數(shù)造成影響。” 宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的智能破碎系統(tǒng)，依托背后的智能破碎模型，可以針對(duì)不同的破碎物料調(diào)整設(shè)備參數(shù)來實(shí)現(xiàn)“高效破碎”。
格林美股份有限公司集團(tuán)副總經(jīng)理、武漢動(dòng)力電池再生技術(shù)有限公司董事長張宇平對(duì)鈦媒體APP介紹，回收1噸退役電池可以產(chǎn)生400～500公斤黑粉，黑粉進(jìn)而能提取200～300公斤鋰、鎳、鈷，而如果從原礦中去開采這200～300公斤金屬資源，可能需要開采20～30噸原礦。
“回收利用既可以緩解整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)關(guān)鍵金屬資源需求，也可以讓行業(yè)更好地?cái)[脫對(duì)原生礦產(chǎn)甚至對(duì)進(jìn)口資源的依賴作用。”張宇平給出了一個(gè)測算數(shù)據(jù)，到2030年，如果能將中國所有退役動(dòng)力電池的金屬合理回收，就可以滿足當(dāng)年動(dòng)力電池制造所需金屬量的50%甚至更高比例。
格林美在2023年年報(bào)中透露，2023年格林美回收拆解動(dòng)力電池27454噸（3.05GWh），占中國退役動(dòng)力電池總量10%以上；2023年碳酸鋰鋰回收產(chǎn)能擴(kuò)容達(dá)10000 噸/年，鋰回收率超95%；2023年回收使用鎳資源超2萬噸，占中國原鎳開采數(shù)量的20%以上；回收使用鈷資源超8000噸，占中國原生鈷開采數(shù)量的350%以上。
在上述財(cái)報(bào)中，格林美還預(yù)測，到2030年該公司動(dòng)力電池回收規(guī)模超過50萬噸，動(dòng)力電池回收業(yè)務(wù)銷售規(guī)模超過100億元。
拆電池的博士后：做機(jī)械是小時(shí)候埋下的種子
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宋華偉是湖北洪湖人，出生于1987年。從本科到博士后，他一直在從事機(jī)械方面的學(xué)習(xí)和研究。
博士階段，他在華中科技大學(xué)“數(shù)字化制造與技術(shù)裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”從事超精密加工與智能裝備研發(fā)；2019年博士畢業(yè)，宋華偉加入格林美博士后工作站，進(jìn)行退役動(dòng)力電池智能裝備的研發(fā)。
宋華偉對(duì)鈦媒體APP表示，回收行業(yè)有很多非標(biāo)化的應(yīng)用場景，很適合智能制造技術(shù)落地，因?yàn)橹悄苤圃旒夹g(shù)的核心是數(shù)據(jù)和場景。
宋華偉回憶，他的父親年輕時(shí)是石化工廠的一名機(jī)械操作工，小時(shí)候他經(jīng)常跟著父親到工廠參觀，父親也會(huì)經(jīng)常跟他講解各類機(jī)械制造工藝，這樣的耳濡目染讓他從小就對(duì)機(jī)械裝備建立了濃厚的興趣。
“從小我就知道車、銑、刨、磨、焊這些，看到制造過程，我覺得非常神奇。”但當(dāng)宋華偉報(bào)考大學(xué)時(shí)，父親建議他不要學(xué)機(jī)械，應(yīng)該去學(xué)計(jì)算機(jī)，“找一份坐辦公室的工作”，因?yàn)闄C(jī)械行業(yè)“下車間太辛苦”。
宋華偉沒有聽從這個(gè)建議，而是選擇了自己感興趣的機(jī)械專業(yè)，“小時(shí)候我的夢想就是搞機(jī)械，做裝備。”
從事回收行業(yè)后，宋華偉經(jīng)常跟父親分享自己的研發(fā)工作：“父親也認(rèn)為回收行業(yè)非常有前景，所以他對(duì)我現(xiàn)在從事的工作也非常滿意。”
“我告訴他，我們給機(jī)器賦予了靈魂，機(jī)器能夠自主學(xué)習(xí)、自主決策，他剛開始聽說，也感到非常詫異，機(jī)器竟然能像人一樣去思考，雖然他不懂具體的技術(shù)，但他也是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械人，解釋一下的話，他就很快理解了。”
