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隨著動(dòng)力電池能量密度的不斷提升和成本的不斷降低，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程也在不斷增加，今年推出的電動(dòng)汽車的續(xù)航里程普遍超過400km，部分中高端車型續(xù)航里程達(dá)到500km以上，基本上滿足日常通勤需求。因此充電速度也就成為了新能源汽車推廣應(yīng)用的主要障礙，縮短充電時(shí)間能夠更好的提升電動(dòng)汽車的使用體驗(yàn)，對于推廣電動(dòng)汽車具有重要的意義。

減少電動(dòng)汽車的充電時(shí)間通常有兩種措施：1）一種是通過提升充電速度，縮短充電所需的時(shí)間，這也是目前多數(shù)新能源汽車所采用的策略；2）第二種是通過更換電池組的方式將空電的電池組快速更換為滿電電池組，這種策略通常會(huì)應(yīng)用在出租車等營運(yùn)車輛上。

提升充電速度雖然會(huì)帶來充電時(shí)間上的縮短，但是過高的充電速度也會(huì)導(dǎo)致電池的衰降速度加快，影響電動(dòng)汽車的使用壽命。近日，英國帝國理工大學(xué)的Anna Tomaszewska（第一作者，通訊作者）、XuningFeng（通訊作者）和清華大學(xué)的歐陽明高院士等從材料層面到系統(tǒng)層面全方位的對鋰離子電池快充的影響因素、衰降機(jī)理和解決方法進(jìn)行了回顧和綜述。

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液等部分構(gòu)成，在充電的過程中Li+從正極脫出，經(jīng)過電解液擴(kuò)散到負(fù)極，因此整個(gè)過程中可能影響鋰離子電池充電速度的因素主要有3個(gè)：1）Li+在固相中的擴(kuò)散；2）Li+在固/液界面反應(yīng)；3）Li+在電解液中的擴(kuò)散，包括溶劑化和去溶劑化。在快速充的過程中正極衰降和正極界面膜（CEI）的生長通常不是限制因素，而負(fù)極由于動(dòng)力學(xué)條件相對比較差，因此在快速充電的過程中容易發(fā)生析鋰，進(jìn)而減少負(fù)極可供Li+嵌入的有效面積，造成電池性能的劣化。

快充對壽命衰降的影響

快充導(dǎo)致的熱量對電池的影響

快充會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)熱，鋰離子電池的產(chǎn)熱主要有可逆熱和不可逆熱兩種，其中不可逆熱如下式所示，其中U為電池的開路電壓，V為電池電壓，I為電流

在上述的不可逆熱中有相當(dāng)一部分來自電池的歐姆阻抗產(chǎn)熱，如下式所示，其產(chǎn)熱量與電流的平方成正比，因此在快充的過程中電池會(huì)產(chǎn)生更多的歐姆熱。

電池充電過程中的可逆熱則主要來自于電池中的熵變，根據(jù)電池的熵變可以計(jì)算電池的可逆熱

相關(guān)研究表明在較低的倍率下可逆熱是電池?zé)崃康闹饕獊碓�，在較高的倍率電池的不可逆熱則是電池的主要來源，而電池的溫度對于鋰離子電池的壽命具有顯著的影響，因此鋰離子電池在快充過程引起的電池溫度變化對于鋰離子電池的壽命具有重要的影響。

鋰離子電池按照結(jié)構(gòu)和形狀主要可以分為三類：1）圓柱形；2）方形；3）軟包，不同的結(jié)構(gòu)的電池在不同的方向上具有不同的散熱效率，例如對于圓柱形電池在直徑方向上由于隔膜等導(dǎo)熱效果較差的材料存在，因此電池內(nèi)部溫度較高的位置主要集中的電芯的中間位置，而對于方形電池和軟包電池由于極耳位置的電流密度比較大，因此高溫區(qū)域也主要集中在電池靠近極耳的位置，而且靠近正極極耳的位置通常也會(huì)比靠近負(fù)極極耳位置的溫度更高。

