大量的废旧动力电池该如何进行妥善处理？ 新能源汽车动力电池回收知易行难

 新能源动力电池回收被称为新能源行业的最后一公里。动力电池在新能源汽车上的使用寿命普遍在5年左右,在新能源汽车行业的强势增长下,业内预计,2018年开始,国内首批进入市场的汽车动力电池即将迎来“报废潮”。

 十年内报废数字惊人

 根据国家“十三五”新能源汽车规划,到2020年我国新能源汽车年产销量将达500万辆。在补贴激励下,进入电动车制造行业的企业如雨后春笋,动力电池用量水涨船高。北京赛德美资源再利用研究院有限公司董事总经理赵小勇介绍,据行业估算,2018年我国约有5万吨动力电池将面临退役或报废,这个数字来源于中国汽车技术研究中心做过的“新能源启动动力蓄电池报废量预计”,此结果是根据新能源汽车动力电池装机量反推的数据,而真正行业内估算的动力电池的报废量应该比这个数字还要高。通过研究,预计到2020年当年动力电池的报废量约有20万吨(20GWh),到2025年全年的报废量将达到100万吨(100GWh),而到2030年这一数字将达到惊人的300万吨(300GWh)。从环境治理和资源利用角度来看,废旧动力电池回收和循环利用将成新能源汽车产业的重要一环。

 报废动力电池如若得不到妥善处理,不仅会造成资源浪费,而且对环境将造成巨大污染。 目前我国动力电池主要以磷酸铁锂为主,还有部分三元锂电池,以及少量的钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂电池。据相关资料显示,废旧动力锂电池中含有大量的锰、钴、镍等重金属元素,同时在其电解液中也包含有例如六氟磷酸锂这样的高毒性物质以及其它挥发性有机物,因此如果处置不当会对周围环境造成严重破坏。

 通过对废旧新能源汽车拆解及电池回收再利用,在避免废旧电池污染土壤的同时,还能提升电池利用效率、创造新的利润空间,降低新能源汽车的成本。动力电池里包含许多国内稀缺的原材料,经挑选、测试等环节之后,这些材料可进一步应用在储能、分布式光伏发电、家庭用电、低速电动车等诸多领域,体现出巨大的再利用价值,实现资源循环利用。

 据介绍,动力电池的回收利用主要有两种,分别为梯次利用和拆解回收。动力电池性能会随着充电次数增加而衰减,当电池容量衰减至额定容量的80%以下时,动力电池就不适用于电动汽车上。此时,将退役的动力电池运用在储能、分布式光伏发电、低速电动车等领域发挥再利用价值,就称为梯次利用,而当电池无法进行梯次利用时,则需要进行拆解回收。

 不仅保护环境也有重要的经济价值

 赵小勇表示,动力电池能否实现有序、环保、高效、资源化的回收利用,是支持新能源汽车产业是否健康、稳定发展的基础。动力电池回收从几个方面将都是势在必行的。

 从经济价值上看,三元材料的动力电池中含有大量钴、镍、锂等贵金属。全球已探明可开采的钴储量约为710万吨,约有一半集中在刚果(金),位居世界第一,中国仅有8万吨,占世界总储量的1.1%,95%依赖进口。而我国是全球最大的钴消费国,80%左右的钴用于电池生产。由于新能源汽车产业的高速发展,电解钴的价格自2016年初20.1万元/吨,上涨到2017年底的52.3万元/吨,涨幅达到160%。

 全球镍年产量约200万吨,目前电池行业用镍虽然不多,仅约占2%。但随着新能源汽车的不断发展,动力电池能量密度的不断提升,市场上高镍材料的大幅使用,预计到2025年,电池行业用镍比重也会占到10%左右,而电解镍的价格也从2016年年初的7万元/吨,上涨到2017年年底的9.5万元/吨,价格上涨了36%。

 我国锂资源储量约540万吨,约占全球总探明储量的13%。虽然在总储量上我国并不缺锂,但储量分布极不平均,并且主要分布在青藏高原,四川金川等地,这些地区自然环境脆弱,缺水,而盐湖提锂则需要大量水,大规模的开采,容易破坏当地本就脆弱的自然环境,我国目前70%锂矿依靠进口,碳酸锂的价格也从2016年初13.5万元/吨,涨到了16.8万元/吨。

 可以说随着新能汽车行业的发展,上游材料市场2017年呈现快速增长态势,材料价格屡创新高。以现在普遍采用的523材料体系的三元电池为例,1吨电池内含钴27.4千克,含镍68.5千克,含锂14.4千克,直接经济价值达2.3万元,如果不进行回收,不仅直接造成大量的经济浪费,还容易引起环境的污染。

 虽然我国一直在完善动力电池回收利用管理的法律法规,但实际上,我国目前并没有强制性的动力电池管理回收利用办法,现行绝大多数都只是推荐性或者引导性文件,无实质约束力。

