Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin ắc quy từ phương tiện giao thông tại việt nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin lithium thải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin-ắc quy từ phương tiện
giao thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ
phù hợp thu hồi lithium từ pin Lithium thải
Vũ Tiến Dũng

Ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường

Giảng viên hướng dẫn:

PGS.TS.Nguyễn Đức Quảng

Bộ môn:

Quản lý Môi trường

Viện:

Khoa học và Công nghệ môi trường

HàNội, năm 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin-ắc quy từ phương tiện

giao thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ
phù hợp thu hồi lithium từ pin Lithium thải

Vũ Tiến Dũng

Ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường

Giảng viên hướng dẫn:

PGS.TS.Nguyễn Đức Quảng

Bộ môn:

Quản lý và Môi trường

Viện:

Khoa học và Công nghệ môi trường

HàNội, năm 2020

Chữ ký của GVHD


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Vũ Tiến Dũng
Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin-ắc quy từ phương tiện giao
thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin

Lithium thải.
Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã số SV: CB170210
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 29/6/2020 với
các nội dung sau:
TT
Nội dung yêu cầu chỉnh sửa
Nội dung chỉnh sửa
1 Bổ sung chỉnh sửa lại các nội dung nghiên Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa tại
cứu của luận văn
trang 1 của Luận văn
2

3
4
5

6
7

Bổ sung, hiệu chỉnh lại tên các tiểu mục của Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa bổ
chương 1
sung tại trang 3 đến trang 25 của Luận
văn
Bổ sung thành phần pin Lithium thải
Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
trang 7 đến trang 8 của Luận văn
Các phương pháp dự báo cần chỉ rõ trích Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
dẫn nguồn

trang 22 đến trang 25
Bổ sung đề xuất công nghệ thu hồi Lithium Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa, bổ
từ pin Lithium thải phù hợp với điều kiện sung từ trang 58 đến trang 60 của
Việt Nam
Luận văn
Cần trích dẫn thêm tài liệu tham khảo
Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
trang 2 đến trang 20 của Luận văn
Cần viết lại kết luận
Tác giả đã tiếp thu, và viết lại kết luận
tại trang 61 của Luận văn
Ngày tháng năm 2020
Thành viên hội đồng phản biện 1
Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Vũ Tiến Dũng
Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin-ắc quy từ phương tiện giao
thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin
Lithium thải.
Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
Mã số SV: CB170210
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 29/6/2020 với
các nội dung sau:

TT
Nội dung yêu cầu chỉnh sửa
Nội dung chỉnh sửa
1 Bổ sung chỉnh sửa lại các nội dung nghiên Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa tại
cứu của luận văn
trang 1 của Luận văn
2

3
4
5

6
7

Bổ sung, hiệu chỉnh lại tên các tiểu mục của Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa bổ
chương 1
sung tại trang 3 đến trang 25 của Luận
văn
Bổ sung thành phần pin Lithium thải
Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
trang 7 đến trang 8 của Luận văn
Các phương pháp dự báo cần chỉ rõ trích Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
dẫn nguồn
trang 22 đến trang 25
Bổ sung đề xuất công nghệ thu hồi Lithium Tác giả đã tiếp thu và chỉnh sửa, bổ
từ pin Lithium thải phù hợp với điều kiện sung từ trang 58 đến trang 60 của
Việt Nam
Luận văn
Cần trích dẫn thêm tài liệu tham khảo

Tác giả đã tiếp thu và bổ sung tại
trang 2 đến trang 20 của Luận văn
Cần viết lại kết luận
Tác giả đã tiếp thu, và viết lại kết luận
tại trang 61 của Luận văn
Ngày tháng năm 2020
Giáo viên hướng dẫn
Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải
pin-ắc quy từ phương tiện giao thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công
nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin Lithium thải” là cơng trình nghiên cứu của
riêng tơi.
Các số liệu, thông tin được sử dụng trong luận văn này là trung thực.
Tác giả

Vũ Tiến Dũng

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, tác giả đã nhận
được sự động viên, khuyến khích và tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình của các cấp lãnh
đạo, các thầy giáo, cơ giáo, anh chị em đờng nghiệp và gia đình.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sau sắc đến các thầy giáo, cô giáo Viện Công nghệ

môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô giáo trực tiếp
giảng dạy trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn thạc sĩ.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC
QUẢNG người đã hướng dẫn trực tiếp, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tác giả tiến hành các
hoạt động nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn này.
Với thời gian nghiên cứu cịn hạn chế, luận văn khơng tránh khỏi những thiếu
sót, tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp chân thành từ các thầy giáo, cô
giáo, đồng nghiệp và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn !
Tác giả

Vũ Tiến Dũng

ii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Từ

Tiếng Việt

Tiếng Anh

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

CP

Chính phủ

QĐ

Quyết định

BVMT

Bảo vệ mơi trường

CTNH

Chất thải nguy hại

UNEP

Chương trình môi trường liên

United Nations Environment

hợp quốc

Programme

LIBs

Pin lithium-ion

Lithium-ion batteries

WHO

Tổ chức y tế thế giới

World Heath Orgainzation

MSW

Chất thải rắn đô thị

Municipal Solid Waste

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... iv
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. iii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ viii
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ PIN VÀ ẮC QUY .............................................. 3
1.1

Các vấn đề cơ bản của pin và ắc quy............................................................ 3

1.1.1 Tổng quan về pin và ắc quy .......................................................................... 3
1.1.2 Thành phần cấu tạo của pin và ắc quy .......................................................... 4