電池內(nèi)部的溫度分布不均會(huì)造成電池內(nèi)部電流分布的不均，同時(shí)極耳位置設(shè)計(jì)不合理也容易產(chǎn)生電流分布不均的現(xiàn)象，電流分布不均容易導(dǎo)致電池在充放電的過程中發(fā)生局部的過充或過放，以及副反應(yīng)速度的不一致，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)部衰降速度的不一致。溫度分布的不均不僅僅發(fā)生在電池層面，在系統(tǒng)層面由于電池模組中單體電池的排列，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等因素也會(huì)導(dǎo)致不同單體電池之間存在明顯的溫度梯度。過高的溫度在正極一側(cè)會(huì)加劇粘結(jié)劑分解、不可逆相變和過渡金屬元素的溶解等問題，而負(fù)極一側(cè)則面臨SEI膜生長加速，從而消耗電池內(nèi)部有限的活性Li，導(dǎo)致電池不可逆的容量損失，并引起電池產(chǎn)氣。

快充引起的負(fù)極析鋰

正常的情況下Li+從正極脫出遷移到負(fù)極表面，然后嵌入到負(fù)極之中，但是當(dāng)負(fù)極表面由于電流過大或溫度過低時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的極化，當(dāng)負(fù)極表面的極化電位低于金屬Li時(shí)，Li+會(huì)以金屬Li的形式在負(fù)極表面析出，造成電池的庫倫效率降低，容量損失，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)檀└裟?dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

為了提升鋰離子電池的使用壽命和安全性，需要盡可能的避免鋰離子電池在使用過程中發(fā)生析鋰，因此人們發(fā)明了多種探測鋰離子電池析鋰的方法，例如光學(xué)顯微鏡技術(shù)、掃描電鏡技術(shù)和透射電鏡技術(shù)、核磁共振技術(shù)等，但是這些方法都需要對電池進(jìn)行解剖，或電池生產(chǎn)的過程就設(shè)計(jì)成為特殊結(jié)構(gòu)。因此人們還開發(fā)了多種無損探測負(fù)極析鋰的方法，例如衰降速度方法、電壓平臺(tái)法和模型法等。

以速度衰降法為例，金屬Li反應(yīng)活性高，負(fù)極表面析鋰后，金屬Li會(huì)持續(xù)的與電解液發(fā)生反應(yīng)，從而消耗有限的活性Li，從而加速鋰離子電池的衰降，因此我們可以通過電池衰降速度的變化判斷電池在循環(huán)過程中是否析鋰。

析鋰通常會(huì)導(dǎo)致電池的庫倫效率的輕微降低，因此高精度的庫倫效率儀也同樣可以通過探測鋰離子電池庫倫效率的微小變化判斷鋰離子電池是否發(fā)生析鋰。

部分在負(fù)極析出的金屬Li在電池充電后的靜置階段能夠重新嵌入到石墨負(fù)極之中，因此我們能夠在電池靜置過程中的電壓曲線上觀察到一個(gè)平臺(tái)，因此我們通過觀察是否出現(xiàn)這一平臺(tái)來判斷鋰離子電池是否出現(xiàn)了析鋰。

快充導(dǎo)致的電極粉化破碎

電極的粉化和破碎是鋰離子電池常見的現(xiàn)象，在NCM、NCA和Si負(fù)極中我們都觀察到這一現(xiàn)象，電極的粉化和破碎導(dǎo)致的活性物質(zhì)損失是鋰離子電池衰降的常見機(jī)理。作者根據(jù)從微觀到宏觀的尺度變化，將粉化和破碎現(xiàn)象分為以下幾類：1）活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的裂紋；2）活性物質(zhì)顆粒與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分離；3）電極與集流體之間的剝離。

導(dǎo)致電極粉化和破碎的原因主要是快充導(dǎo)致的電池內(nèi)部的Li濃度的變化，在快充的過程中由于脫Li和嵌Li速度較快，因此會(huì)在正極和負(fù)極內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生較為顯著的Li濃度梯度，從而導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部的應(yīng)力分布不均，進(jìn)而導(dǎo)致了活性物質(zhì)顆粒的破碎，電極的剝離等現(xiàn)象，引起活性物質(zhì)的損失。

如何改善電池的快充性能

正負(fù)極活性物質(zhì)的選擇

傳統(tǒng)的鋰離子電池以石墨為負(fù)極活性物質(zhì)，石墨的嵌鋰電位與金屬Li接近，因此在大電流充電的過程中非常容易出現(xiàn)析鋰的問題，有研究表明在石墨負(fù)極表面包覆一層1%的Al2O3能夠?qū)⑹?fù)極在4000mA/g的大電流密度下的容量提升到337.1mAh/g。此外，Li4Ti5O12材料雖然容量較低，但是其快充性能非常優(yōu)異，并且具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)其較高的電位也讓負(fù)極析鋰的風(fēng)險(xiǎn)幾乎不存在，非常適合作為快充鋰離子電池的負(fù)極材料。

