2020年我國動力電池退役量高達20萬噸,預計到2025年后,每年退役電池數量增長將超百萬量級。因此,動力電池的回收利用備受關注,成為新能源汽車行業亟待解決的難題。

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全球碳中和趨勢下,汽車電動化、智能化、網聯化、共享化不斷加速,新能源汽車產業發展呈現迅猛增長態勢。近年來,造車熱潮迭起,各行業巨頭紛紛入局,新能源汽車市場火爆。根據中國汽車工業協會數據顯示,截至2021年5月底,我國新能源汽車保有量約580萬輛,占全球新能源汽車總量的一半。

作為新能源汽車的三電系統之一,動力電池裝機量也呈井噴式增長。根據國家規定,動力電池容量衰減至額定容量的80%以下,就要面臨退役,被強制回收。業界人士估算,最早一批新能源汽車配備的動力電池已經處于退役期。

據央視財經報道,2020年我國動力電池退役量高達20萬噸,預計到2025年后,每年退役電池數量增長將超百萬量級。因此,動力電池的回收利用備受關注,成為新能源汽車行業亟待解決的難題。

退役動力電池的風險與價值

新能源汽車動力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池、鈷酸鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。推進新能源汽車發展的本意是節能減排,降低傳統燃油汽車對環境的污染。然而,動力電池中包含多種重金屬元素,處理不當的電池將會產生有害物質,對土壤、空氣、水源都會造成污染,對人體健康也會造成危害。

根據動力電池退役標準,容量剩余80%以下的動力電池已經不再適用于新能源汽車,因此,退役并不表示動力電池完全報廢了。例如,鋰離子電池平均含鋰1.2%至1.8%,銅8%至10%,鈷12%至18%;三元材料電池中鎳含量為12.1%,含鈷3%,鋰平均含量為1.9%。為避免資源浪費,對于這些動力電池的回收再利用尤為重要,其回收大致可分為梯次利用和再生利用。

梯次利用是指將退役電池應用到通信基站備用電源、儲能系統、UPS電源、低速電動車等對電池性能要求不高的領域,充分利用退役動力電池的剩余價值,極具環保和經濟效益,同時減少了資源的浪費。再生利用則以回收動力電池中金屬電極材料為目的,經過拆解、破碎、篩選,以及浸出濕法冶金或火法冶金等,提取電池中的稀有金屬元素,用于二次電池生產,這也是有效形成循環可持續發展的動力電池市場,避免浪費稀缺資源的一個手段。

其中,完全報廢的動力電池進行再生利用時,其從回收到再利用一般要經過預處理、材料分選、正極金屬富集和金屬分離提存等步驟。以鋰離子電池濕法冶金為例,前期需對電池進行放電、拆解金屬外殼、分離電機材料等預處理過程,獲取電芯材料,并將金屬外殼等廢棄物進行統一處理。隨后對電芯材料進行粉碎,得到電池正負極材料,通過沉淀、萃取、離子交換、電沉積等方法進行分離提純,便可以將電池中的元素提取出來。

動力電池回收市場的機遇與挑戰

作為新能源汽車的配套產業,動力電池市場發展迅速。有機構的數據顯示,2020年全球動力電池裝機量約136.3GWh,同比增長18%。據SMM新能源數據庫顯示,2020年中國動力電池總裝機量達到64GWh,同比增長2.9%。

據悉,國內已發布的符合《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》的企業名單有27 家??傮w而言,越來越多的企業入局新能源動力電池回收市場,但尚未有領軍企業出現,市場仍舊處于缺口狀態,發展前景廣闊。

動力電池產銷逐年上漲,電池退役后如何回收利用等難題也逐漸顯露,市場體系尚未完善,甚至可以說是亂象叢生。部分廢舊的動力電池流入非正規渠道乃至進入灰色產業鏈中,由于拆解不當,造成了嚴重的環境污染和資源浪費。

從技術工藝來講,動力電池回收利用面臨的挑戰巨大。市面上的動力電池規格不一,在內外部結構設計、模組連接方式和工藝技術上各不相同,這無疑增加了電池拆解的難度,處理不當甚至可能存在電池短路、爆炸、泄露等安全隱患。此外,動力電池使用情況尚未建立完整的追溯系統,退役后需要對電池進行全面的測試,才能確定回收利用的方式,這也極大增加了投入和時間成本。

回收難題如何解?

如前所述,隨著動力電池應用場景不斷拓展,退役電池回收利用將面臨著巨大的難題。據央視財經報道,中國汽車動力電池創新聯盟秘書長許艷華表示,到2025年,動力電池裝機量將超過1300GWh,每年將會有15%左右的電池面臨退役。面對如此大規模的退役量,如何讓動力電池的回收利用更具資源化、規?;?、自動化優勢極為重要。對于消費者個人而言,要建立節約資源和環境保護意識,對退役動力電池可能產生的安全風險和危害應當有所了解。

隨著新能源汽車動力電池逐漸進入報廢期,相關國家政策陸續出臺并逐步完善,但距離真正落實還存在不少差距。有業界人士坦言稱,當前回收利用管理辦法中有些內容不屬于強制性要求,在生產細節上是否合規沒有明確規定。

針對尚未完善的電池回收管理體系,當務之急是規范市場秩序,明確責任主體,通過強制措施限制非正規回收企業,鼓勵正規企業的發展。據央視財經稱,今年工信部正在加快《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理辦法》的起草審查,正式出臺后,動力電池回收利用行業規范有望變得更加細致嚴格。

在全球碳中和趨勢推進下,動力電池回收企業應該肩負起相應責任,避免掉入灰色產業鏈的利益陷阱,違背新能源汽車興起的初衷。另一方面,動力電池規格、型號難以統一,應該由國家牽頭,督促企業建立起成熟的動力電池回收技術標準,鼓勵動力電池廠商及車企建立起自己的電池回收體系,提高電池回收利用效率,形成可持續發展的商業模式。企業應該加大技術研發投入,建立精準的動力電池狀態評估技術,同時,突破創新動力電池處理技術方案,融合物聯網、云計算等新興技術,實現電池拆解自動化、智能化,保障電池回收再利用環節安全可靠。

總結

面對即將到來的動力電池退役潮,在國家政策的鼓勵下,包括中航鋰電、寧德時代、比亞迪等在內的國內企業紛紛與鐵塔試點合作,推進動力電池回收利用工作。此外,不少企業正加大投資,擴展電池回收業務。據悉,光華科技投資4.54億元擴大磷酸鐵鋰電池回收業務,提高電池綜合利用率,降低回收成本。

破解動力電池回收利用難題需要國家、企業及消費者三方合作,建立起良好的電池回收利用生態,形成完整的動力電池閉環產業鏈,實現廢舊電池剩余價值利益最大化。

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