1.1.3 Ảnh hưởng tới sức khỏe và môi trường của pin và ắc quy ........................... 9
1.1.4 Tình hình quản lý và thách thức hạn chế của pin-ắc quy ở Việt Nam và thế
giới ....................................................................................................................... 10
1.1.5 Khả năng tái chế ở Việt Nam...................................................................... 15
1.1.6 Tình hình nghiên cứu thu hồi pin và ắc quy trên thế giới và Việt Nam ..... 18
1.2 Công nghệ thu hồi Lithium từ pin Lithium ion thải. .................................... 20
1.2.1 Công nghệ thu hồi Lithium kết hợp các quá trình cơ khí, nhiệt và thủy luyện
............................................................................................................................... 21
1.2.2 Công nghệ thu hồi Lithium kết hợp các quá trình cơ khí, kết tủa hóa học và
dung mơi chiết....................................................................................................... 21
1.2.3 Thu hời Lithium kết hợp quá trình hịa tách, điện phân và xử lý nhiệt ....... 22
1.2.4 Thu hời Lithium kết hợp q trình hịa tách và dung môi chiết .................. 23
1.2.5 Thu hồi Lithium kết hợp các quá trình cơ khí, kết tủa hóa học, chiết dung môi
............................................................................................................................... 23
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU ......................... 25
2.1 Mơ hình áp dụng tính tốn dự báo lượng phương tiện sở hữu trên toàn quốc
.................................................................................................................................. 25

iv


2.2 Tính toán lượng pin và ắc quy và đã qua sử dụng hàng năm .......................28
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................31
3.1 Lượng thiết bị sở hữu trong các hộ gia đình từ năm 1995-2018 ...................31
3.1.1 Dân số cả nước..............................................................................................31
3.1.2 Kích thước trung bình của các hộ gia đình trên toàn quốc ...........................32
3.2 Lượng sở hữu hàng năm của xe máy điện. .....................................................33
3.3 Lượng sở hữu hàng năm của xe ô tô dưới 9 chỗ ............................................43
3.4 Lượng sở hữu hàng năm của xe máy ..............................................................50
3.5 Đề xuất công nghệ thu hồi lithium từ pin lithium ion ở Việt Nam ...............58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................62

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1. Tỉ lệ thành phần trong pin Lithium ........................................................... 7
Bảng 1.2. Bảng phân tích khối lượng của Pin 29Ah dạng trụ.................................... 8
Bảng 1-3. Thành phần của ắc quy (% khối lượng) .................................................... 9
Bảng 1-4 - Mức tái chế đối với pin và ắc quy axit chì, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13].
................................................................................................................... 11
Bảng 1-5 - Mức tái chế cho pin và ắc quy khác, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13]. .. 12
Bảng 1-6 - Mức tái chế cho pin và ắc quy khác, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13] ... 12
Bảng 3-1. Số liệu dân số Việt Nam từ năm 1995-2018 ........................................... 31
Bảng 3- 2. Số liệu về kích thước hộ gia đình từ năm 2008-2018 ............................ 32
Bảng 3-3. Tỉ lệ sở hữu trung bình cả nước theo các năm. ....................................... 33
Bảng 3-4. Xác định hệ số a dựa vào hàm Solve ....................................................... 34
Bảng 3-5. Các giá trị a, b tương ứng ........................................................................ 34
Bảng 3-6. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b1 thay đổi ....................................... 35
Bảng 3-7. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a1 thay đổi........................................ 36
Bảng 3-8. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b2 thay đổi ....................................... 36
Bảng 3-9. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a2 thay đổi........................................ 37
Bảng 3-10. Các giá trị thông số nmax, a, b của phương tiện xe điện ......................... 37
Bảng 3- 11:Tỷ lệ sở hữu tính tốn và có sẵn ............................................................ 39
Bảng 3- 12: Tổng lượng xe và lượng mua qua các năm ( chiếc ) ............................ 40
Bảng 3 – 13 Số lượng pin vằ ắc quy thải ra từ xe máy điện mỗi năm ..................... 41
Bảng 3-14. Lượng thiết bị sở hữu trung bình ở các hộ gia đình trên tồn quốc 20062018 ........................................................................................................... 43
Bảng 3-15. Hàm solver với ràng buộc vế trái bằng vế phải ..................................... 43

Bảng 3- 16. Các giá trị a1 tương ướng với b1 ........................................................... 44
Bảng 3-17. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b1 thay đổi ..................................... 44
Bảng 3-18. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a1 thay đổi...................................... 45
Bảng 3-19. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b2 thay đổi ..................................... 45

vi


Bảng 3-20. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a2 thay đổi ......................................46
Bảng 3- 21. Các cặp giá trị a,b tương ứng sau mỗi lần lặp .......................................46
Bảng 3- 22. Tỷ lệ sở hữu tính tốn và có sẵn ............................................................47
Bảng 3- 23. Tổng lượng xe và lượng mua qua các năm (chiếc) ...............................48
Bảng 3-24. Số lượng ắc quy thải ra từ ô tô mỗi năm ................................................49
Bảng 3-25. Lượng thiết bị sở hữu trung bình ở các hộ gia đình trên tồn quốc 20062018............................................................................................................50
Bảng 3-26. Hàm solver với ràng buộc vế trái bằng vế phải ......................................51
Bảng 3- 27. Các giá trị a1 tương ướng với b1 ............................................................51
Bảng 3 -28. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b1 thay đổi .....................................52
Bảng 3-29. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a1 thay đổi ......................................52
Bảng 3-30. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị b2 thay đổi ......................................53
Bảng 3-31. Bảng tính MAPE, MAE với giá trị a2 thay đổi ......................................53
Bảng 3- 32. Các cặp giá trị a,b tương ứng sau mỗi lần lặp .......................................54
Bảng 3- 33. Tỷ lệ sở hữu tính tốn và có sẵn ............................................................54
Bảng 3- 34. Tổng lượng xe và lượng mua qua các năm (nghìn chiếc) .....................55
Bảng 3-35. Số lượng ắc quy thải ra từ xe máy mỗi năm...........................................57

vii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Chỉ số của các loại pin Li-ion khác nhau ................................................... 4