除了負(fù)極材料的選擇，負(fù)極/電解液界面的改造也是提升鋰離子電池快充性能的有效方法，石墨表面包覆無定形碳、金屬包覆和摻雜（如Cu和Sn）等都是改善石墨負(fù)極快充性能的有效方法。同時(shí)石墨材料的晶體結(jié)構(gòu)也會(huì)對其倍率性能產(chǎn)生顯著的影響，研究表明中間相的軟碳的快充性能要明顯好于中間相石墨和硬碳材料。

電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除了材料的選擇之外，如何進(jìn)行電極設(shè)計(jì)也對電池的快充性能有顯著的影響，例如研究表明提升電極的孔隙率能夠有效的提升電池的快充性能，同時(shí)提高N/P比也能夠有效的減少負(fù)極析鋰的風(fēng)險(xiǎn)，提升電池的倍率性能。

電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除了電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋰離子電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也對鋰離子電池的快充性能有顯著的影響，極耳的位置、材料、結(jié)構(gòu)和焊接方式的選擇都會(huì)影響電池內(nèi)部電流的分布，同時(shí)電池的形狀也會(huì)影響電池內(nèi)部溫度的分布，進(jìn)而影響鋰離子電池內(nèi)部電流的分布，不均勻的電流分布更容易引起電池極化增加，導(dǎo)致局部析鋰，從而影響電池快充性能。

電池組的設(shè)計(jì)

雖然對于鋰離子電池快充性能的研究比較多，但是對于電池組快充性能的研究仍然比較少，有研究顯示日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車的電池組在2C倍率充電時(shí)，衰降速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于采用同樣充電速度的單體電池，研究顯示這主要是電池組內(nèi)部的單體電池之間的積累的偏差導(dǎo)致的，因此電池組快充性能的提升不但需要高性能的單體電池，還對電池組的充電管理和熱管理系統(tǒng)提出了非常高的要求。

充電策略的選擇

恒流恒壓充電（CCCV）是最傳統(tǒng)的一種充電方式，該方式首先采用較大電流進(jìn)行恒流充電，在達(dá)到截止電壓后，轉(zhuǎn)為恒壓充電，不斷降低充電電流，從而盡可能的減少電池的極化。因此對于這種傳統(tǒng)的充電方式而言，縮短充電時(shí)間最有效的方法就是提高充電電流，但是提升充電電流一方面會(huì)導(dǎo)致極化增加，增加恒壓充電的時(shí)間，另一方面大電流充電也會(huì)導(dǎo)致負(fù)極析鋰，因此對于快充而言選擇合適的充電策略也是非常重要的內(nèi)容。

多步恒流充電法

石墨負(fù)極隨著嵌鋰量的增加，Li+的固相擴(kuò)散系數(shù)會(huì)持續(xù)降低，根據(jù)石墨負(fù)極的這一特點(diǎn)，多步恒流充電法應(yīng)運(yùn)而生。多步恒流充電法在恒流充電階段包含多個(gè)恒流電流值，其中在開始的時(shí)候一般會(huì)選擇較大的充電電流，進(jìn)入到充電的末期，恒流電流值會(huì)降低，從而避免負(fù)極析鋰，在經(jīng)過多步（至少兩步）恒流充電后，電池進(jìn)入恒壓充電階段。通過在初期大電流的應(yīng)用，可以有效的縮短充電時(shí)間，目前多數(shù)的電動(dòng)汽車快充策略均為這一方案。

脈沖充電策略

脈沖充電是用大電流對電池進(jìn)行短時(shí)間充電，然后是一段靜置，甚至是放電，緊接著再次進(jìn)行大電流脈沖充電的方法，這一方法的主要目的是通過靜置消除極化，減少負(fù)極析鋰的風(fēng)向，部分策略增加放電過程的目的是通過放電消除負(fù)極表面析出的金屬Li，從而在縮短充電的時(shí)間的同時(shí)，提升鋰離子電池的循環(huán)壽命。