隨著新能源汽車動(dòng)力電池報(bào)廢高峰期的到來，宋華偉希望和團(tuán)隊(duì)一起，用新技術(shù)來增加廢物處理量，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保做出自己的貢獻(xiàn)。
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我們希望通過對(duì)“鹽湖提鋰、動(dòng)力電池的制造和應(yīng)用、動(dòng)力電池回收”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上重要企業(yè)的深度探訪，結(jié)合核心生產(chǎn)和研發(fā)人員的一手講述，來描繪一幅幅這樣的場景：
在鹽湖之濱，人們對(duì)自然懷抱的已不再是“征服”的渴望，而是與自然“共舞”的感恩；（點(diǎn)擊觀看第一集）
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在報(bào)廢電池回收產(chǎn)線上，人工智能和機(jī)器人正在成為產(chǎn)業(yè)工人最可靠的“同事”……
每一粒鹽晶都蘊(yùn)藏著無盡的能量，每一塊電池都記錄著時(shí)代的脈搏。身處這條復(fù)雜產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)的人，不僅是這場變革的見證者，更是這場變革的引領(lǐng)者和塑造者。
讓我們一起走進(jìn)這場敘事，走近這些引領(lǐng)者和塑造者們。
2014年到2023年，中國新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)10年全球第一，分別從7.85萬輛和7.48萬輛增長至959萬輛和950萬輛，增長超過120倍。
截至2023年，中國動(dòng)力電池裝車量在全球占比已超60%。
按照動(dòng)力電池5～8年的使用壽命來計(jì)算，中國動(dòng)力電池退役高峰即將到來，這將給全社會(huì)帶來巨大挑戰(zhàn)。
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如果處置不當(dāng)，電池中的鋰、鎳、鈷、錳等重金屬將會(huì)滲入土壤和水源污染環(huán)境，并通過食物鏈危害人體健康；電解液中的六氟磷酸鋰等有害物質(zhì)在空氣中容易水解產(chǎn)生氟化氫等有毒氣體；電池外殼和隔膜，都可能成為白色污染源。
但從資源利用的角度來看，鋰、鎳、鈷等均為稀缺資源，可以說動(dòng)力電池是不折不扣的“城市礦山”。
USGS（美國地質(zhì)勘探局）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國鈷資源儲(chǔ)量僅為全球1.13%，鎳資源儲(chǔ)量僅為3.0%，鋰礦資源儲(chǔ)量僅為7.1%，但中國對(duì)鈷、鋰、鎳的使用數(shù)量均超過全球使用量的50%以上。
鋰、鎳、鈷的城市礦山循環(huán)利用之路是中國新能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑。
「鈦媒體APP產(chǎn)業(yè)觀察紀(jì)錄片」第一季「動(dòng)力中國」第二集，我們來到格林美股份有限公司的動(dòng)力電池回收產(chǎn)線，來看看動(dòng)力電池如何在這里延續(xù)生命周期、重獲新生。
人工精細(xì)拆解：一個(gè)電池包要拆300多個(gè)螺絲
動(dòng)力電池容量衰減到80％之后，就要進(jìn)行回收處理。
回收方式包括梯次利用和資源再生：梯次利用是指將廢舊電池包拆解、檢測后，再將電芯重新組合并投入降級(jí)使用；資源再生是指通過拆解、破碎和冶煉，回收電池中的鋰、鎳、鈷等金屬資源。
工人正在拆解動(dòng)力電池包。
工人正在拆解動(dòng)力電池包。
拆解電池包，是動(dòng)力電池回收的第一步。
格林美武漢城市礦山低碳產(chǎn)業(yè)園的退役動(dòng)力電池包人工拆解線上，工人們正在拆解一批從新能源出廠測試車輛上退役下來的動(dòng)力電池包。
這批電池包每個(gè)重400公斤、由10個(gè)模組組成，每個(gè)電池包上都遍布了300多顆螺絲。因?yàn)橐獙?duì)所有電子元器件進(jìn)行再利用，所以工人們要對(duì)電池包進(jìn)行精細(xì)拆解。