Hình 1-2. Kích cỡ của pin Li-ion trong các loại thiết bị từ nhỏ đến lớn .................... 5
Hình 1-3. Tỉ trọng các sản phẩm chứa Chì. ............................................................... 6
Hình 1-4. Cấu tạo của ắc quy Chì - axit ..................................................................... 6
Hình 1-5. Sơ đờ hệ thống thu gom và tái chế ắc quy chì tại Việt Nam ................... 14
Hình 1-6. Sơ đờ dây chùn cơng nghệ tái chế ắc quy tại Đông Mai, Văn Lâm, Hưng
Yên .............................................................................................................. 16
Hình 1-7. Sơ đờ dây tái chế pin Lithium-ion từ EVs ............................................... 17
Hình 1-8: Thu hời Li trong pin Lithium-ion bằng phương pháp thủy luyện ........... 21
Hình 1-9: Thu hời Li từ pin Lithium-ion.................................................................. 22
Hình 1-10: Cơng nghệ tái chế kim loại từ pin lithium-ion ....................................... 23
Hình 2-1. Đờ thị logistic ........................................................................................... 26
Hình 3- 1. Đờ thị dân số Việt Nam đến năm 2018 ................................................... 32
Hình 3-2. Kích thước trung bình của các hộ gia đình tới năm 2018 ........................ 33
Hình 3-4. Lượng pin xe máy điện đã qua sử dụng tới năm 2030. ........................... 42
Hình 3-5. Lượng pin xe máy điện đã qua sử dụng tới năm 2030. .......................... 42
Hình 3-6. Lượng ắc quy xe máy điện đã qua đã qua sử dụng tới năm 2030 ........... 42
Hình 3-7. Lượng ắc quy xe máy điện sử dụng tới năm 2030................................... 42
Hình 3- 8. Tỷ lệ sở hữu trên 100 hộ gia đình qua các năm ...................................... 49
Hình 3- 9. Lượng ắc quy ơ tơ thải tính đến năm 2030 ............................................. 50
Hình 3- 10. Khối lượng ắc quy ơ tơ thải tính đến năm 2030 (Đơn vị tấn) .............. 50
Hình 3- 11. Tỷ lệ sở hữu trên 100 hộ gia đình qua các năm .................................... 56
Hình 3- 12. Lượng ắc quy xe máy thải tính đến năm 2030...................................... 58
Hình 3- 13. Khối lượng ắc quy xe máy thải tính đến năm 2030 (Đơn vị tấn) ........ 58
Hình 3.14 Quy trình công nghệ tái chế và thu hồi lithium ....................................... 59

viii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, vấn đề môi trường ln là chủ đề nóng trên tồn

thế giới đã dẫn đến các quy định về môi trường chặt chẽ hơn. Phương tiện giao thông
đang gia tăng ở Việt Nam theo sự phát triển của đời sống. Sự gia tăng của phương
tiện giao thông sẽ dẫn đến sự gia tăng về các chất thải tạo ra trong quá trình sử dụng
trong đó có pin- ắc quy đã qua sử dụng.Do những lo ngại ảnh hưởng của kim loại từ
pin – ắc quy đã qua sử dụng đến môi trường đã khiến xã hội tìm ra các giải pháp kỹ
thuật nhằm hạn chế các tác động của kim loại nặng có trong pin tới môi trường. Ngày
nay pin được sử dụng phổ biến và rộng rãi trên thế giới là pin Lithium-ion do nó có
năng suất cao hơn các pin khác, nó là ng̀n cung cấp năng lượng cho các thiết bị
hiện đại: Máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại, laptop… và trong tương lai nó là ng̀n
cung cấp năng lượng cho ô tô.
Theo quy định của nhà nước, ắc quy được liệt vào danh sách chất thải nguy
hại dạng rắn trong danh mục chất thải nguy hại Thông tư 36/2015/ BTNMT. Với việc
sử dụng rộng rãi ắc quy của phương tiện giao thơng thì việc thu gom và xử lý ắc quy
ngày một phức tạp.
Quyết định 16/2015/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về thu hời và xử lý
sản phẩm thải bỏ bắt buộc những bộ ắc quy của các phương tiện giao thông phải được
thu gom và xử lý bởi các nhà sản xuất.
Hiện nay, chưa có thống kê về số lượng pin - ắc quy thải ra hàng năm từ các
phương tiện giao thông đặc biệt là những phương tiện giao thơng sử dụng nhiên liệu.
Chính vì những lý do đó “Nghiên cứu đánh giá thực trạng thải pin-ắc quy từ
phương tiện giao thông tại Việt Nam và nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp
thu hồi lithium từ pin Lithium thải” là cần thiết. Nội dung nghiên cứu tập trung
vào ước tính lượng phương tiện giao thơng đang lưu thông trong nước và nghiên cứu
đề xuất công nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin Lithium thải.
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn
-

Dự báo lượng phương tiện giao thơng lưu thơng tại Việt Nam.

