中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：動(dòng)力蓄電池回收利用已經(jīng)帶上了“緊箍咒”。
工業(yè)和信息化部公布最新信息顯示，我國動(dòng)力蓄電池累計(jì)配套量超過131GWh，產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界第一。
考慮到電池的使用年限一般為5到8年，2009年到2012年推廣的車輛或行駛里程較長車輛的新能源汽車電池基本處于淘汰臨界點(diǎn)。
據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心綜合測(cè)算，2020年前后，我國純電動(dòng)（含插電式）乘用車和混合動(dòng)力乘用車電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)12-17萬噸。
如此巨量的動(dòng)力蓄電池已經(jīng)來到了退役期。如果未經(jīng)妥善處置和進(jìn)行價(jià)值最大化利用，一方面會(huì)威脅公共安全，造成難以逆轉(zhuǎn)的環(huán)境污染，另一方面也將對(duì)寶貴的有價(jià)金屬資源形成浪費(fèi)。
動(dòng)力電池回收，迫在眉睫。
產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜
2018年，工信部聯(lián)合七部委出臺(tái)《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》等一系列政策新規(guī)，就已預(yù)示“動(dòng)力電池回收”即將進(jìn)入規(guī)范化管理階段；
今年2月22日工信部發(fā)布的《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用調(diào)研報(bào)告》，再次將報(bào)廢動(dòng)力電池污染防治提上日程。
2019年全國兩會(huì)在即，致公黨在題為《關(guān)于加快升級(jí)打造新能源動(dòng)力電池全生命周期價(jià)值鏈的提案》中又明確建議，對(duì)殘值電池梯次利用的網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)、集中貯存、收集、標(biāo)識(shí)、包裝、運(yùn)輸，以及指定移交、定點(diǎn)拆解等，出臺(tái)一系列管理辦法和監(jiān)管方式；
同時(shí)建議相關(guān)主管部門通過專項(xiàng)資金支持，鼓勵(lì)車企、電池制造商、回收利用單位等上下游企業(yè)組建聯(lián)合體，共建新能源動(dòng)力電池回收利用體系。
與全國政策相比，各個(gè)地方制定的方案更為細(xì)致。京津冀政府在2018年12月發(fā)布的《京津冀地區(qū)新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)實(shí)施方案》提出，到2020年建成2-4家廢舊動(dòng)力蓄電池拆解示范線和梯次利用工廠。
深圳市直接提出銷售新能源汽車的企業(yè)，按照20元/千瓦時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)專項(xiàng)計(jì)提動(dòng)力蓄電池回收處理資金，對(duì)已按要求計(jì)提動(dòng)力蓄電池回收處理資金的企業(yè)，按經(jīng)審計(jì)確定金額的50%對(duì)企業(yè)給予補(bǔ)貼，補(bǔ)貼資金專項(xiàng)用于動(dòng)力蓄電池回收。深圳也由此成為國內(nèi)第一個(gè)設(shè)立動(dòng)力電池回收補(bǔ)貼的城市。
在如此密集的政策推動(dòng)下，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開始瞄準(zhǔn)動(dòng)力蓄電池回收體系的“新蛋糕”。事實(shí)上，2018年，廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)達(dá)到50億元規(guī)模，2020年至2023年，廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增長至136-311億元。
動(dòng)力電池回收，迎來了它產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期的前夜。
國內(nèi)回收模式待構(gòu)建
當(dāng)前，動(dòng)力電池回收主要模式有兩種。一種是由主機(jī)廠利用銷售渠道建設(shè)退役電池回收體系，回收退役電池移交綜合利用企業(yè)處理或與其合作共同利用電池剩余價(jià)值。