“螺絲太多，線束太復(fù)雜，平均算下來，一名工人一天只能拆解2到3個(gè)電池包。”格林中央研究院武漢綠色產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院院長宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹。
市場上不同品牌和型號(hào)的動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)各異，每款新的電池包到來，拆解工人都要針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。
“手工拆解是行業(yè)目前的主流拆解方式，效率不高，而且很辛苦。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，“拆解線上的產(chǎn)業(yè)工人以60、70后為主，80后90后都在減少，00后就基本沒有了，將來的用工也會(huì)是一個(gè)嚴(yán)峻的問題。”
為了應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池退役高峰的到來，格林美在幾年前就開始布局智能化拆解裝備的研發(fā)，希望能讓“機(jī)器人”和“人工智能”去替代產(chǎn)線上那些工作相對(duì)繁重的崗位。
柔性智能拆解系統(tǒng)：機(jī)器人來打螺絲、搬電池
在格林美綠色產(chǎn)業(yè)武漢創(chuàng)新研究院數(shù)字化技術(shù)與裝備研究實(shí)驗(yàn)室，宋華偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打造的“退役動(dòng)力電池柔性智能拆解系統(tǒng)”已經(jīng)成型。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)室由“數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)臺(tái)”、“多機(jī)器人協(xié)同拆解實(shí)驗(yàn)臺(tái)”和“模組搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)”三大模塊組成。
通過人工智能、機(jī)器視覺等技術(shù)對(duì)大量電池包、電池模組、螺絲等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、標(biāo)定和訓(xùn)練，技術(shù)團(tuán)隊(duì)想要訓(xùn)練出一個(gè)能兼容不同品牌和型號(hào)電池包的柔性智能拆解模型，從而讓機(jī)器人自我學(xué)習(xí)、自我決策，完成拆螺絲、拆模組、搬模組等一系列工作。
“未來不同的電池包來到拆解產(chǎn)線，機(jī)器人就可以直接從后端數(shù)據(jù)庫里面去調(diào)用對(duì)應(yīng)的拆解工藝來拆解，不用再像人工拆解一樣，花時(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹。
“我們建立了底層數(shù)據(jù)庫，比如市面上主流電池包上出現(xiàn)的螺絲，我們基本上都采集到了。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，廢舊電池包工況各異，上面的螺絲也會(huì)呈現(xiàn)出不同狀況，比如生銹、傾斜、扭曲等等，所以一種型號(hào)的螺絲“至少要采集1萬張以上的圖片。”
在“多機(jī)器人協(xié)同拆解實(shí)驗(yàn)臺(tái)”上，兩個(gè)機(jī)械臂正在“打螺絲”——協(xié)同拆解一個(gè)電池包的上蓋。
機(jī)械臂背后有一套柔順控制系統(tǒng)，通過多重視覺識(shí)別，它可以根據(jù)電池包上螺絲的不同角度和姿態(tài)來調(diào)節(jié)自己“觸手”——也就是末端執(zhí)行器的作業(yè)角度和力度來拆解螺絲。
電池包的上蓋拆開后，工人處理完線束，機(jī)械臂將繼續(xù)介入，來完成電池包內(nèi)的模組搬運(yùn)。