-

Tính toán cơ bản lượng pin và ắc quy mà các phương tiện này thải ra hàng
năm.

1


-

Xác định thành phần của pin - ắc quy.

Các nội dung nghiên cứu chính của luận văn:
- Kiểm kê dự báo thực trạng thải pin - ắc quy từ phương tiện giao thông tại Việt
Nam.
- Nghiên cứu đề xuất công nghệ phù hợp thu hồi lithium từ pin Lithium thải.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn
-

Đối tượng của luận văn là xe máy, xe con dưới 9 chỗ và xe máy, xe máy điện.

-

Phạm vi: Cả nước.

Phương pháp nghiên cứu của luận văn
- Phương pháp kế thừa: Là phương pháp sử dụng và kế thừa những tài liệu đã
có về vấn đề nghiên cứu, dựa trên những thơng tin, tư liệu sẵn có để xây dựng và phát
triển thành cơ sở dữ liệu cần thiết có việc nghiên cứu. Phương pháp này đã được áp
dụng để thực hiện các nội dung được trình bày ở các mục của chương 1,2.
- Phương pháp phân tích và tổng hợp số liệu: Kết hợp kết quả của các nghiên

cứu trước đó để giải quyết một chuỗi các giả thuyết liên quan đến nghiên cứu. Phương
pháp này đã được áp dụng để thực hiện các nội dung được trình bày ở các mục 3.1 và
3.2 của chương 3.
- Phương pháp kiểm kê dòng thải: Sử dụng những dữ liệu điều tra và kế thừa,
dựa trên mơ hình cân bằng dân số, hàm logistic và phân bố Weibull. Phương pháp
này đã được áp dụng để thực hiện các nội dung được trình bày ở các mục 3.2 của
chương 3.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ PIN VÀ ẮC QUY
1.1 Các vấn đề cơ bản của pin và ắc quy
1.1.1 Tổng quan về pin và ắc quy
Trong những năm gần đây, cùng với tình hình kinh tế đang ngày càng phát triển
thì nhu cầu đi lại của con người cũng được đề cao hơn. Chính vì lẽ đó, lượng phương
tiện giao thông được sử dụng tăng ngày càng nhanh. Xe máy là phương tiện giao
thông chủ yếu hiện nay tại Việt Nam. Lượng xe máy được sử dụng tăng ngày càng
nhanh qua các năm và chưa có dấu hiệu suy giảm. Theo Báo cáo Điều tra mức sống
hộ gia đình năm 2016, tỷ lệ số hộ gia đình sở hữu ơ tô là 2,6% và xe máy là 84,8%
[1]. Cụ thể, năm 2015 có 2,6 triệu xe máy được bán ra, năm 2016 tăng lên 3,9 triệu
và năm 2017 là 3,6 triệu chiếc. Xe ô tô (dưới 9 chỗ) những năm gần đây cũng đang
tăng trưởng mạnh. Trung bình có 300.000 xe ô tô được bán ra hàng năm. Với mức
tiêu thụ vượt 400.000 chiếc, lượng tiêu thụ xe hơi của năm 2019 đã tăng gần 40% so
với năm 2018 và hơn 43% so với năm 2017[2].
Theo số liệu thống kê của Cục Đăng kiểm Việt Nam tại văn bản số 757/ĐKVNVAR, ngày 06/2/2018, tính đến hết năm 2017, trên tồn quốc có 24.264 xe ơ tơ đã
hết niên hạn sử dụng; cịn tại thời điểm 01/10/2018, cả nước có 244.006 xe quá hạn
kiểm định trên 30 ngày [3].
Vài năm qua nhờ những cải tiến của công nghệ pin lithium-ion với nhiều ưu
điểm vượt trội (vận hành êm, khả năng tăng tốc tốt, chi phí vận hành, bảo dưỡng sửa

chữa thấp và đặc biệt là không phát thải chất gây ô nhiễm khơng khí). Chính vì vậy
doanh số bán ra của xe điện trên toàn thế giới mỗi năm đều tăng nhanh. Việt Nam
cũng không ngoại lệ trước xu hướng điện hóa phương tiện giao thơng. Khảo sát của
Hiệp hội các nhà sản xuất xe máy Việt nam (VAMM) cho thấy tổng lượng xe máy,
xe đạp điện được bán ra ở Việt Nam năm 2017 đạt gần 500.000 xe, tăng 30% so với
năm 2016. Năm 2018, tốc độ tăng trưởng khoảng 40%. Theo số liệu mới nhất của
Cục Quản lý thị trường (Bộ Cơng Thương), hiện cả nước có trên 3 triệu chiếc xe đạp
điện và xe máy điện đang lưu hành [4].
Với một lượng phương tiện nhiều như vậy, việc thải bỏ một lượng lớn pin và ắc
quy ra ngoài môi trường là điều không thể tránh khỏi. Quyết định 16/2015/QĐ-TTg