加速啟動(dòng)式充電策略

這一充電策略類似于多步法恒流充電策略，但是其初期的充電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多步法充電策略，有研究顯示在開始充電時(shí)增加5min的加速充電電流，可以將充電時(shí)間縮短30-40%（相比于1C CCCV充電），而不會(huì)對電池的壽命產(chǎn)生顯著的影響。

熱管理對于鋰離子電池快充的影響

鋰離子電池體系對于溫度十分敏感，溫度過高會(huì)導(dǎo)致電池壽命急劇衰降，溫度過低則容易導(dǎo)致充電析鋰，也會(huì)嚴(yán)重影響電池的使用壽命，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)安全事故，因此如何做好熱管理對于提升鋰離子電池的快充性能也有重要的意義。

散熱

根據(jù)散熱介質(zhì)，我們通�？梢詫⑸嵯到y(tǒng)分為風(fēng)冷散熱、液冷散熱和相變散熱，其中風(fēng)冷散熱成本最低，結(jié)構(gòu)最為簡單，但是散熱效果較差，因此不適合快充系統(tǒng)。液體熱容較高，因此散熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)冷散熱，在一些研究中為了最大程度的改善散熱效果，甚至直接將電池浸入到冷卻液之中，為了避免短路，通常需要采用非電子導(dǎo)體液體，例如去離子水和礦物油等。相變散熱主要是利用材料的相變潛熱吸收電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量，這一策略也存在明顯的缺點(diǎn)，例如環(huán)境溫度過高時(shí)，由于材料提前發(fā)生相變，因此無法吸收電池放熱，而且材料一旦發(fā)生相變，從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后，熱導(dǎo)率較低，因此無法及時(shí)將電池內(nèi)部的熱量擴(kuò)散出去，

預(yù)熱

鋰離子電池快充除了要解決快充導(dǎo)致的產(chǎn)熱問題外，還需要解決溫度過低時(shí)快充容易導(dǎo)致析鋰的問題。在北方地區(qū)的冬天，溫度通常會(huì)降的比較低，為了避免充電析鋰，因此在開始充電時(shí)需要首先對電池進(jìn)行預(yù)熱，快速讓鋰離子電池的溫度升高到可以充電的溫度，從而縮短充電時(shí)間。鋰離子電池預(yù)熱的方式有很多，其中效率最高的為內(nèi)部加熱，常見的內(nèi)部加熱包括放電加熱、交互脈沖加熱和交流電壓加熱，研究顯示通過10mV振幅的交流電流能夠在80s內(nèi)容18650電池從-20℃升溫到20℃，近年來有學(xué)者提出的在電池內(nèi)部預(yù)置加熱片的方式也能夠?qū)崿F(xiàn)電池內(nèi)部的快速加熱。

隨著新能源汽車?yán)m(xù)航里程的不斷增加，里程焦慮問題已經(jīng)基本解決，而如何縮短充電時(shí)間就成為了我們下一個(gè)需要克服的難題，快充技術(shù)是縮短充電時(shí)間的有效方法，但是如何做好快充卻不是一件簡單事的事情，我們需要從材料的選擇、電極設(shè)計(jì)、電池設(shè)計(jì)，以及電池組和熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面綜合考慮，在提升動(dòng)力電池充電速度的同時(shí)又不對動(dòng)力電池的循環(huán)壽命產(chǎn)生影響。

德國日本等國家將RFID技術(shù)融入固廢處理領(lǐng)域

美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)經(jīng)過30余年的研究實(shí)踐，建立了固體廢物全過程精細(xì)化管控體系。

上世紀(jì)80年代以來，為緩解原料不足的狀況，中國開始從境外進(jìn)口可用作原料的固體廢物，從而逐步成為全球進(jìn)口和利用固體廢物最大的國家。根據(jù)2017年海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)年中國進(jìn)口總量最大的固體廢物類型為廢紙、廢塑料、廢金屬等。

為進(jìn)一步規(guī)范固體廢物進(jìn)口管理，防治再生資源行業(yè)帶來的環(huán)境污染問題，2017年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《禁止洋垃圾入境推進(jìn)固體廢物進(jìn)口管理制度改革實(shí)施方案》，并于2018年起分批調(diào)整了《進(jìn)口廢物管理名錄》，至2019年底，新增的“禁止進(jìn)口固體廢棄物”將達(dá)到32個(gè)品種。

