1.電動汽車電池的種類和回收原理
1885年，真正意義上的現(xiàn)代汽車誕生。在這一年德國工程師卡爾·本茨在曼海姆制造出一輛裝有0.85馬力汽油機的三輪車，這輛采用內(nèi)燃汽油機動力的汽車被認為是世界上真正的第一輛汽車。汽車的發(fā)明可以說改變了人類社會的進程，更是改寫了整個人類的出行理念。但是汽車同樣也為人類社會帶來了困擾，那就是尾氣排放問題。因此，采用相對清潔的電力來驅動的電動汽車近年來應運而生。相信很多朋友都接觸或擁有電動汽車，它行駛起來沒有傳統(tǒng)燃油車的噪音，更不會排放尾氣，看起來確實非常環(huán)保。但是在這些背后，還有一個不能忽視的問題。
顧名思義，電動汽車是通過電力來驅動的，汽車需要的電力必須要有電池來儲存和提供。相信大家在中學化學中都學過電池的原理，普通的干電池被隨意丟棄或不正確的回收處理，就會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)。而隨著電動汽車的數(shù)量越來越多，未來電動汽車電池到達壽命或出現(xiàn)故障的問題也會日益突出。這些電池如果不能夠妥善處理，所造成的污染將會比燃油車的尾氣更加嚴重。因此我們針對電動汽車電池回收的相關問題進行了調(diào)查。電動汽車上使用的電池都有什么種類？它們的危害是什么？現(xiàn)在的電動汽車廠家又是如何處理廢舊的電池呢？
■ 關于電動汽車電池的那些事兒
★ 電動汽車的電池類型都有啥？
根據(jù)我們的調(diào)查和了解，目前電動汽車的電池主要采用鋰離子電池為核心的電池組。以鋰離子核心的組成來劃分的話，主要分為鐵鋰鋰電池和三元鋰電池等；而以電池的包裝形式來劃分的話，則主要分為方形鋁殼電池、軟包裝聚合物電池以及圓柱型電池。
這三種電池可以說各有利弊，方型鋁殼電池具有壽命長、成組（多塊單體電池組成電池組）容易、可靠性較好、機械強度高等優(yōu)點，此外，方形鋁殼電池的梯次回收利用也比較容易實現(xiàn)。但是它的缺點是成本較高。目前國內(nèi)包括比亞迪和北汽新能源在內(nèi)的多家車企的電動車上，均采用的是方形鋁殼電池。
其次是軟包裝聚合物電池，它具有安全性好、能量密度高、成本低等優(yōu)勢，但缺點是回收梯次利用的難度比較高。軟包裝聚合物電池是未來的電動汽車電池發(fā)展的一個方向。4
最后是圓柱型電池，它具有安全性高、能量密度高、回收再利用難度小等優(yōu)勢。但缺點是電池性能一致性較差，成組后系統(tǒng)管理的難度大。目前特斯拉主銷的MODEL S車型上使用的是圓柱形18650電池。
★ 電動車電池能“活多久”？
根據(jù)國家標準GB/T31484-2015中關于電動汽車電池標準循環(huán)壽命的規(guī)定：“經(jīng)過500次1C充放電循環(huán)后，放電容量需大于初始電池容量的90%或經(jīng)過1000次1C充放電循環(huán)后，放電容量需大于初始電池容量的80%即為合格標準（其中1C充放電循環(huán)的解釋為：一次完整充放電，即從容量100%釋放到0% ，然后再充滿，這就是1C充放電循環(huán)。）?！倍P于電動汽車電池的使用壽命，國家還規(guī)定在使用8年/12萬公里后，電池容量不得低于初始容量80%的標準。
除了國家標準外，各電動汽車廠家也有著對于自家電池使用壽命的規(guī)定。目前各廠家都有一套專業(yè)的機制和設備來檢測電池的損耗程度，而各個廠家的標準基本基本都是：對于家庭電動汽車用戶來說，正常使用10年/20萬公里；公務用車使用6年/60萬公里后，電池容量不得低于80%的標準。相對來說，目前電動汽車廠家關于電池使用壽命的標準要略高于國家標準。
★ 如何判電動汽車電池的“死刑”？
