目前新能源汽车已成为全球汽车市场的一大潮流,在刚过去的2020年,不少新能源车企也上演了一番“造富神话”。 中国也已成为全球最大的新能源汽车市场之一。2020年,我国新能源汽车销量在也逆势同比增长10.9%,并且出现了个人购买比例增加和非限购城市购买比重增长两大良好趋势。
但在新能源汽车“狂欢”的背后,有一个问题不容忽视,那就是新能源汽车生命周期末端时,关于退役电池回收的问题。一般情况下,如果容量性能降到30%以下,动力蓄电池就不再能梯次利用,只能拆解报废。那么相当数量的新能源汽车电池该何去何从呢?
根据中国汽车技术研究中心数据显示,2020年国内累计退役的动力电池超20万吨,如果处理不当,将会对环境造成长达50年的污染。虽然理论上国内电池生产企业基本都会按照要求对新生产的电池进行编码以便后续追踪,但实际操作起来却不容乐观。
2018年,工信部公布了首批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单,但实际上,名单上的电池回收企业却面临着很难回收到电池的问题。据业内预估,仅2020年一年,退役的电池里有三分之二都没有直接流通进入到名单上的企业中去。之所以出现这些情况,首先是新能源汽车首任车主将车在二手车市场将车卖掉之后,电池的去向就难以追踪。其次,在利益的驱使下,诞生了电池回收的地下链条。相比把电池卖给回收电池的“正规军”企业,车主更乐意卖给“非正规军”企业,原因就是后者在回收电池的报价更高。而“正规军”企业之所以报价更低,是因为车企、电池企业和电池回收企业之间数据不透明。数据不透明就意味着电池回收企业无法通过大数据对电池的寿命进行评估,只能对电池进行拆解检测,再得出电池的状况和价值。
此外,如果退役的电池想要达到梯次利用的标准,还需要付出一定的成本。因为市面上不同的车型所采用电池,包装设计、内部结构、电池模组和组装工艺等可谓各不相同,所以即便电池进行拆解检测过后,还需要进行电池模组重新分组、系统集成以及电池管理等一系列的改造,而这样的做法成本高,电池回收企业难以盈利。因此,这些因素都阻碍了退役电池的回收和再利用。
据知情人士透露,回收电池这一行业目前仍处于较为混乱的状态,如前文所提到的,如果20万吨退役电池大部分都没有到正规的电池回收企业手中,这就会导致大量问题出现。
首先是非正规电池回收企业或者小作坊,大多没有专业的电池分解设备,经常会使用简单暴力的拆装方式,这可能会给作业人员乃至周围环境带来很大的安全隐患,如处理不当就会出现触电、燃爆、腐蚀等问题。
其次我国纯电动汽车所用的电池主要有三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。虽然锂电池不像传统电池那样含有大量铅、镉等对人类和环境具有较大危害的重金属,但三元锂电池的电极材料、电解质以及溶剂中仍含有镍、钴、锰、氟等物质,不经专业回收处理就会造成重金属污染。
比如电解液溶质 LiPF6属有毒物质且易潮解,会造成氟污染,其溶剂会造成水污染,对人体、动植物有强烈腐蚀作用。但对于追求利益最大化的回收电池地下链条来说,这些问题他们通常是不会去考虑的,更不会采取有效措施加以预防。而且实际上,虽然电动汽车使用的动力电池寿命一般为10年左右,但在这个阶段时的动力电池实际工况还很好,只是因容量下降与内阻升高导致不再适合车辆使用而已。所以在第一轮淘汰后,只需对极少数的报废电池进行再制造,其他绝大多数动力电池都可以作为储能电池填充到清洁发电领域或通信领域。
以磷酸铁锂电池为例,在进入风力、光伏、核电、地热能等其他领域后,还可以使用长达50年左右,在新的利用周期里创造价值。这就是说,如果将淘汰的动力电池合理应用,可以有效促进新能源清洁发电的增长,成为最终替代传统火力发电的推动力,为真正的环保电能普及做出更大贡献。
因此业内人士称,关于如何能准确地追踪到退役电池的去向,继而将它们变废为宝,是车企、电池生产企业等必须好好思考和审视的问题。同时相关的法律法规也需要不断完善起来。
新能源汽车、电动汽车是重要战略新兴产业,对于实现碳达峰、碳中和目标也具有重要的作用。要从全生命周期去不断持续减少碳排放和污染物排放,实现我国汽车产业的弯道超车,把电动汽车打造成我国先进制造和低碳制造的亮丽名片,在推动国家碳达峰、碳中和目标的过程中,实现汽车行业自身的高质量可持续的发展。
电池通常由国内知名的专业电池公司如宁德时代、比亚迪等生产,然后由汽车制造商安装在汽车上,最终再发送给最终用户,即世界各地的车主和汽车销售商。在动力电池使用和处置后,车辆拆解企业就必须将整车拆除下来,并将原电池送到动力电池的回收再生企业。在动力电池拆解后,才能将原材料送往动力电池企业。而仍具有储能价值的动力电池,也可以作为中低速电动汽车。具体流程如图1所示。但在实践中,有些电池因为消费者和其他商家的不小心丢弃掉或简单处理,这不仅浪费了资源,而且造成了更多的污染。对此,需要细化动力电池回收方式,完善电池回收体系。