在出臺(tái)“洋垃圾禁令”的背景下，隨著垃圾分類管理、“城市礦產(chǎn)”示范基地、“無廢城市”建設(shè)等多項(xiàng)工作的深入推進(jìn)，中國固體廢物的回收利用率和利用量將繼續(xù)提升，固廢資源化利用空間仍然巨大。

美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)經(jīng)過30余年的研究實(shí)踐，建立了固體廢物全過程精細(xì)化管控體系。

固廢處理新技術(shù)

美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)形成了較大規(guī)模的固廢循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)，主要國家在技術(shù)研發(fā)方面支持的力度也較大。

例如歐盟“地平線計(jì)劃”(Horizon 2020)，在固廢領(lǐng)域設(shè)立了專門的項(xiàng)目，在廢舊材料再生、城市礦產(chǎn)等領(lǐng)域支持了一批研究項(xiàng)目;日本持續(xù)推進(jìn)“循環(huán)型社會(huì)”發(fā)展計(jì)劃，重要大宗金屬近100%循環(huán)利用，并提出2035年固廢填埋率降低到3%。

總體而言，環(huán)境大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)都融入了固體廢物資源化利用領(lǐng)域。美國、加拿大等開發(fā)了基于物/互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)固體廢物回收和產(chǎn)業(yè)共生決策算法及平臺(tái)，使廢物回收率提升了37%。德國、日本等采用無線射頻識(shí)別(RFID)在垃圾清運(yùn)、計(jì)量系統(tǒng)以及廢物統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測管理等領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。

例如，美國蘋果公司開發(fā)了手機(jī)回收拆解智能機(jī)器人Liam和Daisy，十幾秒鐘就可以拆解一部手機(jī);日本松下環(huán)保公司研發(fā)的機(jī)器人，可智能搬運(yùn)、視頻識(shí)別、精準(zhǔn)定位、快速拆解智能裝備，實(shí)現(xiàn)廢舊家電高效拆解與樹脂金屬精細(xì)分離，銅純度可達(dá)99%。

此外，美國、歐盟還建立了IWEM、3MRA、EPACMTP、IWAIR等固廢風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，對固體廢物精細(xì)化管控提供了支撐。在廢紙、廢塑料、廢金屬等固廢的資源化利用技術(shù)方面，發(fā)達(dá)國家也研發(fā)和應(yīng)用了新的技術(shù)工藝，以提高固廢資源化產(chǎn)品的附加值。

廢紙資源化利用

歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了嚴(yán)格的廢紙回收分級(jí)體系，例如美國將廢紙分為51級(jí)，對每一級(jí)別廢紙的用途、性能和來源做出了明確的描述和分類。

傳統(tǒng)的廢紙回收主要用于生產(chǎn)再生紙，其處理過程通常包括機(jī)械研磨纖維化、脫墨、脫色、漂白、除黏土和膠黏劑等，但再造紙過程會(huì)導(dǎo)致纖維流失和紙張強(qiáng)度的損失，再生利用的次數(shù)有限，目前國外已有相關(guān)技術(shù)將廢紙轉(zhuǎn)化為制造家具和建筑等的新材料。

例如，美國、德國、日本等國家的科研人員將廢報(bào)紙中提取的纖維材料、木質(zhì)纖維、水泥等材料混合，用于生產(chǎn)中密度纖維板。采用廢紙制成的板材隔熱、隔音效果好，價(jià)格低廉。

德國的研究人員將廢紙作為刨花板生產(chǎn)的原料，主要將其用作中間層或板材的芯層原料。美國的研究人員將舊報(bào)紙研磨成粉末，再與聚乙丙烯等聚合材料混合加熱，使得混合物料熔化，注入成型機(jī)中成型，其防火性能和熱穩(wěn)定性能優(yōu)于一般樹脂材料。

瑞士國家聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室和Isofloc公司合作開發(fā)了一種由廢紙制成的保溫絕緣材料，可用于制作木結(jié)構(gòu)及木屋配件等材料，其添加劑對人類、動(dòng)物和環(huán)境無害，而且在防火方面具有應(yīng)用價(jià)值。