前面我們已經(jīng)說了電動汽車電池的使用壽命標準，而報廢標準也就是當電池容量在使用了標準規(guī)定的時間或里程后，初始容量低于80%即可視為報廢，應當予以更換。也就是說，當電池容量低于初始值的80%，就可以讓它去“狗帶”了。
不過，在進入回收階段前，電池還是可以進行梯次利用的，也就是說這些不能被電動汽車繼續(xù)使用的電池，并非完全失去了價值，理論上說，它們還可以按照電池容量的不同，而被利用在儲能或者相關的供電基站以及路燈、低速電動車身上，最后再進入回收體系。
★ 隨意廢棄電動汽車電池是“放棄治療”？
目前電動汽車使用的電池核心主要為鋰離子，如果不妥善處置或隨意廢棄，有可能造成鋰離子的泄露，從而會引發(fā)燃燒和爆炸風險。另外，電池在燃燒后還會產(chǎn)生大量的氟化物，從而引發(fā)土壤或水源污染，進而危害到人類的健康。
“1個20克的手機電池可污染3個標準游泳池容積的水，若廢棄在土地上，可使1平方公里土地污染50年左右。試想，如果是幾噸重的電動汽車動力電池廢棄在自然環(huán)境中呢？大量重金屬及化學物質(zhì)進入大自然，將會對環(huán)境造成更大的污染?！北本├砉ご髮W教授吳鋒曾公開表示。此外，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到2020年，國內(nèi)新能源車累計產(chǎn)銷量將達到500萬輛，而電動汽車電池累計報廢量將達到12萬-17萬噸的規(guī)模。
★ 所以我們不放棄治療，我們要回收！
按照不同的提取工藝分類，可將鋰離子電池的回收技術分為3大類：干法回收技術、濕法回收技術和生物回收技術。干法回收主要包括機械分選法和高溫熱解法(或稱高溫冶金法)。干法回收工藝流程較短，回收的針對性不強，是實現(xiàn)金屬分離回收的初步階段。主要是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)材料或有價金屬的回收方法。
濕法回收技術工藝比較復雜，但各有價金屬的回收效率較高，是目前處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的主要技術。濕法回收技術是以各種酸堿性溶液作為轉移媒介，將金屬離子從電極材料中轉移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子鹽化物、氧化物等形式從溶液中提取出來。
生物回收技術主要是利用微生物浸出，將電池中的有用成分轉化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，得到含有效金屬的溶液，實現(xiàn)目標成分與雜質(zhì)分離，最終回收鋰等有價金屬。
目前主流鋰電池回收工藝以濕法工藝和高溫熱解為主，其中又以濕法回收的效率最高，其效率最高可以達到80%-90%左右。而生物回收技術的研究剛剛起步，是未來鋰離子電池回收技術發(fā)展的理想方向。
2.國內(nèi)廠家在的電池回收進展
■ 電動汽車廠商在電池回收方面都做了什么？
前文中我們主要介紹了電動汽車鋰電池的廢棄標準、危害以及回收方法，我們可以看到，鋰電池在經(jīng)過正確和合理的回收后，將有著非常高的重復利用率。這也是節(jié)能環(huán)保理念所提倡以及成本效益下所必須要做的。下面我們將具體看一下各個電動汽車廠家在電池回收方面都做了什么。這里我要說一下，在調(diào)查期間，我們親身走訪了比亞迪和北汽新能源的工廠，并與兩家企業(yè)的相關工程師進行了交流。而特斯拉的回收情況則是以其官方材料作為參考，請各位讀者知曉。
★ 比亞迪8
作為一家置身于新能源汽車的企業(yè)，比亞迪近些年來銷量成倍增長，例如在2016年上半年，比亞迪新能源汽車銷量同比增長130.74%，約4.9萬輛，其中純電動汽車銷量約2.2萬輛，同比增長更是高達310.82%。比亞迪的公告顯示，今年上半年，比亞迪在新能源乘用車領域占據(jù)約36%的市場份額。9