3


của Thủ tướng Chính phủ về thu hời và xử lý sản phẩm thải bỏ quy định pin và ắc
quy thải phải được xử lý trước khi đem thải bỏ bởi nhà sản xuất [5].
1.1.2 Thành phần cấu tạo của pin và ắc quy
 Pin
Để đạt được các quy định phát thải CO2 sắp tới, ngành công nghiệp ô tô (đặc
biệt là các nhà sản xuất xe cao cấp) phải phát triển ngày càng nhiều loại xe điện như
xe điện hybrid (HEV) và xe điện (EV). Đối với các ứng dụng ô tô Công nghệ Li-ion
là công nghệ chủ chốt trong vài năm tới. Trọng tâm phát triển chính của pin HEV và
EV là mật độ năng lượng cao hơn để tăng phạm vi lái xe, an toàn, tuổi thọ và chi phí
[6].
Pin Lithium được chia ra làm 2 loại chính là Pin Lithium-Ion và Pin Lithium
sơ cấp. Điểm khác nhau cơ bản của 2 loại pin này đó là pin sơ cấp sử dụng 1 lần cịn
pin Lithium-Ion có thể dùng được nhiểu lần (nghĩa là có thể sạc lại khi hết pin). Trong
nghiên cứu này ta chỉ tập trung vào pin Lithium-Ion (viết tắt là LBI).
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại pin Li-ion khác nhau với những ưu
nhược điểm riêng, Hình 1-1 đưa ra một số loại pin Li-ion chính và các chỉ số kỹ thuật

của chúng.

Hình 1-1. Chỉ số của các loại pin Li-ion khác nhau.

4


Pin Li-ion có nhiều ứng dụng trong đời sống, Hình 1-2 là hình ảnh các dạng
pin Li-ion trong các phương tiện theo kích thước từ loại nhỏ có trong điện thoại di
động, laptop đến cỡ vừa dành cho xe đạp điện, xe máy điện và cỡ lớn cho xe ô tô
hybrid và xe ô tô điện. Một quả pin dùng cho xe đạp điện chạy pin chỉ có trọng lượng
6kg, trong khi đó, một bình ắc quy dùng cho xe điện chạy ắc quy có trọng lượng lên
tới 18-20kg.

Hình 1-2. Kích cỡ của pin Li-ion trong các loại thiết bị từ nhỏ đến lớn.
Pin Li-ion là loại có nhiều khả năng được thương mại hóa nhất cho các ứng
dụng xe điện (EV - Electronic Vehicle). Bởi vì lithium là kim loại có điện thế âm cao
nhất và trọng lượng nguyên tử thấp nhất, pin sử dụng lithium có tiềm năng lớn nhất
để đạt được đột phá công nghệ sẽ cung cấp EV với các đặc tính hiệu suất cao nhất về
gia tốc và quãng đường di chuyển. Có một vấn đề nghiêm trọng là lithium rất dễ phản
ứng với không khí và với hầu hết các chất điện giải lỏng. Để tránh các vấn đề liên
quan đến lithium kim loại, lithium cacbua graphit xen kẽ (LixC) được sử dụng thay
thế và cho thấy tiềm năng tốt khi cho hiệu suất cao, trong khi vẫn duy trì sự an tồn.
Các vấn đề môi trường khác nhau phải được xem xét trong thiết kế pin
Lithium-ion cho các ứng dụng của xe. Các pin Lithium-ion luôn chứa các chất độc
hại với môi trường. Những chất này bao gồm các oxit kim loại chuyển tiếp gây ung
thư trong điện cực dương, LiPF6 và các muối fluoro khác, và các dung môi hữu cơ
trong chất điện phân. Các hợp chất độc hại khác có thể được hình thành trong quá
trình hoạt động của pin.
5

 Ắc quy
Khoảng 85% tổng lượng chì tiêu thụ tồn cầu là để sản xuất axit chì (ILA,
2012), Hình 1-3 thể hiện tỉ trọng sử dụng chì.Điều này cho thấy nhu cầu sử dụng lớn
của ắc quy và thị phần của chì trong sản xuất ắc quy.
1% 2%
1%
4%
1%

Ắc quy

6%

Cáp
Sản phẩm cán
và ép đùn
Đạn
Hợp kim
Hỗn hợp khác
85%

Sắc tố và các
hợp chất khác

Hình 1-4. Cấu tạo của ắc quy Chì – axit.

Hình 1-3. Tỉ trọng các sản phẩm chứa Chì.
(Nguồn: ILA, 2012)

Cấu tạo của một bộ ắc quy gồm các bản cực bằng chì và oxit chì ngâm trong
dung dịch axit sulfuric. Các bản cực này thường có cấu trúc phẳng, dẹp, dạng khung
lưới,làm bằng hợp kim chì antimon,có nhời các hạt hóa chất tích cực. Các hóa chất
này khi được nạp đầy là dioxit chì ở cực dương và chì nguyên chất ở cực âm (Hình
1-4).
Ứng dụng chủ yếu của ắc quy là khởi động và chạy các thiết bị điện hoặc làm
nguồn năng lượng cho động cơ cho các phương tiện, để lưu trữ năng lượng từ năng
lượng mặt trời và tuabin gió, và làm ng̀n điện dự phịng. Ở các nước đang phát
triển, nơi nguồn cung cấp điện nhiều lúc khơng đủ đáp ứng nhu cầu, chì-axit được sử
dụng dùng cho chiếu sáng và chạy các thiết bị điện trong nhà (UNEP, 2004) [7].Có 2
loại ắc quy trên thị trường hiện nay là ắc quy hở ắc quy kín.
 Tuổi thọ của pin - ắc quy

