隨著相關(guān)政策指引和綠色循環(huán)技術(shù)的日益成熟，循環(huán)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要路徑和有效模式。特別地，在交通和電力領(lǐng)域，建立循環(huán)可持續(xù)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈?zhǔn)钦w行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，不僅對(duì)實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》規(guī)定的溫控目標(biāo)至關(guān)重要，也預(yù)計(jì)會(huì)在未來(lái)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益——2030 年創(chuàng)造約 1500 億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
為了實(shí)現(xiàn)這一美好愿景，需要采取協(xié)調(diào)一致的全球行動(dòng)。為此，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)協(xié)同世界經(jīng)濟(jì)論壇全球電池聯(lián)盟召開“電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的可持續(xù)未來(lái)”閉門圓桌會(huì)議，邀請(qǐng)全球與我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上的主要參與者，圍繞電動(dòng)汽車/動(dòng)力電池安全、節(jié)能減排、動(dòng)力電池全生命周期管理的技術(shù)、商業(yè)模式、政策標(biāo)準(zhǔn)等方面取得的成果展開討論。
中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)張永偉在致辭時(shí)表示：“中國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，在上游材料、中游制造及下游應(yīng)用及回收等環(huán)節(jié)逐步完備。未來(lái)還將在動(dòng)力電池智能化技術(shù)、動(dòng)力電池資產(chǎn)管理等方面繼續(xù)發(fā)力，通過新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)繼續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)。希望通過本次會(huì)議，搭建起國(guó)際化互動(dòng)橋梁，實(shí)現(xiàn)全球電動(dòng)化發(fā)展共贏?！?
碳排放問題刻不容緩
根據(jù)媒體報(bào)道，2020年9月9日，包括世界氣象組織在內(nèi)的多個(gè)機(jī)構(gòu)共同發(fā)布了《2020團(tuán)結(jié)在科學(xué)之中》（United in Science 2020）的報(bào)告。報(bào)告提到，在2020年4月初全球因疫情而采取封鎖措施的高峰期間，全球來(lái)自化石燃料的二氧化碳日排放量與2019年相比下降了17%，但仍相當(dāng)于2006年的水平。到6月初，這一數(shù)值回升到僅比2019年水平低5%左右。按此趨勢(shì)繼續(xù)，最終可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)議》的全球控溫目標(biāo)。碳排放控制刻不容緩。
作為中國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)最多的地區(qū)，歐盟基于“零排放”目標(biāo)的法規(guī)已經(jīng)開始落地。聯(lián)盟層面，2019年3月4日，歐盟決定以立法形式明確到2050年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的政治目標(biāo)；行業(yè)層面，將2030年法規(guī)對(duì)象從尾氣排放向全生命周期過渡，在2023年前，評(píng)估建立統(tǒng)一的生命周期CO2排放評(píng)價(jià)方法和數(shù)據(jù)發(fā)送方法，到2025年，對(duì)每一輛出口到歐盟市場(chǎng)的汽車核算發(fā)布其生命周期CO2的排放；企業(yè)層面，寶馬、戴姆勒、大眾、沃爾沃等車企紛紛提出2050年前實(shí)現(xiàn)全生命周期“碳中和”或“零排放”的時(shí)間表。
在中國(guó)，汽車行業(yè)已成為我國(guó)溫室氣體排放最重要和增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，但國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)缺乏統(tǒng)一碳排放核算技術(shù)規(guī)范。2019年，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對(duì)氣候變化司委托相關(guān)機(jī)構(gòu)開展《乘用車碳排放核算技術(shù)規(guī)范及限額》研究。
對(duì)于電動(dòng)汽車而言，碳排放控制考量的是全生命周期，其中發(fā)電就是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，出于電網(wǎng)清潔化考慮，要提升其中非化石能源發(fā)電比例。這一數(shù)值在2019年為29%，按照現(xiàn)有政策情景（乘用車電動(dòng)化率30%）預(yù)計(jì)到2030年可達(dá)到33.1%，如果是低碳情景（乘用車電動(dòng)化率35%）則提升至42.3%，同時(shí)將電網(wǎng)的碳排放因子降低從2019年的0.635 kgCO2e/KWh降低到0.306。
電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵點(diǎn)之一：供給側(cè)的穩(wěn)定持續(xù)供應(yīng)
要實(shí)現(xiàn)低碳情景，控制汽車行業(yè)碳排放，必須讓電動(dòng)汽車具備與傳統(tǒng)汽車的比較優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；沙掷m(xù)發(fā)展，針對(duì)供給側(cè)，首當(dāng)其沖要解決的是動(dòng)力電池原材料的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)的問題。
以三元鋰電池為例，其中鎳金屬產(chǎn)量高，電池用量占比低，目前也有高鎳電池正在研發(fā)中，如NCM811已經(jīng)有企業(yè)開始量產(chǎn)；鋰金屬儲(chǔ)量豐富，開采技術(shù)成熟，但同時(shí)電池用量也高；鈷全球年產(chǎn)量約為11萬(wàn)噸左右，比鋰、鎳等金屬要稀少很多，而電池又是耗鈷大戶，目前鈷半生礦新開采技術(shù)、低鈷無(wú)鈷電池技術(shù)均在發(fā)展之中。
