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首批新能源汽車電池面臨“退役”:回收利用不簡單
光明日報2021-06-20 07:49

  河北唐山市一家鋰電池企業的工人在生產線上工作。新華社發

  安徽淮北高新區內的一家新能源車企業車間 新華社發

  最新展出的紅旗新能源出租車 新華社發

  在天津力神鋰電池智能工廠的生產車間,員工在操控設備。新華社發

  【生態聚焦】

  隨著政策和市場的雙驅動,過去10年,我國新能源汽車市場經歷了爆發式增長。然而,不容忽視的是,首批新能源汽車動力蓄電池已處于老齡,一輪動力電池“退役潮”即將到來。

  按照一般整車廠電池8年衰減20%的質保能力,我國從2017年開始迎來新能源車動力電池退役數量的快速增長。預計2025年退役電池將達到93億瓦時,每年退役電池數量增長將超過100萬量級。由此將帶來巨大的梯次利用潛在市場價值。若退役電池按照先梯次后再生的方式進行回收利用,據測算,到2025年其市場規模合計將達379億元。

  眾所周知,電池含有多種重金屬元素,處理不當將產生環境危害。當廢舊動力電池龐大的潛在市場規模,遇到尚需完善的回收利用市場體系,會發生什么?又有哪些“堵點”亟待打通?

  1、一只“退役”動力電池的價值和風險

  按照新能源汽車國家標準,動力電池常常剩余80%余能即可“退役”。這使得動力電池從車輛“退役”后,仍然具有較大的利用價值,這既形成了一個潛力巨大的市場,也意味著一定的環保風險。

  “一般來講,動力電池5~8年使用壽命結束后,我們鼓勵‘退役’電池的梯次使用。電池雖然續航里程減少,滿足不了車用,但可以被回收用在其他儲能需求方面,仍然可以繼續‘服役’一段時間,后續還可以選擇電池的再生利用?!眱让晒艓煼洞髮W化學與環境科學學院副教授賈晶春介紹。

  湖南工程學院材料化學專業副教授劉萬民告訴記者:“‘退役’動力電池可廣泛用于電力系統儲能、通信基站備用電源、低速電動車及小型分布式家庭儲能、風光互補、電動叉車等領域。一般可用到電池初始容量的60%左右,根據使用場景的不同,使用壽命可從數月到數年?!?/p>

  仍然具有長達數年的使用價值,使得“先梯次利用,后再生回收”成為“退役”動力電池的首選回收利用方案。梯次利用是指讓“退役”的動力電池應用于其他領域。再生利用則是對“退役”電池進行拆解、破碎、篩選,利用浸出濕法冶金或火法冶金等工藝,提取電池中的鋰、鈷、鎳等金屬元素,并用于二次電池生產。

  記者了解到,動力電池中含有鋰、鈷、錳、鎳等金屬元素,原材料成本占總成本的50%~70%,動力電池所消耗的鋰鹽和鈷鹽已經成為鋰、鈷所有應用領域中的最大占比。伴隨著一次資源的快速消耗,二次資源的回收理應達到相應水平。自《全國礦產資源規劃(2016-2020年)》發布,我國已將稀土金屬礦產作為戰略資源進行儲備,因此,對于動力電池中的金屬元素進行回收,不僅可以更好地發展循環經濟,也能有效緩解我國長期以來對此類資源的對外依存度。

  然而,賈晶春同時指出,鋰電池組裝含有鋰等重金屬,部分電池使用有機電解質、有機隔膜,不同于傳統鉛酸電池的簡單回收利用方式,鋰離子電池的金屬回收利用工藝相對復雜,一旦操作不當,這些重金屬和有機電解質等將給環境帶來嚴重威脅。

  “電池被拆解后,我們一般采用濕法冶金或火法冶金的方法回收利用其中的鋰、鎳、鈷等金屬元素。不當拆解會導致安全、環境與資源等多方面問題。從安全層面看,存在觸電、短路燃爆和氫氟酸腐蝕等隱患。從環境層面看,存在鈷、鎳等重金屬污染、氟污染和電池隔膜造成的白色污染。從資源層面看,存在鋰、鎳、鈷等高價資源的浪費?!眲⑷f民說。

  2、電池回收利用企業面臨三大挑戰

  盡管回收利用潛力巨大,但目前,在動力電池回收市場中尚無領軍型企業,甚至產生了一些亂象。此前有媒體報道,不少主機廠家已經建立了電池回收業務。但部分動力電池沒有流入正規渠道,反而是被無資質、高污染的小廠高價收購、不當處理,造成了環境二次污染的隱患。為何會如此?

  “第一,目前,新能源汽車用戶對動力電池回收意識還不夠強;第二,一些小作坊的回收價格遠遠高于正規回收企業的價格;第三,回收電池的企業資質要求較高,導致正規回收企業數量有限;第四,再利用技術不成熟,回用商業模式缺乏創新?!眲⑷f民分析。

  其中,梯次利用和回收的難度最大。雖然我國已經成為全球新能源汽車發展最好的國家,但是動力電池仍是一門新技術。在業內人士看來,對于電池回收利用,企業尚面臨三大挑戰:電池拆解不便、電池健康度殘值未知、經濟效益較低。

  “退役”電池復雜性高,不同的動力電池內外部結構設計、模組連接方式和工藝技術各不相同,僅外形就有方形、圓柱形、軟包等多種形狀。這直接導致了后期的拆解工作無法規?;鳂I,增加了拆解難度與人力成本。如果操作不當,更可能會發生短路引起火災或爆炸、漏液污染周邊環境、威脅從業人員健康等各種安全問題,導致人員傷亡和財產損失。