由此可見比亞迪在新能源汽車市場上的實力不凡，那么隨著銷量和市場份額的快速增長，未來比亞迪將面臨大規(guī)模的電池回收工作，目前比亞迪已經(jīng)有怎樣的動作？目前規(guī)劃是什么？我們也采訪到比亞迪第二事業(yè)部SVB儲能及汽車電池工廠副廠長孫華軍先生，他向我們詳細介紹了比亞迪在電池回收領域的動作。
● 比亞迪所使用的“動力電池”種類有哪些？
前面我們也介紹過，新能源汽車所使用的“動力電池”（比亞迪官方稱其使用在電動汽車上的電池為“動力電池”，意為其只指負責動力驅動的電池組）種類主要包括方型鋁殼電池、軟包裝聚合物電池和圓柱型電池。比亞迪目前在新能源汽車上使用的電池全部為方型鋁殼電池結構，并有鐵鋰鋰電池和三元鋰電池兩種選擇（目前鐵鋰鋰電池為主，未來秦EV500以及第二代唐的插電混動版將采用三元鋰電池）。孫華軍同時補充道：“根據(jù)電池容量和車型需要里程，比亞迪所使用的方型鋁殼電池會有不同的尺寸和容量規(guī)格，比如秦和e6的電池包規(guī)格和尺寸完全不同，當然，蓄電量也是有差異的。”
● “動力電池”的損耗達到30%建議更換
那么比亞迪的動力電池何時需要被回收或處理呢？孫華軍講到：“從目前的新能源汽車使用情況來看，電池的壽命標定要長于整車的壽命，所以電動車的壽命更多的取決于整車里程數(shù)的報廢要求（國家建議乘用車報廢里程為60萬公里）?！辈贿^，孫華軍建議大家：“如果動力電池損耗達到30%時，建議進行更換。如果不進行更換，雖然動力電池還能夠正常使用，但是會影響車輛原先標定的性能，例如滿電情況下續(xù)航里程可能會降低等?！?
● 已開始回收少量廢舊動力電池，均按國家相關規(guī)定的要求執(zhí)行
作為最早一批發(fā)展新能源汽車的企業(yè)，比亞迪已經(jīng)逐步開展了動力電池回收工作，并根據(jù)國家頒布的《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》兩項政策執(zhí)行，包括電池從客戶端的收集，電池的存儲、運輸、防護措施以及運輸?shù)诫姵鼗厥仗幚砉S的流程等等。
● 擁有比較健全的動力電池回收流程，無法再利用電池采用濕法回收處理
目前，比亞迪電池回收的渠道主要先委托授權經(jīng)銷商來回收廢舊動力電池，當有客戶要求或報廢車輛需要更換動力電池時，經(jīng)銷商會將動力電池從車體中取出，并運送到比亞迪寶戎工廠進行初步檢測。如果廢舊電池可以再利用且繼續(xù)使用，廢舊電池會在寶戎工廠進行進一步檢測，這些電池未來也將會繼續(xù)應用在家庭儲能或基站備用電源等領域。
如果電池不能再利用，比亞迪寶戎工廠會將電池運送到惠州材料工廠的相關部門，之后將采用濕法回收方法進行拆解回收，首先將電池浸泡在酸里，使電池的化學物質(zhì)在酸里溶解、提純、反應（由于磷酸鐵鋰形成之前也是和酸進行反應，所以廢舊的磷酸鐵鋰電池采用濕法回收，回收效果更好）。另外，動力電池另一個重要組成部分電解液也會進行回收，并采用溶解方式收集，而對于揮發(fā)的部分電解液通過廢氣排放系統(tǒng)進行光線降解，降解成正常氣體后排出。至于電池殼體等材料，也可進行二次利用。整體來說，比亞迪動力電池回收有比較健全的流程體系，回收效率較高。
關于比亞迪動力電池回收的比例和效率，孫華軍向我們介紹：“目前比亞迪磷酸鐵鋰電池內(nèi)部材料都可以做到回收，所以不存在動力電池材料無法回收，并帶來污染的可能?！闭w來說，比亞迪在動力電池回收方面已經(jīng)展開了相關的工作，雖然目前規(guī)模很小，但為日后打下了基礎。
★ 北汽新能源