北汽新能源、廣汽三菱等45家主機(jī)廠已設(shè)立了3204個(gè)回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，主要集中在京津冀、長三角、珠三角及中部新能源汽車保有量較高的地區(qū)，并主要以4S店的形式存在。
另一種是以第三方為主體，由梯次、再生利用企業(yè)與汽車、電池生產(chǎn)企業(yè)合作，共建共用回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，集中回收合作企業(yè)新能源汽車的退役電池。
其中，國家電網(wǎng)分別在北京大興和張北建設(shè)了梯次利用錳酸鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示范，并組建了退役電池分選評(píng)估技術(shù)平臺(tái)，研制了高效可靠的電池管理系統(tǒng)。
北京匠芯研發(fā)了梯次利用光儲(chǔ)能系統(tǒng)，并正在建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的動(dòng)力蓄電池包評(píng)估系統(tǒng)。北京普萊德與北汽等合作實(shí)施了儲(chǔ)能電站項(xiàng)目、集裝箱式儲(chǔ)能項(xiàng)目等，累計(jì)梯次利用量約75MWh。
比亞迪、國軒高科等企業(yè)利用退役動(dòng)力蓄電池，生產(chǎn)用于備電領(lǐng)域的梯次利用電池產(chǎn)品。無錫格林美與順豐公司探索將梯次利用電池用于城市物流車輛，中天鴻鋰等通過“以租代售”模式推動(dòng)梯次利用電池在環(huán)衛(wèi)、觀光等車輛應(yīng)用。
值得一提的是，通常動(dòng)力蓄電池容量衰減至80%以下時(shí)，便不能完全滿足汽車動(dòng)力需求，但可梯次利用于其他領(lǐng)域。不過由于當(dāng)前動(dòng)力蓄電池退役量較少，梯次利用大部分處于試驗(yàn)示范階段，集中在備電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
另外，從生態(tài)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制到信息共享，梯次利用領(lǐng)域仍存在不少問題，例如綠色選材、標(biāo)準(zhǔn)化及通用性設(shè)計(jì)、易拆解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及易梯次利用設(shè)計(jì)等方面尚有不足；動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品一致性上仍存在差異；產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)在通信協(xié)議、歷史數(shù)據(jù)等關(guān)鍵資源分享方面還沒有形成機(jī)制；梯次利用技術(shù)仍存在技術(shù)瓶頸。
與梯次利用尚處于探索階段不同，廢舊電池再生利用行業(yè)現(xiàn)在也已形成一定規(guī)模。具體來看，拆解方面，湖北格林美、湖南邦普等開發(fā)了自動(dòng)化拆解成套工藝，北京賽德美開發(fā)了電解液和隔膜拆解回收工藝。再生利用以濕法冶金及物理修復(fù)法為主。
濕法冶金方面，湖南邦普開發(fā)了“定向循環(huán)和逆向產(chǎn)品定位”工藝，湖北格林美開發(fā)了“液相合成和高溫合成”工藝。物理修復(fù)方面，賽德美對(duì)電池單體自動(dòng)化拆解、粉碎及分選，再通過材料修復(fù)工藝得到正負(fù)極材料。
不過，上述行業(yè)依然存在鋰金屬回收率不高、多種電池回收處理兼容性不強(qiáng)等問題。截至目前，再生利用相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仍在加快制定。
整體上，正如中國鐵塔一位地方分公司負(fù)責(zé)人所言，“在實(shí)際運(yùn)作中，動(dòng)力電池回收的商業(yè)模式也并不成熟。當(dāng)前動(dòng)力電池回收利用處于初級(jí)階段”。
德/日/美的電池回收利用計(jì)劃
動(dòng)力電池回收方面，德國大眾汽車的經(jīng)驗(yàn)或值得借鑒。包括日本、美國等也已經(jīng)著手搭建自身的動(dòng)力電池回收系統(tǒng)。
大眾最近發(fā)布要進(jìn)軍動(dòng)力電池材料的回收，短期目標(biāo)是在2020年實(shí)現(xiàn)每年完成1200噸電池材料的回收。
該計(jì)劃將從Braunschweig附近的Salzgitter工廠開始，大眾汽車宣布正在建造一個(gè)試驗(yàn)產(chǎn)線來回收現(xiàn)有動(dòng)力電池組件。它將通過限制電子廢物和原始材料開采來減少其碳排放，同時(shí)為未來幾年公司計(jì)劃的1500萬輛電動(dòng)汽車提供所需的電池材料。