 面临技术和回收成本高等难题

 业内人士认为,目前我国动力电池回收利用管理存在以下几个方面的问题:一是回收企业容量不足,不足以应对大规模的报废回收;二是回收网络体系不健全,我国车用动力电池回收未建立有效回收模式,市场不规范,整体处于一种无序状态,多家收购、分散经营,回收成本高,企业难以规模化发展;三是回收处理技术滞后,我国动力电池研究主要集中在提高其安全性能及使用寿命等方面,而回收利用环节相关技术研发却严重脱节,目前在废弃车用动力电池的一致性和电池成组连接技术、残余寿命模型、安全性能指标评价、工程实际应用、回收处理再资源化工艺设备能力等方面缺乏技术支撑,难以有效实现动力电池回收和梯级利用。

 面对目前动力电池回收的技术难题,一方面需要企业大量技术和资金的投入,另一方面还需要国家的大力扶持。工信部节能与综合利用司司长高云虎在会上表示,工信部将加快实施新能源汽车动力电池回收利用管理暂行办法,推进标准体系建设,建设新能源汽车国家监测与动力电池回收利用溯源综合管理平台,开展试点示范,积极探索技术经济性强、资源环境友好的多元化回收利用市场模式。

 中国再生资源回收利用协会报废车分会秘书长张莹表示,废旧电池的检测技术还不够成熟,剩余寿命及电池状态无法系统评估,这就导致回收利用经济性大打折扣。同时,由于早先设计与生产的原因,目前动力电池的的拆解不易,如果能够将动力电池梯级利用进行更为简易的管理,市场的利润空间将大大提升,绿色回收的渠道也会逐渐打开。

 另外一个难题是回收成本高,由于锂电池回收涉及到电池放电、破拆、分选、除杂等若干步骤,目前锂电池回收处理工艺并不成熟,回收处理成本居高不下。据了解,1吨磷酸铁锂电池回收(平均回收率达到90%)的成本在8500元左右,而回收所得的市场价值仅为8000元,这意味着回收企业每回收处理一吨磷酸铁锂电池将会亏损500~1000元人民币。而三元锂电池的回收成本虽然更加高昂(超过20000元人民币),但是由于其含有大量的钴镍锰锂等金属,其回收所得的市场价格将达到30000元左右,所以三元锂电池在回收理论上还是有利可图的。只不过三元锂电池由于其自身特性,废旧电池已然有着300~1000V的电压,如果操作不当极有可能发生二次污染甚至起火爆炸等安全事故,所以回收技术门槛更高,有能力涉足的企业自然寥寥,无法形成规模化也导致回收成本进一步提升,想要实现盈利自然难上加难。

关于回收我们一直在努力

 关于动力电力回收利用我们一直在努力,并且在不断完善相关政策体系。2016年12月1日,工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法(征求意见稿)》,对动力电池全生命周期的管理和要求作出详细规定,汽车生产企业承担动力蓄电池回收利用的主体责任。

 2017年1月,国务院办公厅印发《生产者责任延伸制度推行方案》,倡导绿色制造、保护生态环境,并对汽车生产和动力电池回收提出具体要求。

 2017年12月1日,国内首个关于动力电池回收利用的国家标准——《车用动力电池回收利用拆解规范》正式实施。明确指出回收拆解企业应具有相关资质,进一步保证了动力电池安全、环保、高效的回收利用。同时,2018年2月1日起,《车用动力电池回收利用余能检测》等3项动力电池新国标也将正式实施。

 1月5日,工业和信息化部副部长辛国斌主持召开国家动力电池创新中心和中国汽车动力电池产业创新联盟专题汇报会,提出要尽快发布动力电池回收利用管理办法,重点推进试点工作,形成较为成熟的回收利用体系。这对探索动力电池回收的有效路径具有重大意义。

 另外,从工信部网站获悉,为有效推动新能源汽车产业链上下游一体化合作,2018年1月4日,中国铁塔公司与重庆长安、比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科、桑顿新能源等16家企业,在北京举行了新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作伙伴协议签约仪式,积极加强与汽车制造、电池生产、公交运输、回收利用等行业骨干企业合作。

 攻克难题促进回收

 中国物资再生协会常务副会长、资源强制回收产业技术创新战略联盟名誉理事长刘强在2017年12月召开的中国动力电池回收利用产业发展论坛暨联盟年会上提到,现阶段国内车用动力电池回收利用行业仍面临一些问题与挑战。一是回收体系建设不足,潜在风险较大;二是管理制度较为完善,但是监管执行乏力;三是发布标准数量较多,缺乏详细规范;四是责任主体缺乏回收利用资质认证;五是科技研发投入不足,缺乏相关评估。对此,他建议,一是推行生产者责任制,加快回收体系建设;二是加大科技研发投入,培育孵化技术市场;三是完善标准体系建设,开展企业资质认证;四是加强回收利用管理,提升监管能力水平。