北京新能源汽車股份有限公司（下文中簡稱“北汽新能源”）是由北京汽車集團有限公司發(fā)起并控股，聯(lián)合北京工業(yè)發(fā)展投資管理有限公司、北京國有資本經(jīng)營管理中心、北京電子控股有限責任公司等共同設立的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺。公司成立于2009年11月。在2015年，北汽新能源全年銷售整車20129輛，居國內(nèi)純電動汽車銷量首位。
雖然北汽新能源相比較比亞迪來說，成立的時間較短，但是其發(fā)展也是比較迅猛的。而關于北汽新能源在電池回收以及相關產(chǎn)業(yè)方面，目前有何進展以及對未來有什么計劃，我們也專門采訪了北京新能源汽車股份有限公司總工程師俞會根先生。
● 北汽新能源所使用的動力電池種類有哪些？
北汽新能源的車型上使用的電池也主要是方形鋁殼電池。根據(jù)俞總工程師介紹，目前北汽新能源也在積極努力發(fā)展軟包裝聚合物電池。軟包裝聚合物電池是未來電動汽車上電池的一種發(fā)展趨勢，其在成本和重量上相比目前的方形鋁殼電池更有優(yōu)勢，但是其對工藝的要求也更高。
● 電池容量損耗到初始能量的80%建議更換
北汽新能源的電池何時需要被回收或處理呢？根據(jù)俞總工程師介紹：“當電池容量到達初始容量的80%，我們便建議用戶更換?！倍渌囊?guī)定和指導意見，都與之前的比亞迪公司的要求基本一致。
北汽新能源最早銷售過一批基于薩博9-3開發(fā)的電動汽車，其電池組采用磷酸鐵鋰電池，這批汽車當初主要用于出租車等行業(yè)，目前這批汽車已全部由北汽新能源回收，其使用的電池也已被妥善處理。目前北汽新能源在售的車型均已采用方形鋁殼鋰電池，這批車輛的電池的壽命還有較長的時間，所以目前還沒有被回收。
另外，目前北汽新能源正在與江西贛州豪鵬科技有限公司洽談，雙方準備合資成立公司，主要開展電動汽車電池的回收和梯次利用。該項目已經(jīng)進入北汽集團正式議事日程，相信在不遠的將來，我們就能看到這家公司。
● 俞總工程師對于未來電池的暢想
最后，俞總工共還向我們闡述了他對未來電動汽車電池發(fā)展的一些暢想。根據(jù)俞總的設想，未來電動汽車的電池和動力系統(tǒng)都會采用全球統(tǒng)一的接口和標準，而電池也會做成跟現(xiàn)在的5號/7號電池類似的標準制式。電動汽車使用者在駕車出行時，可根據(jù)不同的里程需求，租賃或購買不同數(shù)量的電池組安裝在車內(nèi)，以實現(xiàn)不同里程和時間的需求。
現(xiàn)在看來這些好像是天方夜譚，但是縱觀人類的科技發(fā)展史，沒有什么是不可能的。我們不禁要為這些研發(fā)人員的創(chuàng)新精神點贊，同時也希望能早日看到新科技的誕生。
3.國外廠家如何回收電池 編輯有話說
★ 特斯拉
特斯拉作為目前最炙手可熱的科技公司，不僅在電動汽車制造和設計方面有著很高的造詣，在電池的回收再利用方面也有著非常前瞻的儲備。就在10月28日的特斯拉發(fā)布會上，該公司也向外界展示了其對于未來電能利用的進展和目標（點擊穿越）。
● 特斯拉的電池回收標準
另外，我們都知道特斯拉目前正在建設Giga電池工廠，該工廠將主要生產(chǎn)未來特斯拉電動汽車上使用的電池，該工廠將會在2020年正式建成完工，而目前特斯拉和松下公司合資建造的電池工廠屆時將會轉成負責電池的回收和再利用。特斯拉關于電池回收的標準是在使用8年后，進入回收階段。目前特斯拉制定的回收流程一共分為6步。
電池在經(jīng)過以上六個步驟回收處理后，會產(chǎn)生三種剩余產(chǎn)物。三種產(chǎn)物根據(jù)類型不同，也會做出不同的處理方式：產(chǎn)物1：塑料的“毛絮”：會被運回美國境內(nèi)妥善處理；產(chǎn)物2：金屬屑：進一步分解回收成銅、鈷、鋁等金屬元素，可作為鈷酸鋰的原料，也可被用來制作鉆頭或者陶瓷顏料；產(chǎn)物3：泥灰漿：干燥處理后成為金屬涂層的原料。