6


Tuổi thọ pin được định nghĩa là số chu kỳ xả - sạc hồn tồn mà pin có thể
thực hiện trước khi công suất danh nghĩa giảm xuống dưới 80% cơng śt định mức
ban đầu của nó. Tuổi thọ trung bình của một pin - ắc quy là 500 đến 1200 chu kỳ. Khi
một pin - ắc quy đạt đến tuổi thọ được chỉ định của nó thì khả năng làm việc sẽ không
ổn định. Sau 1000 chu kỳ đầu với cơng śt 80% pin - ắc quy có thể sẽ tiếp tục hoạt
động đến 2000 chu trình với cơng suất hiệu quả của nó sẽ giảm xuống so với 60%
công suất ban đầu [8].
Tuổi thọ của ắc quy sơ cấp. Chỉ cần lấy ra khỏi bao bì thì ắc quy sơ cấp đã có
thể tiêu hao khoảng (8 – 20)% dung lượng định mức của nó ở nhiệt độ (20 – 30)0C.
Hiện tượng này được biết đến như là khả năng tự xả nội bộ trong ngăn ắc quy. Khả
năng tự xả giảm bớt nếu ắc quy được lưu trữ trong nhiệt độ thấp, mặc dù một số ắc
quy có thể bị hỏng nếu bị làm đơng. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm ảnh
hưởng đến khả năng hoạt động của ắc quy.

 Thành phần của pin - ắc quy
a. Thành phần hóa học của pin
Trong một LIB, catốt là một oxit kim loại Lithium. Vật liệu catốt phổ biến
nhất là LiCoO2 (LCO) nhưng LiNiO2 (LNO) và LiMn2O4 (LMO) cũng được sử dụng.
Anốt là một tấm đồng phủ Graphite. Polyvinylidene Florua (PVDF) được sử dụng để
liên kết các lớp phủ điện cực vào tấm [9]. Bảng 1-1 liệt kê thành phần khối lượng các
chất trong một pin Lithium [10].
Bảng 1-1. Tỉ lệ thành phần trong pin Lithium.
Thành phần

Tỉ lệ khối lượng (%)

LiCoO2

27.5

Thép/Niken

24.5

Đồng/Nhôm

14.5

Than

1

Dung dịch điện phân

3.5

7


Có 2 loại pin Li-ion phổ biến là pin Li-ion dạng trụ và pin Li-ion lăng trụ
phẳng. Pin Li-ion dạng trụ dùng LiCoO2 làm cực dương và graphite làm cực âm. Khối
lượng của những bộ phận cấu thành chính của một pin (29Ah) được mô tả trong bảng
sau:
Bảng 1-2. Bảng phân tích khối lượng của Pin 29Ah dạng trụ.
Bộ phận cấu thành

Khối lượng (g)

Tỉ lệ trong tổng
khối lượng pin (%)

Vỏ

108,5

12,2

Nắp

15,5

1,8

Chất điện li

217,9

24,5

Đầu cực điện dương

339,2

38,1

Đầu cực điện âm

165,0

18,5

Tạp chất

43,4

4,9

Tổng thể

889,5

100

Với pin Li-ion lăng trụ phẳng, vỏ của pin sử dụng thép tráng Nikel hoặc thép

khơng gỉ. Vỏ được phủ kín bằng một trong hai cách điển hình: TIG hoặc hàn bằng
máy laser.
b. Thành phần hóa học của ắc quy
Ắc quy đã qua sử dụng được tháo axit hoặc chất điện phân ra trước khi tiến hành phân
tích thành phần. Ắc quy đã qua sử dụng được chia làm 2 dạng là vỏ Polopropylen và
vỏ Ebonite. Vỏ Polypropylen dùng cho ắc quy nước và vỏ Ebonite dùng cho ắc quy
khô. Ước tính hiện nay 90% là vỏ Polypropylen.
Bảng 1-2 liệt kê các thành phần cơ bản của một ắc quy với vỏ bằng
Polypropylen hoặc bằng Ebonit [11]. Theo dữ liệu trình bày Bảng 1-2 ắc quy bao
gồm các thành phần sau:

8


Bảng 1-3. Thành phần của ắc quy (% khối lượng).
Ắc quy chứa axit
Ắc quy không chứa axit
Thành phần

Vỏ Ebonit

Vỏ
Polypropylen

Vỏ Ebonit

Vỏ
Polypropylen

Bản cực

31,2

35,7

41,6

49,8

Axit

25,0

28,6

0,0

0,0

Lưới

19,5

22,3

26,0

31,4

Đầu cực

5,2

5,9

6,9

8,3

Tắm chắn

2,2

2,5

2,9

3,5

Vỏ

16,9

5,0

22,6

7,0

Tổng

100,0

100,0

100,0

100,0

1.1.3 Ảnh hưởng tới sức khỏe và môi trường của pin và ắc quy
a. Pin
Pin được xác định là vật liệu có vấn đề trong dịng thải. Pin được làm từ nhiều
loại hóa chất để kích hoạt phản ứng của chúng. Một số hóa chất này, như niken và
cađimi, rất độc và có thể gây hại cho con người và mơi trường.
Đặc biệt, chúng có thể gây ơ nhiễm đất và nước và gây nguy hiểm cho động
vật hoang dã. Ví dụ, Cadmium có thể gây hại cho các vi sinh vật trong đất và ảnh
hưởng đến sự phân hủy chất hữu cơ. Nó cũng có thể tích tụ sinh học trong cá, làm
giảm số lượng của chúng và làm cho chúng khơng thích hợp cho tiêu dùng của con
người.
Tác động môi trường của việc tái chế pin Lithium-Ion đã được đánh giá liên
quan đến các quy trình cụ thể và yêu cầu vận chuyển giữa thu gom và tái chế. Một sự
so sánh cũng được thực hiện giữa việc tái chế pin và bãi chôn lấp.
Về quá trình tái chế, kết quả khảo sát khơng cung cấp đủ thơng tin chi tiết để
tính toán các tác động mơi trường trực tiếp. Mặc dù khó khăn trong việc xác định tác
động tới mơi trường của pin thì việc vận chuyển, thu gom cũng tạo ra lượng CO2-eq.

