目前，隨著鋰電池的應用越來越廣泛，其生產回收帶來的環(huán)保問題也日益嚴峻。日前，GRST公司宣稱他們開發(fā)出了全球首個基于水性技術的環(huán)保鋰電池，電子發(fā)燒友應邀前往該公司位于順德的工廠一探究竟。

據GRST總經理盧志德先生介紹，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WATMAR3——WATMAR3是指WAT（水性）、MA（制造）和R3（回收、再生、重用）——并運用該技術生產了全球首個真正環(huán)保鋰電池“ebatte”，ebatte通過專門結構設計，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30%。

GRST總經理盧志德：我們開發(fā)出了全球首個基于水性技術的環(huán)保鋰電池

那么WATMAR3究竟是怎樣的一種工藝？據GRST技術總監(jiān)王然石先生介紹，鋰電池主要由五個結構組成：集流體（銅箔鋁箔）、正負電極（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），以及外殼結構。鋰電池特性的主要區(qū)別就是所謂正負極的活性材料的體系不同。WATMAR3的水性環(huán)保工藝，是在電池生產過程之中，完全使用水對材料進行一個加工處理，達到一個環(huán)保的效果。整個過程之中不使用傳統(tǒng)的工藝中所用的有機溶劑，即所謂的NMP體系，配合含氟的聚合物PVDF。傳統(tǒng)工藝中，水性生產多用于負極材料，GRST是第一家實現(xiàn)正負極材料都使用水性工藝來生產的廠家。

WATMAR3生產工藝流程配圖

WATMAR3生產工藝和傳統(tǒng)工藝的比較

基于這種工藝的鋰電池，其回收處理的工藝也完全環(huán)保化。當前業(yè)內電池回收普遍采用強酸或燃燒的方法處理，WATMAR3的電池回收技術是以水作為GRST舊電池的溶解物，可有效回收達99%以上的金屬和達95%用于生產鋰電池的有價值電極材料。為了最大限度地節(jié)約和保護資源，回收后的材料則會被二次利用于生產新的鋰電池。例如，循環(huán)再生的正極材料具有可達99%的效能，并能通過WATMAR3電池制造技術重新應用于生產鋰電池。通過這種閉環(huán)式獨立可持續(xù)的電池制造和回收流程，工廠減少了廢物堆填、節(jié)省了能源和金屬等原材料，同時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

對于鋰電子而言，除了環(huán)保，電池性能也是最重要的，在過去幾年，ebatte進行了很多不同的認證測試，通過了車規(guī)級動力電池強檢安全測試，船規(guī)級安全測試，南非和歐盟的礦用產品電池的認證，以及在移動設備的消費電子產品安全測試。“ebatte通過了針刺和10V過充安全測試，”王然石說，“其壽命預期儲能系統(tǒng)(ESS)超過5000次循環(huán)，容量保持率大于80%，對于電動汽車(EV)超過3000次循環(huán)，容量保持率超過80%，對于消費類電子產品和電動工具，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進行充電/放電。”

雖然，WATMAR3技術有很好的環(huán)保表現(xiàn)，不過要讓現(xiàn)有的以有機溶劑工藝為主的大廠們采用，意味著他們要調整現(xiàn)有的設備和物料采購體系，這是GRST必須面對的問題。但如果把這種改變的成本放在整個制造體系中去看，WATMAR3還是具有明顯的成本優(yōu)勢的——畢竟有機溶劑這塊的生產和回收設備、物料及耗電都可以省掉。“即使我們的合作伙伴選擇從頭開始并更換所有設備，我們發(fā)現(xiàn)這與傳統(tǒng)制造生產技術相比，他們仍然能節(jié)省可達30%的設備成本。”王然石說，“由于此技術能更加省電（減少消耗的能源可達50%），因此也能降低整體成本約8%。”

WATMAR3回收技術和傳統(tǒng)技術的比較

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和應用技術Technology，“WATMAR3同時有助于把成本和修改現(xiàn)有設備的需求降至最低。”

據悉，GRST已就WATMAR3技術申請了99份專利，其中7份已經獲得授權，有2份正在授權。目前GRST的ebatte電池已經有小批量的生產和供貨，已經應用在光伏直流電器儲能和礦用照明產品（煤礦安全認證門檻很高）的導入期試用。在產品上，主要是三元鋰電池，但該工藝也同時適用于高安全性、低溫要求的錳酸鋰體系，以及特定領域的磷酸鐵鋰電池。而順德工廠做為基地，主要用來進行電池生產過程的演示、測試，以及回收驗證。