 同时也有业内人士指出,想要实现有效地回收,首先必须拥有足够的回收能力。目前虽然有很多企业都开始布局动力电池回收领域,但是目前绝大多数只是起步阶段,尚未形成规模,所以回收处理能力相对有限。实现规模化回收的前提是构建遍布全国(或者先覆盖新能源车相对普及地区)的回收网络。根据现行的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,汽车生产企业承担了废旧电池的回收渠道建立工作,而车企往往没有回收处理的能力,便将这部分工作转移给了电池供应商。且不论电池供应商有无回收处理能力和资质,面对高昂的回收网点建设成本,想要做到合法合规回收无异于纸上谈兵。

 其实对于动力锂电池来说,“分布式”回收利用策略能够较为有效地化解动力锂电池的集中换代,将其中具有剩余利用价值的部分转移,不具备剩余价值的再进行报废拆解回收,化解回收能力不足的尴尬。

 其次是技术积累,技术积累对于动力电池的梯次利用至关重要。对于企业来说,应不断加大技术研发投入,提高效率、降低成本,而政府应加大对企业在技术创新上的扶持力度。从这一角度讲,拥有专业技术基础和优势的企业将在动力电池回收市场占据主导。对于动力电池的拆解回收,应拓展整条产业链,促进上下游协同合作,构建完善的回收体系。另外,任何行业的健康发展都离不开规范和标准体系,如若对动力电池的梯次利用和回收技术门槛和工艺等不加以规范和引导,行业将乱象丛生,进而影响到动力电池行业以及新能源汽车行业。

 赵小勇认为,《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法(征求意见稿)》对约束、规范整个行业毋庸置疑起到了积极作用。但是他建议,未来还应从政策方面一是鼓励整车企业与综合利用企业加强合作,对于退役/报废的动力电池交给正规的动力电池综合利用企业进行回收利用。二是加大对动力电池综合利用企业的扶持,给予相应的电池处理资金补贴,在政策上给予减/免税优惠或征收生产企业环保税反补回收企业。三是加快动力电池溯源管理工作开展,避免一些企业追求高价格,将报废的动力电池交给不法商贩进行非法处理。应加大相应处罚力度,对于违规企业给予更直接的处罚措施。

发达国家如何回收

 日本:立法+对电池生产企业补助。1994年起,日本电池生产商采用电池收回计划,建立起“蓄电池生产—销售—回收—再生处理”的电池回收利用系统。这种回收再利用系统是建立在每一个厂家自愿努力的基础上,零售商家、汽车销售商和加油站免费从消费者那里回收废旧电池,最后由回收公司进行分解。同时,从2000年起,日本政府就规定生产商对镍氢和锂电池的回收负责,电池回收后运回电池生产企业处理,政府给予生产企业相应的补助。

 美国:生产责任延伸+消费者押金制度。美国针对废旧电池的生产、收集、运输和贮存等过程提出技术规范,美国国际电池协会制定了押金制度,促使消费者主动上交废旧电池产品。美国政府推动建立电池回收利用网络,采取了附加环境费的方式,通过消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费,作为产品报废回收的资金支持,同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原材料卖给电池生产企业,此种模式既能让电池生产企业很好的履行相关责任义务,在一定程度上又保证了废旧电池回收企业的利润,落实了生产者责任延伸制度。

 德国:生产者承担主要责任。德国政府立法回收,生产者承担主要责任,利用基金和押金机制建立了废旧电池回收体系市场化,实现了良好效果。依据德国关于电池回收法规的规定:在德国电池生产和进口商必须在政府登记,经销商要组织收回机制,同时用户有义务将废旧电池交给指定的回收机构。这种生产者责任延伸制度的落实和建立了完善电池回收体系。同时,德国环境部资助了两个动力电池回收利用示范项目,对废旧动力电池进行资源化利用进行研究。

 环保部固废中心电子部主任孙绍锋指出,目前,国外主要通过基金、押金和以旧换新等机制建立零售商回收、经销商回收、生产商自行回收、委托第三方回收等模式。我国在动力电池回收模式研究尚处于探索阶段,动力电池处理企业主要与生产企业合作,以处理电池生产过程的残次品或生产废料为主。在政策、利益、责任等多重动力下,越来越多的动力电池生产及回收处理企业着手布局动力电池回收体系建设。贯彻落实国务院办公厅印发的《生产者责任延伸制度推行方案》,他认为,还应从三个方面开展工作:一是开展废动力电池收集体系建设研究;二是开展废动力电池全生命周期环境风险评估;三是研究起草废动力电池再生利用技术规范,同时进一步规范废电器电池再生利用行业的环保准入门槛。

编辑:蓝枫