芬蘭國家技術(shù)研究中心開發(fā)了一項(xiàng)綜合利用廢棄紙制品和廢棄紡織物的技術(shù)，將廢紙、舊衣料、廢棉、木基纖維等制成黏膠型再生纖維。廢紙還可以用于生產(chǎn)紙漿模塑制品，廢紙產(chǎn)生的一次纖維或二次纖維為主要原料，并用特殊的模具使纖維脫水成型，再經(jīng)干燥和整型而得到的材料，可用于食品、家電等商品的包裝。

除了利用廢紙生產(chǎn)新型材料外，國外還有研究將廢紙用于制造化工材料。新加坡國立大學(xué)工程學(xué)院的研究人員將廢紙用于生產(chǎn)氣凝膠，在2016年首次實(shí)現(xiàn)將廢紙轉(zhuǎn)化為綠色纖維素氣凝膠，制備出無毒、輕巧、靈活、高強(qiáng)及防水的產(chǎn)物，可應(yīng)用到石油泄漏清理、隔熱和包裝等許多領(lǐng)域。日本KataoKa Shigyo KK公司開發(fā)出以報(bào)紙為原料的生產(chǎn)乳酸的低成本方法，采用纖維素酶將廢紙二次纖維制成葡萄糖，然后再通過發(fā)酵工藝生成乳酸。

廢塑料資源化利用

2018年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署首次聚焦一次性塑料污染問題;2019年，新修訂的《巴塞爾公約》首次納入廢塑料管理的條款，將受污染、混合的“臟”塑料垃圾加入進(jìn)出口限制對象;德國聯(lián)邦政府已將減少塑料對環(huán)境的污染列入《高科技戰(zhàn)略2025》的重點(diǎn)領(lǐng)域。

廢塑料資源化利用技術(shù)主要分為識(shí)別分選技術(shù)和處理利用技術(shù)兩大類。

日常生活消費(fèi)產(chǎn)生的廢塑料，如各種包裝袋、飲料瓶、薄膜等，需要進(jìn)行分選、除雜后才能資源化利用，因此塑料的識(shí)別和分選技術(shù)就非常關(guān)鍵，例如水力旋風(fēng)分選、氣浮分選等。

在歐美國家，靜電分離技術(shù)被應(yīng)用于僅有二元混合塑料的分選，如ABS/PC(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物/聚碳酸酯)、PET/PVC(聚對苯二甲酸乙二醇酯/聚氯乙烯)、PP/PE(聚丙烯/聚乙烯)等廢塑料，廢塑料碎片相互碰撞，在電場中因不同的偏離而被分離。還有采用泡沫浮選法的報(bào)道，其原理是使氣泡黏附在特定聚合物的表面，分離具有相似密度的廢舊塑料。

目前，發(fā)達(dá)國家還開發(fā)了基于光譜技術(shù)的廢塑料分選方法。例如，挪威托姆拉公司的AUTOSORT系統(tǒng)、德國比勒公司的SORTEX系列、德國S+S公司的VARISORT系列、法國PELLENC ST公司的MISTRAL等設(shè)備，采用近紅外光譜技術(shù)，對塑料中的HDPE(高密度聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PE(聚乙烯)等廢塑料進(jìn)行精細(xì)化分選，其識(shí)別精確度和識(shí)別尺寸根據(jù)不同公司的算法存在一定的差異。

傳統(tǒng)的廢塑料資源化利用技術(shù)是將其重新熔融造粒，用于生產(chǎn)再生塑料材料。針對不同的廢塑料材料，還有等離子氣化法、復(fù)合容積增容法、高溫?zé)峤夥ā⒘骰呋鸦ǖ燃夹g(shù)，都已得到應(yīng)用。

奧地利埃瑞瑪再生工程機(jī)械設(shè)備公司采用反向逆流技術(shù)，即廢塑料與擠壓螺桿機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)，提高廢塑料回收的性能，降低生產(chǎn)過程中的溫度，提高了再生塑料的處理能力和產(chǎn)量，該技術(shù)獲得了2019年歐洲專利局(EPO)頒發(fā)的“歐洲發(fā)明獎(jiǎng)”。

奧地利施塔林格爾公司推出的兩款新型塑料回收設(shè)備——reco STAR PET 330和reco STAR165，可應(yīng)用于清潔廢料、輕質(zhì)薄膜和耐研磨塑料制品等的回收利用。

