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動力電池梯次利用受爭議

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:987次  |  2020年07月26日  

在政策鼓勵、滲透率不斷提升的利好背景下,新能源車有望繼續(xù)快速發(fā)展,預(yù)計到2020年銷量將超過230萬輛。新能源車產(chǎn)銷的快速增長帶動動力電池裝機(jī)量表現(xiàn)強(qiáng)勁,三元鋰電池市場份額持續(xù)提升。廢舊動力電池若未妥善處置將存在較大的環(huán)境風(fēng)險,具備一定毒害性的化學(xué)物質(zhì)、難降解的材料等可能會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞,并最終對人類健康帶來損害;但其中鋰、鈷、鎳等高價值金屬回收后能產(chǎn)生較大的資源價值,具備經(jīng)濟(jì)性。

 

退役電池量將達(dá)第一次高峰

 

2018年,全球鋰離子電池回收市場規(guī)模達(dá)到了111783噸,預(yù)計2025年將達(dá)到641595噸,期間年復(fù)合增長率約為26.57%。

 

目前,我國動力電池主要有磷酸鐵鋰電池和三元電池。按照磷酸鐵鋰電池報廢期5年、三元鋰電池報廢期6年測算,2019年開始動力電池將進(jìn)入規(guī)模性報廢期,預(yù)計2020年,我國退役電池累計約為25GWh。預(yù)計2025年退役電池累計將達(dá)134.5GWh

 

歐美日發(fā)達(dá)國家在便攜式電池和汽車啟動用電池(鉛蓄電池)等方面已經(jīng)構(gòu)建了完整的回收網(wǎng)絡(luò),但在新能源汽車動力蓄電池回收利用方面和國內(nèi)一樣尚無成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

 

我國是世界最大的新能源汽車市場,中國政府積極制定相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)以引導(dǎo)動力電池回收行業(yè)有序發(fā)展。

 

當(dāng)前,我國新能源汽車動力電池回收產(chǎn)業(yè)可較為清晰的分為“回收體系、梯級利用和再生利用”三個環(huán)節(jié)。

 

研究表示,磷酸鐵鋰電池容量衰減程度小于三元電池,三元電池循環(huán)次數(shù)在2500次左右時,電池容量衰減至80%,之后其相對容量將隨著循環(huán)次數(shù)增多呈現(xiàn)快速衰減趨勢。而磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命在3500次以上,部分可達(dá)到5000次以上,同時容量則隨循環(huán)次數(shù)增多而呈現(xiàn)緩慢衰減趨勢。同時,磷酸鐵鋰電池材料成分不含貴重金屬,進(jìn)行資源化的價值較低,因此,磷酸鐵鋰電池具備較高的梯次利用價值,而三元電池因其富含多種有價金屬,適宜進(jìn)行拆解回收及再生利用。

 

梯次利用主要用于低速電動車和電力儲能

 

工信部發(fā)布《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定含完整電池的電動自行車整車質(zhì)量應(yīng)當(dāng)小于或等于55kg,而鉛酸電池自身重量即有17kg左右,整車質(zhì)量限制有望促進(jìn)電動車生產(chǎn)企業(yè)采用質(zhì)量較輕的鋰離子電池,梯級利用情況下鋰電池的其全生命周期成本亦低于鉛酸蓄電池,因此,梯級利用有望成為新國標(biāo)下電動自行車蓄電池的優(yōu)選。

 

在儲能梯次利用方面,南方電網(wǎng)已經(jīng)嘗試了多個示范試點(diǎn),正走在行業(yè)的前沿。20183月,南方電網(wǎng)在廣州建成投產(chǎn)了全國首個退役電池梯級利用儲能示范工程,采用的是鉛酸退役電池。此后,深圳、麗江等地也先后啟動了鋰電退役電池的儲能梯次利用項目研究或試點(diǎn)。在南方電網(wǎng)深圳項目的總?cè)萘繛?/span>2.15MW/7.27MWh,該項目同時采用磷酸鐵鋰和三元鋰電池。

 

但社會上對電池的梯次利用存在許多爭議。主要因?yàn)槿绾闻袛嘁粋€電池的實(shí)際剩余容量和健康狀況,如何預(yù)估剩余循環(huán)次數(shù)和全生命周期放電量,將直接影響這個電池在市場上的定價。而以目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平,無法以合理低成本的方式得到答案,也無法在車廠、用戶、回收機(jī)構(gòu)、儲能電站各方達(dá)成一個“價值共識”。價值的不透明導(dǎo)致了流通成本高昂,流通效率降低。電池的梯次利用問題亟待進(jìn)一步解決。

 

濕法回收:對有價材料的回收率較高

 

動力電池的回收過程大致可分為“預(yù)處理-材料回收-篩選制備”三個步驟。預(yù)處理階段主要對電池進(jìn)行放電、拆解、粉碎、分選等,分離出電池的金屬外殼、電極材料;材料回收階段是動力電池再生利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要通過溶解、萃取、沉淀、電解等多種方式以單質(zhì)、化合物或混合物的形式分類回收各種有價材料,一般包括物理回收、化學(xué)回收和生物回收三大方法。

 

由于物理方法的耗能高,回收率低且會產(chǎn)生一定的廢棄污染,生物方法尚處于起步階段,各方面技術(shù)尚不成熟,不適合現(xiàn)階段廣泛使用,但發(fā)展?jié)摿Υ?。所以,目前用得更多的是化學(xué)方法,雖然成本較高,但是高成本換來的是高自動化程度和高回收率,且?guī)淼奈廴据^低。

 

三元電池中高價值金屬含量較高,采用濕法回收工藝對有價材料的回收效率較高,收益明顯。根據(jù)相關(guān)測算,采用濕法回收工藝回收每噸三元電池的平均收益超過17000元,而處理成本約15000元,因此濕法回收工藝回收每噸三元電池可獲得收益約3000元?;厥沼袃r材料后,需要通過添加化學(xué)物質(zhì)調(diào)整溶液中的材料比例,制備出鋰離子電池正負(fù)極材料。

 

隨著高能量密度趨勢明顯,國內(nèi)三元電池的滲透率提高。預(yù)計2024年三元電池的報廢量將達(dá)62.6WGh,屆時動力電池的拆解回收市場規(guī)模可達(dá)120.9億元。

 

國內(nèi)回收體系目前仍存在不足

 

目前我國動力電池回收體系建設(shè)尚不完善,形成回收網(wǎng)絡(luò)預(yù)計需要一段較長的時間。且動力電池回收成本高,建設(shè)難度較大,入局企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)聚焦動力電池回收相關(guān)技術(shù)研發(fā),以技術(shù)增強(qiáng)核心競爭力。

 

我國在新能源汽車領(lǐng)域起步早,是實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)彎道超車的優(yōu)勢,而在新能源汽車發(fā)展的全鏈條中,動力蓄電池回收利用這一重要環(huán)節(jié)需要持續(xù)深入發(fā)展。未來我國動力電池回收體系的構(gòu)建和完善,還需要多方市場主體參與并形成合力,凝心聚力作好動力電池回收工作,切實(shí)履行各自責(zé)任,不斷攻克發(fā)展難題。

 

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