我国新能源汽车的发展起源于2008年奥运会,之后在世博会上成功使用,2010年国家正式启动“十城千辆”工程,通过提供财政补贴,计划用3年左右的时间,在25个城市各推出1000辆新能源汽车开展示范运行,并力争在2012年使全国新能源汽车的运营规模占到汽车市场份额的10%。
如今,我国新能源汽车产业已走过十几年的发展历程。2015年开始,我国新能源汽车产业呈爆发式增长,全年销售量为33.11万辆,2016年达到50.7万辆;截至2018年底,我国新能源汽车保有量为261万辆。新能源车保有量持续增长,与之伴生的将是锂电池回收和梯次利用。据中国汽车技术研究中心预测,到2020年,我国新能源汽车动力蓄电池累计报废量将达到32.2万吨。为避免环境污染和资源浪费,发展动力锂电池回收和梯次利用产业势在必行。
政策支持不断加大
2015年,财政部等四部委联合下发《关于2016—2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,规定汽车生产企业及动力电池生产企业应承担动力电池回收利用的主体责任,负责动力电池的回收。
2016年2月4日,工信部发布了《新能源汽车废旧蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,明确了废旧动力蓄电池综合利用企业的资质要求与公告管理办法。
2018年,更多相关政策密集出台。2月26日,工信部、科技部、环境保护部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局联合印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,从管理范围、基本原则、核心措施以及监督管理四方面对新能源汽车动力蓄电池回收利用系统提出了要求。3月2日,工信部、科技部、环境保护部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局联合印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,从总体要求、试点内容、组织实施与管理、保障措施四方面具体做了工作部署,提倡技术经济性强、资源环境友好的多元化废旧动力蓄电池回收利用模式,鼓励就近回收,就近处理。7月2日,工信部制定并发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,正式启动对新能源汽车动力蓄电池的全面溯源管理。7月25日,工信部、科技部、生态环境部、交通运输部、商务部、市场监管总局、能源局联合发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,确定了京津冀地区、山西省、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、江西省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、四川省、甘肃省、青海省、宁波市、厦门市及中国铁塔股份有限公司为试点地区和企业。
回收处理技术不断发展
国外动力电池回收技术比较成熟但也相对单一,主要采用火法冶金技术路线,比较有代表性的企业为比利时的优美科公司,其工艺能够将磷酸铁锂电池的铁变成铁合金,铜铝形成氧化物渣,之后再继续冶炼;锂电池内的石墨、隔膜和电解液等有机物最终全部以还原剂的形式被燃烧掉。但该工艺存在能耗高、无法直接回收有价材料、碳排放巨大、经济价值低等问题。
我国前期使用的动力电池主要以磷酸铁锂为主,未来5年内主要的再生利用电池仍然是缺乏回收价值的磷酸铁锂电池。目前,国内传统的动力电池回收企业普遍采取湿法冶金的技术路线,由于处理流程长,在处理中需要添加强酸、强碱、氨等溶液,产生的污水还需要进行环保处理。由于磷酸铁锂电池只含有2%的锂,根据“2016百人会”报告数据,用湿法冶金的技术处理磷酸铁锂电池不能实现收益,处理1吨磷酸铁锂电池仅生产成本就亏损430元。另外,湿法冶金工艺对环境要求敏感,很多对环境要求严格的地区难以落户。
除传统的湿法冶金技术外,近几年以北京赛德美资源再利用研究院有限公司为代表的“物理法”回收技术已逐渐实现产业化。通过精细化物理拆解技术,能够回收湿法冶金工艺不能回收的电解液与隔膜,将电池中的7种原材料(废正极粉、废负极粉、铝箔、铜箔粉、电解液、隔膜、电池壳体等)全组分自动精确分离和收集,按电池整体重量算,回收率高达90%以上,具有工艺流程短、效率高、无污染等特点。另外,赛德美公司还拥有国内领先的材料修复技术,可将废旧正、负极材料修复再生,再生材料还可重新回到电池生产环节,从而大大提高废旧动力蓄电池的再生利用率,该技术不但可以处理三元电池,对残值较低的磷酸铁锂电池、锰酸锂电池也具有良好的经济性。
动力电池回收产业面临的问题
目前,我国动力电池回收产业面临的问题主要有以下几个:
一是目前市场报废量仍未放量且残值较低。
目前市场上可供回收的废旧动力蓄电池以电池生产企业的边角废料、整车生产企业的测试包为主,大量运营企业早期投入使用的新能源车辆正在陆续进入报废期,但回收量依然较少。同时,现阶段报废的动力蓄电池都是较早投入市场的产品,电池材料以镍氢、锰酸锂、磷酸铁锂为主,这些动力电池以当时的工艺质量和电池材料而论,回收价值较低。
二是动力电池梯级利用尚存技术难题,市场还未全部开启。
虽然国家早已明确了动力电池退役后梯级利用的总体路线,但对于动力电池使用过程中的数据监测、电池退役时的余能检测、剩余循环次数判定、安全性能判定等方面尚存在问题。在梯级电池市场方面,目前,除了通讯行业的铁塔公司通过了梯级电池使用测试,在低速电动车、电动自行车、储能等领域,市场还未完全放开。
三是综合利用盈利模式不成熟。
对于综合利用企业而言,需要对回收来的退役电池进行检测、分类、重新配组。由于目前电池标准不一、电池信息数据未能完全共享,以及综合利用技术刚刚起步等原因,企业需要投入大量的资金和人力,导致综合重组电池成本较高。
四是标准及技术规范发展滞后。
标准和技术规范的制定和推广是综合利用、规模化应用的前提。虽然车用动力电池的生产设计、信息追溯、拆解规范、余能检测等相关规范已经发布,但因为缺乏对应的强制性标准或可操作性的技术规范,不同厂家的电池结构、材料体系差距较大,部分汽车生产企业未主动公开动力蓄电池拆卸、拆解及贮存技术说明等信息,综合电池重组及评价不规范,这些都不利于电池规范化、规模化综合利用。
产业发展建议
针对动力电池回收存在的问题,笔者提出如下改进建议:
一是动力电池回收行业还处于起步阶段,国家应该加大对回收企业的政策扶持,效仿欧洲一些国家的先进理念,对于动力电池回收企业给予相应的资金补助。
二是在政策制定上,国家行业主管部门应更有针对性地提出管理办法,使政策文件更加细化,更具操作性。对于违规企业,应给予更直接的处罚措施,避免报废的动力电池流入违法经营企业之手。
三是构建全生命周期的生态体系。建立电池生产商、整车企业、回收企业、综合利用企业、综合利用用户和再生冶炼企业六位一体的综合利用生态体系,形成联动。
四是制定相关技术标准及规范。细化综合利用上下游相关主体的责任,加强动力电池梯次利用行业准入门槛、信息溯源管理、综合电池管理、综合利用基金等相关标准体系建设。研究制定动力电池包拆解工艺规范,并对电池拆解后的分类、标签、存放、信息录入和追溯等相关工作做出明确规范。