9


b. Ắc quy

Mức chì cao trong máu của người lớn (> 500 μg / L) có thể dẫn đến suy
nhược, mất trí nhớ và khó tập trung cùng với suy giảm chức năng thận và chức năng
sinh sản. Mức chì tối đa cho phép trong máu của người lao động nói chung là 400500 μg / L, với nhiều ngành công nghiệp làm việc để giảm giới hạn tự nguyện 300400 μg / L. Mức chì thấp hơn trong máu ảnh hưởng xấu đến sự phát triển trí tuệ của
trẻ em, và ngưỡng ảnh hưởng này vẫn chưa được xác định. Nờng độ tham chiếu nờng
độ chì trong máu của trẻ em và phụ nữ mang thai là dưới 50-100 μg / L [10].
1.1.4 Tình hình quản lý và thách thức hạn chế của pin-ắc quy ở Việt Nam và thế
giới
 Tình hình quản lý của pin-ắc quy ở Việt Nam và thế giới
Việc quản lý thu gom, xử lý pin-ắc quy trong vòng đời của sản phẩm là cần
thiết khi tác động của chúng tới môi trường và sức khỏe con người là đáng kể.
a. Hoạt động quản lý trên thế giới
Năm 1988, “Tập đoàn bắt buộc” (compulsory consortium) COBAT được
thành lập ở Italy để đảm bảo việc các ắc quy chì-axit cũ được thu gom, vận chuyển
và tái chế một cách an toàn, hiệu quả theo đúng các quy định nghiêm ngặt của luật
pháp về môi trường. Việc hình thành và hoạt động của COBAT đã được thi hành theo
3 chỉ thị của Liên minh Châu Âu EU (91/156/EEC, 91/689/EEC và 94/62/CE) các
thành viên của tập đoàn là những đơn vị có liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp tới thị
trường ắc quy chì-axit bao gờm thị trường thứ cấp, những nhà sản xuất hàng đầu,
những công ty tái chế ắc quy, công ty sản xuất và nhập khẩu, những người thu gom
phế liệu, những người buôn bán phế liệu và các xưởng sửa chữa chế tạo dụng cụ điện.
Ủy ban châu Âu đã ban hành Chỉ thị pin và tích lũy, áp đặt cho các thành viên
của tiểu bang các mục tiêu sau đây (Eurostat) [12].
-

Tốc độ thu gom 45% cho pin thải di động sẽ được đáp ứng vào tháng 9 năm

2016.
-

- Hiệu quả tái chế để đảm bảo tỉ lệ phần trăm cao của pin thải được tái chế,

bao gờm 65% axit chì, 75% nickel-cadmium và 50% “pin thải khác”, sau này đến
Pin lithium.

10


Chỉ thị 2006/66 / EC về pin và ắc quy và pin thải và ắc quy thải [10].Điều 5
của Chỉ thị, trong đó nêu rõ rằng sự liên quan đến các nhà sản xuất pin được thành
lập tại Vương quốc Anh, Quy định đảm bảo các chương trình thu gom pin, ắc quy
từ các nhà phân phối mà khơng tính phí.
Ở Bỉ, cơ quan quản lý BEBAT, đây là một tổ chức phi lợi nhuận, thu gom đối
với pin di động và công nghiệp được đặt tại các siêu thị, cửa hàng, trường học, doanh
nghiệp và bãi thải gia đình. Recybat là cơ quan quản lý pin và ắc quy xe thải. Đối
với pin khởi động lithium (có giá trị âm), Recybat đã thiết lập một chương trình thu
gom và tái chế hoạt động, hợp tác với BEBAT. Những pin này là được thu thập
thông qua sơ đồ thu thập BEBAT.
Ở Pháp, đối với pin di động và ắc quy, nhà sản xuất được yêu cầu tổ chức thu
gom và xử lý miễn phí chất thải cho người dùng, bằng cách đăng ký với cơ quan được
cấp phép hoặc cá nhân bằng cách thiết lập chương trình thu gom và xử lý được chính
phủ phê duyệt. Hai cơ quan được cấp phép được thành lập bởi các nhà sản xuất,
COREPILE và SCRELEC. Đối với pin và ắc quy ô tô, các nhà sản xuất được yêu cầu
tổ chức, bằng chi phí của mình cho việc thu gom và xử lý chất thải.
Ở Đan Mạch, Chỉ thị về Pin trong đó nêu rõ rằng các nhà sản xuất, nhà nhập
khẩu và bất kỳ ai sở hữu pin thải và người tích lũy phải xử lý các sản phẩm đó một
cách có trách nhiệm với môi trường.
Bảng 1-4.Mức tái chế đối với pin và ắc quy axit chì, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13].