● Umicore公司如何回收電池，并變廢為寶
目前，特斯拉可以直接重復利用電池組上約10%的材料，如電池殼和某些電子元件，剩余的電池組部分將轉入下一部的回收。特斯拉目前在北美地區(qū)與Kinsbursky Brothers公司合作回收利用了約60%的電池組，在歐洲則同Umicore公司開展了這方面的合作。特斯拉未來將很快在亞洲尋找合作伙伴從事回收利用電池的業(yè)務。
下面我們就以特斯拉和Umicore公司的回收電池流程來舉例說明。特斯拉目前使用的是閉環(huán)回收利用系統(tǒng)，意思就是Umicore公司的工廠可以將特斯拉的電池回收并轉化為完全可重復利用的材料，整體回收效率比較高。
目前Umicore公司對于特斯拉電池的回收也是使用濕法回收工藝，這里我們將主要介紹一下，該工廠在電池回收后的，對于其中可用材料的再利用。電池在經(jīng)過回收和精煉后，其中鈷、鎳等金屬的合金將會作為“有價產(chǎn)品”進入再利用環(huán)節(jié)，其中鈷通常用作淬硬工具的金屬粉末或用作陶瓷顏料。此外，Umicore公司還開發(fā)了一項將鈷化合為鈷酸鋰的流程，而鈷酸鋰又可以再出售給電池制造商。這個流程不僅高效環(huán)保，而且還給Umicore公司帶來了額外的高回報。Umicore公司現(xiàn)已成為電池制造業(yè)中最大的鈷酸鋰供應商。
除了高價值的金屬材料外，在濕法回收的過程中還產(chǎn)生了其它熔渣，這些熔渣里面主要是電池中的鋰材料，對于這些附加價值較低的熔渣，Umicore公司主要是將其制成建筑原材料，這些熔渣可以作為生產(chǎn)水泥的原材料，相比傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)方法，使用熔渣作為原材料，可以顯著降低水泥生產(chǎn)所造成的二氧化碳排放以及其他不可再生資源的消耗。
說完了回收產(chǎn)物，我們再來說一下回收過程中的排放問題，Umicore公司的電池回收利用流程中產(chǎn)生的排放物有二氧化碳、水蒸氣和灰塵。其中，灰塵約占排放物總量的1%，這部分灰塵最終將運往保護型填埋場。與此同時，Umicore公司還利用回收熔爐中的熱量與工廠內(nèi)的一座天然氣工廠一起發(fā)電，并將電力出售至周邊企業(yè)。
通過與Umicore合作后，特斯拉目前可以完全回收利用其早期車型Roadster中使用的電池組，而且還能獲得利益，而無需政府施行促進回收利用方面必要的特別財政支持。特斯拉公司的愿景是在不久以后能將電池回收利用中的材料做為生產(chǎn)的原材料。具體說來，金屬可以在電芯中重新使用，塑料可以回收模制成特斯拉汽車的新塑料部件。屆時，其整個閉路回收利用系統(tǒng)就徹底形成，而且更加高效。
■ 電動車車主是否了解電池回收的事項
★ 車主不了解電動汽車的電池更換機制
說完了回收過程，我們再來聊聊作為與電動汽車接觸最多的群體，電動車的車主們是否知道電池回收的相關消息呢？因此，我們也對電動汽車的車主們進行了訪問，當我們我們詢問車主們是否知道電池在損耗到80%時，就可需進行更換，幾乎所有車主都不知道該項規(guī)定的存在。不過大部分車主們也表示，即使電池容量到達80%的更換標準時，也不會更換電池。理由主要有兩個，一是更換電池的費用問題，如果更換電池比較高的話，更換電池并不合算。據(jù)我們了解，電動汽車電池的成本大約要占整車成本的40%-50%左右，費用確實相對較高。第二個原因是，大部分車主認為電動車僅僅是他們在城市中代步使用，即使電池容量衰減到80%以下，剩余的行駛里程也是滿足他們的需求的。