汽车电池的回收利用方式有三种,一是汽车制造商或动力电池制造商直接通过拆解再利用的方式回收电池,二是零售商回收并部分拆解电池。来自制造商的反馈或将它们全部拆卸以供重复使用的方法;三是由专业的三方公司进行电池回收处理。毫无疑问,只应用一种模式很难实现,一般汽车和电池制造商都会推动工厂废旧电池集中回收,但是由于厂商的生产中心通常集中在一些地方,这也就是这种情形下很难为全国设立电池收集站点的原因。而销售商的参与回收则能够克服这一缺陷,从而成为了车辆营销与售后服务的主要载体,以四S店形式遍布到全国更多省市。但是尽管如此,并不能够覆盖全部客户的汽车电池回收。而另一方面,由于许多汽车品牌尤其是新能源汽车品牌的销售商并无法完全覆盖整个县辖市区甚至整个县城,因此部分顾客在收车后也很难联络到销售商。最关键的问题是,这就需要三方专业回收公司。可以看到,在实践中人们往往需要建立一种综合模式,不同的回收商提供不同的政策并收取不同的价格,本质上更愿意按照自己的条件将报废汽车交付给制造商和经销商、公司或第三方。
虽然我国对新能源汽车电池的处置制定了诸多法规和制度,但从法律角度来看,鉴于不合理处置造成的巨大污染和损害,回收体系还需要进一步完善。对此,建议在相关环保法律中扩大和明确汽车电池的处理和再利用的规定,也需要汽车工业协会、工商部、环保部等专业部门的支持。环保部等专业部门新成立了汽车电池追溯管理小组,通过信息系统控制所有电池信息,将电池视为移动污染源。如果有任何变化,信息将被更新。因此,任何动力电池都需要由专门的回收商处理,由以上三种企业之一进行处理,回收企业需要具备一定的资质,并对动力电池的具体情况以及拆解、再使用流程进行信息采集并上传,以使动力电池在整个寿命期都可以被监管,避免处理过程中发生泄漏、产生环境污染。
梯级利用
对于废旧汽车电池,通过确定剩余能量可以确定它们是否仍然值得直接重复使用。按照《新型动力总成汽车电池回收处置中级管理办法》中先梯级利用后回收的原则,降低综合能源消耗,提高能源利用率,如果任何能源检测状态较高80%,通过修复和增加容量可以提高其性能;剩余能量在20%以上但小于80%的电池,虽然不能满足原车的动力需求,但还是有廉价车等储能的成本,所以可以根据自己的具体需求来指导,用于级联回收;剩余能量低于 20% 的电池可直接处理和拆卸。在梯级利用中,必须考虑购买、运输和手动拆卸废旧电池的成本。通常,根据剩余能量来分析经济效益。剩余能量超过 60% 的回收电池具有更高的再利用价值。
拆解回收
若在检查过残余能源后,电池仍无法在梯级中正常应用,则需要将其拆解或处理掉。这并不仅仅是对环境保护的必要要求,而且是对资源循环使用的必然要求,由于钴金属是不可再生资源,因此人类也可以通过循环使用来发展锂电池工业。但实际上,在三元锂电池中镍钴锰的比重远高于原矿;锂金属在磷酸铁锂电池中的比重已超过了百分之一点一,约为美国国内原矿的二倍之多。对这些金属的处理,无疑有着一定的经济意义。而关于废电池的处理方法,可使用于物理过程(破碎浮选、机械研磨等)、化学过程(溶解在有机溶剂中、火法冶金、湿法冶金等)、生物过程(微生物破坏)。目前最实用的工艺是湿法冶金技术,其特点是能耗低、效率高、质量优。鉴于技术的成熟度和行业规模,湿法冶金技术在电池回收方面具有一定的经济优势。
(一)建立回收利用体系
根据中国相关领域的政策,我们应该以此为标准,打造以车企为主导的回收渠道。要引入和落实生产者责任制,要保证回收服务点的位置合适,要注意流程的高效运行。同时,可以借鉴发达国家先进的市场经验,构建和优化我国现有的市场机制,促进各利益相关方形成产业联盟和互利合作。此外,应鼓励车主积极参与回收过程,这对回收系统来说是一个很大的激励。
(二)加强完善激励机制
首先,充足的补贴可以鼓励消费者将废旧电池上交有拆解技术的公司。二是给予适当的税收优惠,鼓励和鼓励废旧电池的回收拆解,严格执行回收作业的要求和规范。同时,鼓励相关企业与再生资源收集者合作,开展更多交流、积分使用等活动,促进消费者绿色消费和再生资源循环利用。
(三)实现资源综合利用效益最大化
为充分利用动力电池放电后的剩余价值,建议按照“先梯次后再生利用”的原则,对用过的电池进行再利用。可回收的电池可以用来储存和保存能量,而那些不值得回收的贵金属可以回收和再利用。由于蓄能器的多级、多功能使用,通过充分利用提高了相应的经济优势。同时,可结合《新能源汽车电池产业使用综合监测》等相关管理政策,促进本领域标准化发展和规模化产业发展,有利于协调发展环境、社会和经济效益。
通过分析得知,新能源汽车产业的发展将能够有效取代传统的石化燃料汽车,因其目标市场是使用动力电池,但废旧电池仍存在着污染环境的危险性。这需要采用合理方法处理废旧电池,以及引入和完善动力电池可追溯性法规和规范来实现。此外,还必须研究并开展动力电池梯级回收再利用技术,使动力电池利用产生一定的效益。