STT

Tên nước

Tỷ lệ thu gom (%)
2012

2013

2014

2015

1

Vương quốc Anh

27,3

32,0

36,0

40,1

2

Bỉ

52,3

52,8

54,6

55,5

3

Pháp

35,4

34,1

36,8

38,4

4

Đan Mạch

42,1

43,1

44,2

45,3

11

Bảng 1-5. Mức tái chế cho pin và ắc quy khác, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13].
STT

Tên nước

Mức tái chế (tấn)
2012

2013

2014

2015

1

Vương quốc Anh

-

157.263

157.881

-

2

Bỉ

33.127

33.384

31.762

32.002

3

Pháp

223.604

196.474

203.708

194.961

4

Đan Mạch

182.973

208.929

199.067

213.522

Bảng 1-6.Mức tái chế cho pin và ắc quy khác, 2012-2015 (tính bằng tấn) [13].
STT

Tên nước

Mức tái chế (tấn)
2012

2013

2014

2015

1

Vương quốc Anh

-

1.223

4.753

7.646

2

Bỉ

1517

1880

1629

1664

3

Pháp

11.278

11.008

10.819

10.280

4

Đan Mạch

14.363

16.346

18.925

17.389

Mỗi năm thị trường pin châu Âu có khoảng 800 nghìn tấn pin ơtơ, 190 nghìn
tấn pin cơng nghiệp và 160 nghìn tấn pin dành cho người tiêu dùng. Các loại pin này
có chứa kim loại, đây là loại chất thải có thể gây ơ nhiễm mơi trường. Thuỷ ngân
(Hg), chì (Pb) và cađimi (Cd)là những chất độc nguy hiểm nhất có trong pin.
Khoảng 55% trọng lượng pin có thể tái chế được. Hiện nay, một số nhà máy
chuyên sản xuất pin đang tái chế các pin đã qua sử dụng bằng kỹ thuật nhiệt phân.
Quy trình Batrec ở Thuỵ Sĩ, những phần chiết chủ yếu gồm các thành phần kim loại
trong pin không gây ra những phát thải độc hại. Có thể thu hời được hơn một nửa số
vật liệu trong pin đã qua sử dụng bằng loại thiết bị này. Ở hầu hết các nước, các pin
không được thu gom để tái chế.

12


b. Hoạt động quản lý tại Việt Nam
Ngày 22/5/2015, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 16 về việc
thu hồi những loại sản phẩm thải bỏ, bao gồm ắc quy và pin từ các phương tiện giao
thông cơ giới. Nghị định số 38/2015 của Chính phủ và Thông tư 34/2017 của Bộ
TN&MT là những văn bản pháp lý được xây dựng rất chặt chẽ, nhằm ràng buộc trách
nhiệm của các nhà sản xuất, phân phối ắc quy ra thị trường”. Tuy nhiên thực trạng ở
Việt Nam hiện nay là chưa thực hiện hiệu quả những quy định này, bởi các lý do:
Thứ nhất là chi phí thu hồi, xử lý pin- ắc quy thải hiện đã tiệm cận, thậm chí tốn kém
hơn chi phí sản xuất ra pin- ắc quy mới, nên các doanh nghiệp sản xuất pin- ắc quy
không mặn mà với việc thu hồi ắc quy thải. Thứ hai là nhà sản xuất không cạnh tranh

nổi với những người thu mua phế liệu trong việc thu mua bình thải. Cuối cùng là chế
tài với các vi phạm về ắc quy thải chưa đủ mạnh, chưa buộc các nhà sản xuất và nhập
khẩu có trách nhiệm đến cùng với sản phẩm của mình.
Thơng tư 36/2015/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường về Hướng dẫn
hành nghề và thủ tục lập hồ sơ, đăng ký, cấp phép hành nghề và mã số quản lý chất
thải nguy hại nên tất cả các cơ sở hoạt động trong lĩnh vực sản xuất, thu gom, tái chế
và tiêu huỷ pin, ắc quy phải thực hiện đăng ký chủ nguồn thải, chủ vận chuyển, chủ
xử lý, chủ tiêu huỷ chất thải nguy hại. Chưa có quy định cụ thể về trách nhiệm của
các nhà sản xuất và nhập khẩu phân phối sản phẩm ắc quy tại Việt Nam.
Với sự phát triển nhanh về khoa học công nghệ, nhu cầu sử dụng pin và ắc quy
chì ở Việt Nam trong những năm gần đây ngày càng gia tăng, do sự gia tăng số lượng
ôtô, xe máy cũng như nhu cầu sử dụng các thiết bị chiếu sáng và lưu kho công nghiệp
ở các vùng sâu, vùng xa đang trở nên cao hơn. Theo tính toán của chuyên gia kinh tế,
ước tính cả nước hiện có khoảng 28 triệu xe mơ tơ và 1,5 triệu xe ô tô và sẽ tăng
khoảng 20-25% mỗi năm. Dự báo, đến năm 2021, Việt Nam có thể có 60 triệu xe mơ
tơ và ơ tơ các loại.
Mặc dù quy định đã có, song việc thực hiện vẫn rất hạn chế. Đại đa số các
Công ty sản xuất ắc quy đều biết ắc quy hết hạn sử dụng hoặc thải bỏ là chất thải độc
hại, cần phải thu gom, vận chuyển và xử lý. Hơn thế nữa, tỉ lệ tái chế của chúng rất
cao tuy nhiên các hoạt động thu gom lại chủ yếu đến từ các cơ sở sửa chữa ô tô, xe
máy hoặc qua “đồng nát”. Hình 1-5 là sơ đờ hệ thống thu gom chì tại Việt Nam.

13