首批新能源汽车电池面临“退役”:回收利用不简单

随着政策和市场的双驱动,过去10年,我国新能源汽车市场经历了爆发式增长。然而,不容忽视的是,首批新能源汽车动力蓄电池已处于老龄,一轮动力电池“退役潮”即将到来。按照一般整车厂电池8年衰减20%的质保能力,我国从2017年开始迎来新能源车动力电池退役数量的快速增长。

预计2025年退役电池将达到93亿瓦时,每年退役电池数量增长将超过100万量级。由此将带来巨大的梯次利用潜在市场价值。若退役电池按照先梯次后再生的方式进行回收利用,据测算,到2025年其市场规模合计将达379亿元。

众所周知,电池含有多种重金属元素,处理不当将产生环境危害。当废旧动力电池庞大的潜在市场规模,遇到尚需完善的回收利用市场体系,会发生什么?又有哪些“堵点”亟待打通?

首批新能源汽车电池面临“退役”:回收利用不简单

1、一只“退役”动力电池的价值和风险

按照新能源汽车国家标准,动力电池常常剩余80%余能即可“退役”。这使得动力电池从车辆“退役”后,仍然具有较大的利用价值,这既形成了一个潜力巨大的市场,也意味着一定的环保风险。

“一般来讲,动力电池5~8年使用寿命结束后,我们鼓励‘退役’电池的梯次使用。电池虽然续航里程减少,满足不了车用,但可以被回收用在其他储能需求方面,仍然可以继续‘服役’一段时间,后续还可以选择电池的再生利用。”内蒙古师范大学化学与环境科学学院副教授贾晶春介绍。

湖南工程学院材料化学专业副教授刘万民告诉记者:“‘退役’动力电池可广泛用于电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车及小型分布式家庭储能、风光互补、电动叉车等领域。一般可用到电池初始容量的60%左右,根据使用场景的不同,使用寿命可从数月到数年。”

仍然具有长达数年的使用价值,使得“先梯次利用,后再生回收”成为“退役”动力电池的首选回收利用方案。梯次利用是指让“退役”的动力电池应用于其他领域。再生利用则是对“退役”电池进行拆解、破碎、筛选,利用浸出湿法冶金或火法冶金等工艺,提取电池中的锂、钴、镍等金属元素,并用于二次电池生产。

记者了解到,动力电池中含有锂、钴、锰、镍等金属元素,原材料成本占总成本的50%~70%,动力电池所消耗的锂盐和钴盐已经成为锂、钴所有应用领域中的最大占比。伴随着一次资源的快速消耗,二次资源的回收理应达到相应水平。自《全国矿产资源规划(2016-2020年)》发布,我国已将稀土金属矿产作为战略资源进行储备,因此,对于动力电池中的金属元素进行回收,不仅可以更好地发展循环经济,也能有效缓解我国长期以来对此类资源的对外依存度。

然而,贾晶春同时指出,锂电池组装含有锂等重金属,部分电池使用有机电解质、有机隔膜,不同于传统铅酸电池的简单回收利用方式,锂离子电池的金属回收利用工艺相对复杂,一旦操作不当,这些重金属和有机电解质等将给环境带来严重威胁。

“电池被拆解后,我们一般采用湿法冶金或火法冶金的方法回收利用其中的锂、镍、钴等金属元素。不当拆解会导致安全、环境与资源等多方面问题。从安全层面看,存在触电、短路燃爆和氢氟酸腐蚀等隐患。从环境层面看,存在钴、镍等重金属污染、氟污染和电池隔膜造成的白色污染。从资源层面看,存在锂、镍、钴等高价资源的浪费。”刘万民说。

2、电池回收利用企业面临三大挑战

尽管回收利用潜力巨大,但目前,在动力电池回收市场中尚无领军型企业,甚至产生了一些乱象。此前有媒体报道,不少主机厂家已经建立了电池回收业务。但部分动力电池没有流入正规渠道,反而是被无资质、高污染的小厂高价收购、不当处理,造成了环境二次污染的隐患。为何会如此?

“第一,目前,新能源汽车用户对动力电池回收意识还不够强;第二,一些小作坊的回收价格远远高于正规回收企业的价格;第三,回收电池的企业资质要求较高,导致正规回收企业数量有限;第四,再利用技术不成熟,回用商业模式缺乏创新。”刘万民分析。

其中,梯次利用和回收的难度最大。虽然我国已经成为全球新能源汽车发展最好的国家,但是动力电池仍是一门新技术。在业内人士看来,对于电池回收利用,企业尚面临三大挑战:电池拆解不便、电池健康度残值未知、经济效益较低。

“退役”电池复杂性高,不同的动力电池内外部结构设计、模组连接方式和工艺技术各不相同,仅外形就有方形、圆柱形、软包等多种形状。这直接导致了后期的拆解工作无法规模化作业,增加了拆解难度与人力成本。如果操作不当,更可能会发生短路引起火灾或爆炸、漏液污染周边环境、威胁从业人员健康等各种安全问题,导致人员伤亡和财产损失。