通過回收再利用的方式來(lái)充分發(fā)揮動(dòng)力電池價(jià)值，是保證原材料穩(wěn)定供應(yīng)的方式之一。目前，行業(yè)在電池的設(shè)計(jì)階段已考慮回收。針對(duì)退役電池，結(jié)合大數(shù)據(jù)明細(xì)電池健康狀態(tài)，快速進(jìn)行篩選，判斷是進(jìn)行梯次利用還是再生利用。電動(dòng)汽車退役電動(dòng)可于儲(chǔ)能等行業(yè)進(jìn)行梯次利用，提高電池全生命周期價(jià)值。而無(wú)法梯次利用的廢棄電池，則進(jìn)行再生利用，通過各種回收方式，重新提取原材料用于電池生產(chǎn)。
行業(yè)內(nèi)正在使用新的回收方法來(lái)提升回收效率，如通過精細(xì)分選、精細(xì)拆解等手段來(lái)提高回收率。與傳統(tǒng)的破碎回收相比，采用精細(xì)分選回收能夠提高磷酸鐵鋰回收率，其中正極粉料、鋁箔、銅箔、石墨、鋁殼回收率分別提高32、23、7、98、24個(gè)百分點(diǎn)；精細(xì)拆解則可將磷酸鐵鋰和三元電池回收收益分別提高60.5%和22.2%。
當(dāng)前，電池回收還存在較多的技術(shù)難點(diǎn)，諸如針對(duì)廢舊動(dòng)力電池的快速放電技術(shù)、廢舊動(dòng)力電池的全自動(dòng)化安全拆解技術(shù)與裝備開發(fā)、動(dòng)力電池正/負(fù)極材料的除雜及再活化技術(shù)以及廢舊動(dòng)力電池資源化循環(huán)利用過程中的粉塵、廢氣處理技術(shù)等。以再活化技術(shù)為例，活化再生可改善回收提取到的材料性能參數(shù)，有助于提升回收價(jià)值。與未活化修復(fù)相比，經(jīng)過活化再生的石墨材料放電(嵌鋰)容量提高1.8%，充電(脫鋰)容量提高4%，效率提升2.02個(gè)百分點(diǎn)。
另外，從商業(yè)模式來(lái)說，廢舊電池高昂的回收成本與其產(chǎn)生的再生價(jià)值之間也存在矛盾。
為了保證原材料采購(gòu)合法安全、建立環(huán)形電池價(jià)值鏈，全球電池聯(lián)盟在達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇年會(huì)50周年上提出了電池護(hù)照（Battery Passport）這一創(chuàng)新概念。電池護(hù)照針對(duì)歐洲本土的電池生產(chǎn)與回收等保證，確保上游原材料開采出售過程的可持續(xù)、合法與透明，并加強(qiáng)廢舊電池的回收利用。建立環(huán)形電池價(jià)值鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的主要?jiǎng)恿Γ軌驕p少交通和能源部門30%的排放，減少電池產(chǎn)業(yè)鏈50%的排放；在價(jià)值鏈轉(zhuǎn)型中能夠創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵點(diǎn)之二：解決用戶應(yīng)用痛點(diǎn)
解決用戶應(yīng)用痛點(diǎn)，包括續(xù)航、充電、成本、壽命和安全。
改善用戶體驗(yàn)、提升用戶側(cè)價(jià)值，是電動(dòng)汽車可持續(xù)發(fā)展的另一關(guān)鍵點(diǎn)。從當(dāng)前來(lái)看，需要在續(xù)航、充電、成本、壽命和安全等方面解決用戶使用過程中存在的各類問題，與會(huì)嘉賓從不同層面提出了建議。
材料體系需要持續(xù)的創(chuàng)新，降低成本提高能效；保證前沿以及應(yīng)用基礎(chǔ)研究，擴(kuò)大研發(fā)投入，確立中長(zhǎng)期的研發(fā)方向，適應(yīng)市場(chǎng)的需求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，歷經(jīng)幾代技術(shù)發(fā)展，電池包續(xù)航里程、能量密度和體積效率都有了很大提升。通過材料改性和優(yōu)化電極設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)充電15分鐘、暢行400km的超級(jí)快充技術(shù)；研發(fā)超長(zhǎng)壽命電芯；提高動(dòng)力電池的安全性，如CTP技術(shù)能夠徹底阻止電池包的熱擴(kuò)散。
安全問題是重點(diǎn)之一。近來(lái)，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車安全事故頻發(fā)，引發(fā)了消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車安全性的各種猜測(cè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年6-7月，我國(guó)電動(dòng)汽車安全事故約18起，主要處于充電和行駛狀態(tài)。而在2010-2019年，美國(guó)和歐洲地區(qū)電動(dòng)汽車事故頻發(fā)，尤其在2016和2017年事故發(fā)生概率較高。
針對(duì)此情況，國(guó)內(nèi)外出臺(tái)多項(xiàng)政策來(lái)加強(qiáng)安全監(jiān)管。2017年9月，美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理頒布修訂了聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS NO.305）；2018年3月，美國(guó)、歐盟、日本、中國(guó)共同牽頭編寫的《電動(dòng)汽車安全全球技術(shù)法規(guī)》（EVS-GTR）并得以通過；2020年5月，中國(guó)發(fā)布三項(xiàng)電動(dòng)汽車相關(guān)的安全強(qiáng)標(biāo)，分別為，GB 18384-2020《電動(dòng)汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動(dòng)客車安全要求》、GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》。
動(dòng)力電池安全包括本質(zhì)安全、主動(dòng)安全與被動(dòng)安全三個(gè)方面。本質(zhì)安全上，要通過設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)把控，定義好安全邊界；主動(dòng)安全的前提是做好電池系統(tǒng)，通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等手段，以全面提升電池管理、預(yù)警、充電控制及壽命預(yù)測(cè)與評(píng)估的技術(shù)水平；被動(dòng)安全方面，目前眾多企業(yè)采取加隔熱方式來(lái)防止熱蔓延、模塊熱蔓延甚至是整個(gè)包的熱蔓延，也有在電池上面加消防接口來(lái)防止熱蔓延。
* 除特別說明外，本文內(nèi)容與數(shù)據(jù)來(lái)自“電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的可持續(xù)未來(lái)”閉門研討會(huì)