在“模組搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)”上，一臺(tái)機(jī)械臂正在進(jìn)行模組夾取實(shí)驗(yàn)。“它主要解決的是模組的無序抓取與搬運(yùn)。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，“一個(gè)模組有幾十公斤，人工搬的話勞動(dòng)強(qiáng)度很大。”
宋華偉介紹，截至2023年，格林美第一代年產(chǎn)5萬套電池包柔性智能拆解系統(tǒng)能夠兼容的電池規(guī)格已經(jīng)超過50種，整包拆解效率超過每小時(shí)13件，主要部件無損拆解良品率超過98%，拆解成本較現(xiàn)有國內(nèi)市場主流工藝下降了20%。
進(jìn)一步來看，這套“柔性智能拆解系統(tǒng)”所累積和訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，則更加具有現(xiàn)實(shí)意義。在宋華偉達(dá)的設(shè)想中，“任何一家回收企業(yè)如果需要開發(fā)智能拆解裝備，我們都可以去貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，為整個(gè)行業(yè)服務(wù)。”
梯次利用智能分容：比傳統(tǒng)分容法效率提高500%
模組拆解成單個(gè)電芯后，容量高于20%的電芯就要進(jìn)入梯次利用。在梯次利用之前，最重要的環(huán)節(jié)就是分容，也就是通過檢測確認(rèn)電芯級(jí)別，再將同級(jí)別的電芯進(jìn)行組合，以確保梯次電池包保持一致性和安全性。
傳統(tǒng)的分容方式，一般先通過充放電得到單個(gè)電芯容量，再用儀器測試電芯的電壓、內(nèi)阻，最后結(jié)合測量結(jié)果判斷電芯的分檔級(jí)別。
“這樣大概1個(gè)小時(shí)只能分選出30個(gè)電芯。”宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，他和團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)的智能分選裝置，可以做到每小時(shí)分選180個(gè)電芯，效率提高了5倍。
這套分選裝置由“機(jī)器人上料”、“檢測”、“機(jī)器人分檔下料”三個(gè)模塊組成。
宋華偉介紹，“檢測”模塊中的“容量預(yù)測系統(tǒng)”是這套裝置的核心，這個(gè)系統(tǒng)能依托技術(shù)團(tuán)隊(duì)采集訓(xùn)練的電芯特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫和模型，快速確認(rèn)電芯級(jí)別。
據(jù)介紹，截至2023年，這套智能分選裝置兼容的電芯種類或規(guī)格已超過24種，無損檢測精度達(dá)超過98%，分選指標(biāo)超過5種，分選檔位超過10檔。
稀有金屬提煉：1噸報(bào)廢電池相當(dāng)于20-30噸原礦
與梯次利用不同，那些完全報(bào)廢、失去梯次價(jià)值的電池，將會(huì)在格林美的荊門園區(qū)破碎打粉，進(jìn)行資源化再生回收處理。
在密封的破碎產(chǎn)線上，報(bào)廢電池經(jīng)過放電、風(fēng)干、拆解、破碎、尾氣處理、電解液收集等工序，被徹底分解為隔膜、銅粉、鋁粉和黑粉等，其中黑粉是關(guān)鍵，它會(huì)進(jìn)入下一步濕法提取工藝去提取鋰、鎳、鈷等稀有金屬。
在這套破碎的工藝流程中，放電階段的電解質(zhì)的研究、預(yù)處理段的破碎分選、熱解段的加熱效率、尾料處理等，都是工藝難點(diǎn)。
以破碎分選為例，不同型號(hào)的電芯同時(shí)進(jìn)入破碎系統(tǒng)，需要系統(tǒng)有較高的兼容性，才能提高分選精度，這背后需要一套高泛化性的破碎模型。
“在混合上料的時(shí)候，物料里面有各種金屬、塑料、PE薄膜等力學(xué)性能不同的物質(zhì)，它們會(huì)對(duì)破碎功率和參數(shù)造成影響。” 宋華偉對(duì)鈦媒體APP介紹，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的智能破碎系統(tǒng)，依托背后的智能破碎模型，可以針對(duì)不同的破碎物料調(diào)整設(shè)備參數(shù)來實(shí)現(xiàn)“高效破碎”。