荷蘭設(shè)計(jì)師開發(fā)了第二代手工DIY塑料再生設(shè)備Precious Plastic。該設(shè)備由塑料粉碎機(jī)、擠出機(jī)、注塑機(jī)和旋轉(zhuǎn)成型機(jī)組成，可將廢舊塑料制成新的產(chǎn)品。

日本積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)了“三明治”填充技術(shù)，對廢棄塑料進(jìn)行利用，將廢塑料用作生產(chǎn)物流貨運(yùn)箱，將高強(qiáng)度和塑性性能優(yōu)越的塑料作為表層材料，將家庭消費(fèi)產(chǎn)生的低強(qiáng)度廢塑料用于中間填充材料。

廢塑料的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)也是發(fā)達(dá)國家的研究熱點(diǎn)。例如塑料裂解技術(shù)，在無氧或缺氧的環(huán)境中，通過高溫加熱，使塑料分子中的碳鏈和碳?xì)滏溋鸦癁樾》肿訜N類，得到的產(chǎn)物可分為熱解氣和熱解油。

日本研發(fā)了一種催化廢塑料熱解油化的技術(shù)(Kurata法)，使得聚苯乙烯塑料熱解油品中烷烴產(chǎn)率超過80%。

美國科學(xué)家研發(fā)出一種能把塑料購物袋轉(zhuǎn)化成柴油、天然氣及其他石油產(chǎn)品的新技術(shù)。塑料袋本來就是石化產(chǎn)品的一種，以廢塑料為原料進(jìn)行蒸餾可得到近80%的燃料，高于原油蒸餾過程50%~55%的產(chǎn)率。

由英國Cynar公司在愛爾蘭建設(shè)的廢塑料能源轉(zhuǎn)化廠，日處理廢塑料能力達(dá)10噸，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%。瑞士楚格市的廢棄塑料被運(yùn)輸至Plast Oil公司，用于燃料油的生產(chǎn)。

澳大利亞新南威爾士大學(xué)研發(fā)出一種將廢塑料用于鋼鐵生產(chǎn)的聚合物注入技術(shù)(PIT)，可以將煉鋼生產(chǎn)中的總碳注入量減少10%~20%，節(jié)省碳注入物成本15%~35%，這項(xiàng)技術(shù)還可以大大減少廢橡膠、廢塑料造成的環(huán)境污染。

廢金屬資源化利用

目前，廢金屬的主要資源化利用方式仍是重新冶煉后作為再生材料，其中廢金屬的分選技術(shù)也是關(guān)鍵。

歐美發(fā)達(dá)國家對廢金屬物料的分選已從單純的依靠傳感器技術(shù)發(fā)展到逐步融入圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)，其自動(dòng)分選系統(tǒng)可根據(jù)分選任務(wù)和條件靈活地進(jìn)行配置，可以分選出1~2毫米粒徑的廢金屬顆粒，分選的準(zhǔn)確率高達(dá)95%以上。

例如，芬蘭研究人員提出了一種結(jié)合雙能X射線、機(jī)器視覺與感應(yīng)傳感器的廢金屬分選系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室條件下取得了較好的分選效果。

電子廢棄物中的廢金屬回收也得到越來越多的關(guān)注。

例如，比利時(shí)優(yōu)美科集團(tuán)(UMICORE)將電子廢棄物中的銅、鉛、鎳等送往銅冶煉設(shè)施，產(chǎn)生粗鉛、鎳砷渣和銅渣，其中鎳砷渣含有鉑族金屬，貴金屬以多爾合金的形式被回收利用。

日本同和礦業(yè)株式會(huì)社將電子廢棄物中的含金廢片和連接器采用濕法進(jìn)行處理，其溶解液經(jīng)還原處理后可以提煉出貴金屬。而電子基板、帶皮銅線等金屬材料，一般采用回轉(zhuǎn)窯焚燒或采用熱解方式處理，最終送到銅冶煉廠資源化利用。

德國、比利時(shí)、瑞典等國家圍繞多源金屬熔池熔煉協(xié)同利用開展了系統(tǒng)研究，在均質(zhì)化調(diào)控、多相反應(yīng)及定向分離機(jī)制、高毒元素溫和礦化等方面取得了突破性進(jìn)展，形成了完整的技術(shù)體系與成套裝備。