“十年來，我們一直在研究如何恢復(fù)原材料。其中最重要的是鈷、鋰、錳和鎳，“大眾汽車技術(shù)規(guī)劃主管ThomasTiedje說，其已經(jīng)擁有體系化的可持續(xù)電池技術(shù)積累，并正在進(jìn)一步發(fā)展。
據(jù)了解，大眾即將推出基于MEB平臺(tái)打造的“I.D.”車型系列中的第一批電池將于今年晚些時(shí)候發(fā)貨，其回收能力已準(zhǔn)備好在2020年完成，最初的目標(biāo)是每年回收1200噸材料，這相當(dāng)于3000組電池系統(tǒng)。大眾預(yù)計(jì)，全新電動(dòng)車型的電池將會(huì)被全部回收再利用。
“因?yàn)槲磥碥囉秒姵氐囊?guī)模會(huì)非常巨大，所以我們更愿意自己回收并建立自身的回收能力和體系，”Tiedje說。大眾在動(dòng)力電池回收的長期目標(biāo)是回收97％的原材料，超過大眾汽車今天的53％。而Salzgitter的新工廠將這一比例將會(huì)從現(xiàn)在的53％提高到72％。
在回收路徑上，返回大眾汽車的EV電池將被評(píng)估為兩種途徑之一。第一種是“第二次生命”選項(xiàng)，其可以包括在充電站和儲(chǔ)能領(lǐng)域。在大型活動(dòng)中作為備用電源使用，也可以應(yīng)用在快速充電戰(zhàn)部署中為長途旅行的電動(dòng)汽車提供電力支持。
如果不能選擇第二次使用壽命，那么將會(huì)進(jìn)入第二種途徑，EV電池將在Salzgitter回收。
“在這個(gè)過程中，個(gè)別電池部件將首先被切碎，然后材料將被干燥和篩分，再提取'黑色粉末'，這包含有價(jià)值的鈷，鋰，錳和鎳原料，將被單獨(dú)分離，之后再次可用于生產(chǎn)新電池。”
大眾汽車表示，在整個(gè)集團(tuán)內(nèi)，到2025年，其車輛每年將需要約150GWh的電池容量，這相當(dāng)于約500億歐元的采購成本。通過選擇循環(huán)經(jīng)濟(jì)選項(xiàng)，該公司表示它將節(jié)省昂貴的廢物處理以及購買原材料的成本，因此Salzgitter工廠從一開始就有為大眾降低成本的考量。
同時(shí)，該項(xiàng)目還有助于使大眾汽車免受市場(chǎng)和地緣政治因素的影響，例如支持電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型所需的全球鋰需求增長或生產(chǎn)國確定的鈷礦開采減少。
事實(shí)上，和大眾的思路一樣，基于成本、供給、環(huán)保等多個(gè)因素的考量，國際和國內(nèi)主流車企都在明確提出涉足動(dòng)力電池及材料的回收。包括豐田、戴姆勒、寶馬、日產(chǎn)等車企都在過去幾年在該領(lǐng)域有實(shí)際動(dòng)作，主要方式通過與電池企業(yè)、材料企業(yè)的合作來共同布局。
同時(shí)，包括美國、日本、澳大利亞等多個(gè)國家也從政策層面來做頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃：
在日本，去年9月，日本汽車制造商協(xié)會(huì)和日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省組織日本多家車企共同發(fā)起一個(gè)動(dòng)力電池回收項(xiàng)目，目的是建立一個(gè)高效和可持續(xù)電池回收系統(tǒng)，成本由各方承擔(dān)。一家名為日本汽車循環(huán)利用協(xié)作的組織將負(fù)責(zé)運(yùn)營該由多家汽車制造商資助的合資企業(yè)。
美國，目前，鋰離子電池的收集和回收率低于5％。近日美國能源部(DOE)推出了第一個(gè)鋰離子電池回收中心，稱為ReCell中心。DOE的目標(biāo)是，通過電池材料的回收再利用，將電池成本降低至每千瓦時(shí)80美元(約480元人民幣)，并從收集的電池中回收90%的關(guān)鍵材料。
ReCell中心的合作者將專注于四個(gè)關(guān)鍵研究領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)有利可圖的鋰離子電池回收，以供行業(yè)采用：
一是直接的正極回收，重點(diǎn)將開發(fā)回收過程，產(chǎn)生直接回到新電池的產(chǎn)品，而無需昂貴的再加工；二是回收其他材料，重點(diǎn)將是創(chuàng)造能夠經(jīng)濟(jì)有效地回收其他電池材料的技術(shù)，從而提供額外的收入來源。
三是回收設(shè)計(jì)，將開發(fā)新的電池設(shè)計(jì)，優(yōu)化使未來的電池更容易回收；四是將開發(fā)和利用建模和分析工具，以幫助指導(dǎo)研發(fā)的有效途徑并驗(yàn)證中心內(nèi)的工作。