格林美股份有限公司集團(tuán)副總經(jīng)理、武漢動(dòng)力電池再生技術(shù)有限公司董事長張宇平對(duì)鈦媒體APP介紹，回收1噸退役電池可以產(chǎn)生400～500公斤黑粉，黑粉進(jìn)而能提取200～300公斤鋰、鎳、鈷，而如果從原礦中去開采這200～300公斤金屬資源，可能需要開采20～30噸原礦。
“回收利用既可以緩解整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)關(guān)鍵金屬資源需求，也可以讓行業(yè)更好地?cái)[脫對(duì)原生礦產(chǎn)甚至對(duì)進(jìn)口資源的依賴作用。”張宇平給出了一個(gè)測算數(shù)據(jù)，到2030年，如果能將中國所有退役動(dòng)力電池的金屬合理回收，就可以滿足當(dāng)年動(dòng)力電池制造所需金屬量的50%甚至更高比例。
格林美在2023年年報(bào)中透露，2023年格林美回收拆解動(dòng)力電池27454噸（3.05GWh），占中國退役動(dòng)力電池總量10%以上；2023年碳酸鋰鋰回收產(chǎn)能擴(kuò)容達(dá)10000 噸/年，鋰回收率超95%；2023年回收使用鎳資源超2萬噸，占中國原鎳開采數(shù)量的20%以上；回收使用鈷資源超8000噸，占中國原生鈷開采數(shù)量的350%以上。
在上述財(cái)報(bào)中，格林美還預(yù)測，到2030年該公司動(dòng)力電池回收規(guī)模超過50萬噸，動(dòng)力電池回收業(yè)務(wù)銷售規(guī)模超過100億元。
拆電池的博士后：做機(jī)械是小時(shí)候埋下的種子
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宋華偉是湖北洪湖人，出生于1987年。從本科到博士后，他一直在從事機(jī)械方面的學(xué)習(xí)和研究。
博士階段，他在華中科技大學(xué)“數(shù)字化制造與技術(shù)裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”從事超精密加工與智能裝備研發(fā)；2019年博士畢業(yè)，宋華偉加入格林美博士后工作站，進(jìn)行退役動(dòng)力電池智能裝備的研發(fā)。
宋華偉對(duì)鈦媒體APP表示，回收行業(yè)有很多非標(biāo)化的應(yīng)用場景，很適合智能制造技術(shù)落地，因?yàn)橹悄苤圃旒夹g(shù)的核心是數(shù)據(jù)和場景。
宋華偉回憶，他的父親年輕時(shí)是石化工廠的一名機(jī)械操作工，小時(shí)候他經(jīng)常跟著父親到工廠參觀，父親也會(huì)經(jīng)常跟他講解各類機(jī)械制造工藝，這樣的耳濡目染讓他從小就對(duì)機(jī)械裝備建立了濃厚的興趣。
“從小我就知道車、銑、刨、磨、焊這些，看到制造過程，我覺得非常神奇。”但當(dāng)宋華偉報(bào)考大學(xué)時(shí)，父親建議他不要學(xué)機(jī)械，應(yīng)該去學(xué)計(jì)算機(jī)，“找一份坐辦公室的工作”，因?yàn)闄C(jī)械行業(yè)“下車間太辛苦”。
宋華偉沒有聽從這個(gè)建議，而是選擇了自己感興趣的機(jī)械專業(yè)，“小時(shí)候我的夢想就是搞機(jī)械，做裝備。”
從事回收行業(yè)后，宋華偉經(jīng)常跟父親分享自己的研發(fā)工作：“父親也認(rèn)為回收行業(yè)非常有前景，所以他對(duì)我現(xiàn)在從事的工作也非常滿意。”
“我告訴他，我們給機(jī)器賦予了靈魂，機(jī)器能夠自主學(xué)習(xí)、自主決策，他剛開始聽說，也感到非常詫異，機(jī)器竟然能像人一樣去思考，雖然他不懂具體的技術(shù)，但他也是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械人，解釋一下的話，他就很快理解了。”
隨著新能源汽車動(dòng)力電池報(bào)廢高峰期的到來，宋華偉希望和團(tuán)隊(duì)一起，用新技術(shù)來增加廢物處理量，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保做出自己的貢獻(xiàn)。