★ 廠家未盡到告知義務
另外，我們也同時了解到，車主在購買電動汽車的時候，廠家并沒有告知車主們關于電池的更換標準等相關事項。按照目前電池的使用里程和壽命的相關規(guī)定，在正常情況下，一輛電動汽車在不發(fā)生事故和故障的情況下，其全壽命周期下車主是基本不用考慮電池更換的問題的，但不會遇到并不代表這部分信息是不需要傳達給車主的，作為使用者，是有對于車輛相關情況和信息的知情權的，因此我們也希望廠家能夠重視這個問題。
■ 我國在電池回收領域的努力
在2014年12月30日，財政部等四部委就聯(lián)合下發(fā)《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知(征求意見稿)》，明確汽車生產(chǎn)企業(yè)作為動力電池回收利用的責任主體，負責動力電池的回收。為鼓勵生產(chǎn)企業(yè)回收動力電池，不少地方政府也在積極探索。上海市曾出臺政策表示，車企回收動力電池政府將補助1000元/套；深圳則建立動力電池利用和回收體系：每賣一輛車廠商拿出600元、政府拿出300元，用于回收動力電池，初步建立電池回收的機制。
此外，我們國家目前也正在電池回收的方向上積極努力，就目前我們向相關專家了解的情況，國家發(fā)展與改革委員會已經(jīng)正在牽頭建立電池的芯片追溯系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的原理是對于每一塊電池核心進行編碼處理，編碼將統(tǒng)一錄入電池追溯管理系統(tǒng)。只要通過編碼即可實時追溯到電池裝載在哪輛車上、淘汰后正在哪里進行回收、回收已經(jīng)進展到哪一步以及最后的處理結果。目前包括北汽新能源在內(nèi)的多家電動汽車廠商和電池制造商正在積極參與這項追溯系統(tǒng)的制定中。另外，面對未來越來越多的電動車以及淘汰下來的電池，電池回收或許也將會成為汽車后市場中的一項新興產(chǎn)業(yè)。
■ 編輯有話說
看到這里，想必各位讀者已經(jīng)對于目前電動汽車電池回收有了一定的了解，而通過這次的實地調(diào)研和采訪，編輯也對目前我國在電動汽車電池回收方面，有了一些自己的想法。隨著國家對電動汽車的扶持政策推出后，國內(nèi)的電動汽車廠家如雨后春筍一般出現(xiàn)。在這一眾廠家中也是魚龍混雜，部分廠家進入電動汽車領域的目的似乎并不單純，因為生產(chǎn)新能源汽車有著可觀的補貼收入。所以在不久的將來，眾多的電動汽車電池需要更換時，那些目的并不單純的企業(yè)生產(chǎn)的電動車的電池可能很難得到妥善處理，由此而來的污染問題如何解決？當大量電池沒有得到妥善回收而隨意流入后市場，“二手電池”的質(zhì)量和安全問題又如何監(jiān)管和控制？
隨著市面上的電動汽車越來越多，多年之后電池廢棄和回收的問題勢必會成為一個重要的環(huán)境問題。好在現(xiàn)在人們對于環(huán)保的意識已經(jīng)提高很多，不會重復多年前“先污染、后治理”的老路，畢竟很多污染是不可逆以及治理的成本難以接受的。而我國在電池回收方面也讓我們看到了比較欣慰的景象，因為我們的相關從業(yè)人員已經(jīng)在積極的開展這項工作，我們也看到了政府以及相關的電動汽車廠家已經(jīng)和正在進行著更高效的電池回收的相關準備。
而對于我國電池回收未來的發(fā)展，我們可以參考已經(jīng)在這一領域有著很高完成度和技術儲備的特斯拉等企業(yè)。通過我們自己的努力，形成一套行之有效的閉環(huán)回收系統(tǒng)不僅是必要而且是切實可行的。關于電池回收的這期焦點欄目到這里就結束了，希望通過這篇文章能夠使您對于電動汽車電池回收的來龍去脈有所了解，謝謝大家。（文/汽車之家 包津鋮 興珉）