  目前,部分“退役”的動力電池使用情況并無數據記錄,僅有出廠時的原始數據,使用過程以及當前狀態未知。在動力電池進行梯次利用之前,必須對每個模組進行測試,此舉大幅提高了企業成本。同時,基于有限的數據,對剩余壽命的預測也不夠準確,這無疑又會增加梯次利用產品的品質風險。

  以上一系列因素使得當前回收利用動力電池的經濟效益不高。一位電池回收利用企業的工作人員告訴記者,小作坊在電池回收利用中,放棄了檢測、放電等多項關鍵環節,同時操作人員也未經過專業培訓,因此在運營成本上較正規企業低許多,從而在議價權和電池收購成本上有了更多空間,與正規企業產生了惡性競爭。

  3、動力電池“身份證”維護追溯尚未暢通

  事實上,早在2016年,我國已發布《生產者責任延伸制度推行方案》,要求建立電動汽車動力電池回收利用體系。方案指出,電動汽車及動力電池生產企業應負責建立廢舊電池回收網絡,利用售后服務網絡回收廢舊電池,統計并發布回收信息,確保廢舊電池規范回收利用和安全處置。動力電池生產企業應實行產品編碼,建立全生命周期追溯系統。

  2018年7月31日,新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺(以下簡稱“國家溯源管理平臺”)啟動應用,該平臺由北京理工大學電動車輛國家工程實驗室構建,其主要功能是將動力蓄電池生產、銷售、使用、報廢、回收、利用等全過程進行信息采集并實施監測,從而實現動力電池的來源可查、去向可追、節點可控。

  目前,國家溯源平臺共收錄包括新能源乘用車、客車、專用車等在內的560余萬輛車輛信息數據,配套各類電池總量超過890萬包,電池超過280億瓦時。涉及新能源汽車生產企業290余家,電池企業180余家。

  全生命周期追溯系統的建立,意味著每輛車的電池都有它自己的“身份證”。但為何還會發生電池流入小作坊的情況?有業內人士指出,我國雖然建立了溯源管理系統,但由于缺乏強制性政策,企業在上報數據時存在信息嚴重滯后、不完整和追溯困難等問題。同時,目前的政策法規對車主如何處理電池并沒有約束力,這也給予了小作坊收購動力電池的可乘之機。

  “2015年,我國的技術政策已經明確提出,將建立動力電池編碼制度。2018年版的《回收利用管理暫行辦法》提出需建立動力電池溯源信息管理系統、編碼技術標準及相關信息共享機制。但現實中,涉及的企業種類與數量眾多,比如電池生產企業、電池維修更換機構、電池租賃企業、梯級利用企業等,電池使用周期長達數年,編碼維護存在困難?!眲⑷f民說。

  賈晶春則表示:“專業電池回收是一個大系統工程,如何進行回收,需要各方面協調,特別是汽車生產企業、電池生產企業以及相關延伸產業的相互配合。一旦全周期中一個環節不通,必然會引起回收利用出現滯后與其他衍生的問題?!?/p>

  4、電池回收利用的國家標準體系仍需完善

  截至2020年底,我國國家標準化管理委員會已發布5項車用電池回收利用的國家標準,基本形成了標準體系框架。此外,動力電池的回收監管政策、梯次行業相關標準、行業監管體系也在完善之中。但也有業內人士指出,目前出臺的標準大多為推薦性標準,在執行過程中存在約束力不足、缺乏上位法等問題。

  “目前新能源車主對于‘退役’電池如何處置,其實大部分人還是比較模糊的,有部分車企推出了電池更換,例如滿里程或者‘服役’時間,進行電池更換回收。但是,新能源車大面積電池年限目前還沒有到來?!辟Z晶春說,他指出,隨著時間推移,新能源車主會逐漸對如何正確處理動力電池更有經驗?!澳壳拔覀儜⑾鄳O督與立法,保證使用完畢的電池能夠回到生產廠家或者回收企業。同時,電池生產與使用的監督都要形成,出廠后溯源、使用跟蹤和使用完畢電池去向,都需要一整套的監督機制?!?/p>

  有不少業內專家指出,加快動力電池回收利用,除了加強生產者延伸制度的落實外,未來仍有三方面工作需要繼續完善:一要加強宣傳,提高消費者的環保意識;二要制定政策,補貼或者獎勵積極參與電池回收利用的企業,同時打擊不合規的回收;三是加快企業的智能化設備改造,提高電池回收利用效率,通過規模效益降低回收成本,提高企業的議價能力,為企業的正常運營提供有效保障,由此從根本上解決成本高、利潤低的行業難題,引導電池回收利用進一步規范。

  有多少電池上線就有多少電池要“退役”,動力電池回收利用作為未來新能源車產業發展的重要一環,健康規范發展至關重要。

  今年的政府工作報告提到,將加快建設動力電池回收利用體系。從國家層面,我國已加快開展動力電池回收利用立法進程。此外,記者了解到,2021年3月29日,全國新能源汽車“退役”動力電池評估及交易平臺(又稱電池之家)在廣東省佛山市成立。

  該平臺將聚合電動車輛國家工程實驗室、國家電池溯源監測管理平臺及新能源電池回收利用專業委員會等方面的資源,致力于把電池利用率最大化,將基于區塊鏈技術,為新能源汽車企業提供大數據動力電池性能評估、線下實驗室檢測和動力電池線上交易等多項服務,也將有望助力破解動力電池回收利用環節存在的回收難、銷售渠道受限、缺乏快速性能檢測技術等行業難題。

  稿源: 光明日報 )
  作者: 李玉蘭 杜冰 )
  編輯: 胡英男 )
 
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