目前,部分“退役”的动力电池使用情况并无数据记录,仅有出厂时的原始数据,使用过程以及当前状态未知。在动力电池进行梯次利用之前,必须对每个模组进行测试,此举大幅提高了企业成本。同时,基于有限的数据,对剩余寿命的预测也不够准确,这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险。

以上一系列因素使得当前回收利用动力电池的经济效益不高。一位电池回收利用企业的工作人员告诉记者,小作坊在电池回收利用中,放弃了检测、放电等多项关键环节,同时操作人员也未经过专业培训,因此在运营成本上较正规企业低许多,从而在议价权和电池收购成本上有了更多空间,与正规企业产生了恶性竞争。

3、动力电池“身份证”维护追溯尚未畅通

事实上,早在2016年,我国已发布《生产者责任延伸制度推行方案》,要求建立电动汽车动力电池回收利用体系。方案指出,电动汽车及动力电池生产企业应负责建立废旧电池回收网络,利用售后服务网络回收废旧电池,统计并发布回收信息,确保废旧电池规范回收利用和安全处置。动力电池生产企业应实行产品编码,建立全生命周期追溯系统。

2018年7月31日,新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台(以下简称“国家溯源管理平台”)启动应用,该平台由北京理工大学电动车辆国家工程实验室构建,其主要功能是将动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集并实施监测,从而实现动力电池的来源可查、去向可追、节点可控。

目前,国家溯源平台共收录包括新能源乘用车、客车、专用车等在内的560余万辆车辆信息数据,配套各类电池总量超过890万包,电池超过280亿瓦时。涉及新能源汽车生产企业290余家,电池企业180余家。

全生命周期追溯系统的建立,意味着每辆车的电池都有它自己的“身份证”。但为何还会发生电池流入小作坊的情况?有业内人士指出,我国虽然建立了溯源管理系统,但由于缺乏强制性政策,企业在上报数据时存在信息严重滞后、不完整和追溯困难等问题。同时,目前的政策法规对车主如何处理电池并没有约束力,这也给予了小作坊收购动力电池的可乘之机。

“2015年,我国的技术政策已经明确提出,将建立动力电池编码制度。2018年版的《回收利用管理暂行办法》提出需建立动力电池溯源信息管理系统、编码技术标准及相关信息共享机制。但现实中,涉及的企业种类与数量众多,比如电池生产企业、电池维修更换机构、电池租赁企业、梯级利用企业等,电池使用周期长达数年,编码维护存在困难。”刘万民说。

贾晶春则表示:“专业电池回收是一个大系统工程,如何进行回收,需要各方面协调,特别是汽车生产企业、电池生产企业以及相关延伸产业的相互配合。一旦全周期中一个环节不通,必然会引起回收利用出现滞后与其他衍生的问题。”

4、电池回收利用的国家标准体系仍需完善

截至2020年底,我国国家标准化管理委员会已发布5项车用电池回收利用的国家标准,基本形成了标准体系框架。此外,动力电池的回收监管政策、梯次行业相关标准、行业监管体系也在完善之中。但也有业内人士指出,目前出台的标准大多为推荐性标准,在执行过程中存在约束力不足、缺乏上位法等问题。

“目前新能源车主对于‘退役’电池如何处置,其实大部分人还是比较模糊的,有部分车企推出了电池更换,例如满里程或者‘服役’时间,进行电池更换回收。但是,新能源车大面积电池年限目前还没有到来。”贾晶春说,他指出,随着时间推移,新能源车主会逐渐对如何正确处理动力电池更有经验。“目前我们应建立相应监督与立法,保证使用完毕的电池能够回到生产厂家或者回收企业。同时,电池生产与使用的监督都要形成,出厂后溯源、使用跟踪和使用完毕电池去向,都需要一整套的监督机制。”

有不少业内专家指出,加快动力电池回收利用,除了加强生产者延伸制度的落实外,未来仍有三方面工作需要继续完善:一要加强宣传,提高消费者的环保意识;二要制定政策,补贴或者奖励积极参与电池回收利用的企业,同时打击不合规的回收;三是加快企业的智能化设备改造,提高电池回收利用效率,通过规模效益降低回收成本,提高企业的议价能力,为企业的正常运营提供有效保障,由此从根本上解决成本高、利润低的行业难题,引导电池回收利用进一步规范。

有多少电池上线就有多少电池要“退役”,动力电池回收利用作为未来新能源车产业发展的重要一环,健康规范发展至关重要。

今年的政府工作报告提到,将加快建设动力电池回收利用体系。从国家层面,我国已加快开展动力电池回收利用立法进程。此外,记者了解到,2021年3月29日,全国新能源汽车“退役”动力电池评估及交易平台(又称电池之家)在广东省佛山市成立。

该平台将聚合电动车辆国家工程实验室、国家电池溯源监测管理平台及新能源电池回收利用专业委员会等方面的资源,致力于把电池利用率最大化,将基于区块链技术,为新能源汽车企业提供大数据动力电池性能评估、线下实验室检测和动力电池线上交易等多项服务,也将有望助力破解动力电池回收利用环节存在的回收难、销售渠道受限、缺乏快速性能检测技术等行业难题。

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