鉅大LARGE | 點擊量:961次 | 2018年12月10日
動力電池在回收再利用面臨的困境分析
聚焦新能源汽車,關注全行業(yè)動態(tài)
在國家政策的引導和推動下,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。工信部數(shù)據(jù)顯示,2009-2016年上半年累計生產(chǎn)新能源汽車67.4萬輛。國務院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》,到2020年,純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。中國汽車技術研究中心預測,到2020年前后,我國純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12萬-17萬噸。車用動力電池的報廢漸成規(guī)模,如何處置退役動力電池成為影響新能源汽車發(fā)展的重大課題。
多國制定相關法規(guī)并建立回收體系
發(fā)達國家主要以法律作為防治電池污染和實現(xiàn)循環(huán)利用的重要保障。通過建立健全完善的法律機制,充分實施“延伸生產(chǎn)者責任”制度,利用法律強制力對各個環(huán)節(jié)進行規(guī)定,約束整個電池生命周期的各個相關主體,使其必須按照法律規(guī)定承擔責任和履行義務,并對違反法律規(guī)定的主體進行嚴厲的懲罰。
美國歷來相當重視環(huán)境管理方面的工作,針對廢舊電池的生產(chǎn)、收集、運輸和貯存等過程提出技術規(guī)范,并采取生產(chǎn)者責任延伸和押金制度;歐盟采用生產(chǎn)者承擔回收費用的強制回收制度,并對電池使用者提出了法定義務;日本在回收處理廢電池方面一直走在世界前列,建立了“蓄電池生產(chǎn)-銷售-回收-再生處理”的回收利用體系;中國動力電池回收體系不斷完善,并明確了動力電池回收責任主體,各城市對電池回收利用政策也進行了積極探索,但在落實方面差距甚遠。實際上,由于我國新能源汽車的高速發(fā)展始于2014年,目前多數(shù)動力電池還在質保期內,盡管消費者存在疑慮,但車企包括電池企業(yè)尚未將其落實。
各國重視動力電池回收并進行工程示范
動力電池回收利用雖然已經(jīng)引起政府部門、科研機構、部分企業(yè)的關注和研究,發(fā)展?jié)摿薮螅€沒有大量的資源投入。美國、日本、歐洲和我國在退役電池的回收再利用方面進行了不同的嘗試。表1為國內外典型的動力電池回收再利用示范項目,涉及到儲能、移動電源、分布式發(fā)電、商業(yè)可行性研究及拆解、回收等多方面。
我國基本掌握回收技術但工藝水平有待提升
動力電池再利用的過程一般是將廢舊電池失效、拆解、檢測、篩選,接著二次重組再利用。通常對廢舊鋰離子電池的回收過程是:首先徹底放電,然后對電池進行拆解分離出正極、負極、電解液和隔膜等各組成部分,再對電極材料進行堿浸出、酸浸出、除雜后進行萃取以實現(xiàn)有價金屬的富集?;厥仗幚矸椒ò刺崛」に嚳煞譃槿箢悾焊煞ɑ厥占夹g、濕法回收技術和生物回收技術。
我國已基本掌握相應的回收處理技術,但是回收工藝水平較低。一方面,國內針對動力電池的回收工藝路線還處于探索階段,以循環(huán)制造為目標的回收技術還沒有開展。另一方面,國內對動力電池回收處理普遍還停留在廢物處理的階段,資源回收再利用以及鋰離子電池的循環(huán)再制造技術的研究仍未開展,對鋰離子電池回收所涉及安全生產(chǎn)和環(huán)境保護等問題沒有具體的工藝措施和裝備保證。
退役電池復雜性高,拆解不便
退役動力電池復雜程度很高,包括不同類型電池制造和設計工藝的復雜性、串并聯(lián)成組形式、服役和使用時間、應用車型和使用工況的多樣性等。比如,電池有方型、圓柱形不同類型,其疊片、繞組形式也不同,由于集成形式不同,成組后電池包也各異。這些復雜性導致電池回收再利用或者拆解時極為不便。如果進行自動化拆解,對生產(chǎn)線的柔性配置要求比較高,從而導致處置成本過高。
退役電池一致性差,品質不高
退役電池的再利用必須經(jīng)過品質檢測,包括安全性評估、循環(huán)壽命測試等,將電芯分選分級,再重組后才可以被再利用。但是,如果動力電池在服役期間沒有完整的數(shù)據(jù)記錄,再利用過程中進行電池壽命預測時,準確度可能會下降,電池的一致性無法保障,同時檢測設備、檢測費用、檢測時間、分析建模等成本都會增加。由于不同電池的內阻特性、電化學特性、熱特性相同,電池的不一致性和可靠性可能也無法保證,如果一些存在問題的電池在篩選過程中沒有被檢驗出來,而再次被使用,會增加其他整個電池系統(tǒng)的安全風險。
回收拆解成本較高,經(jīng)濟性欠佳
目前,動力電池回收產(chǎn)業(yè)還未形成規(guī)模效應,國內還未建立成熟的回收體系,一些企業(yè)雖然涉及了動力電池回收業(yè)務,但是收效較低,投入超出電池價值,缺乏盈利點。比如一家采用機械法和濕法回收廢舊磷酸鐵鋰電池的公司,回收處理1噸廢舊磷酸鐵鋰動力電池的成本為8540元,而再生材料的收益僅為8110元,虧損430元。由于鋰離子電池回收技術路線比較復雜,回收工藝成本高,而除了三元系正極回收價值高外,像錳酸鋰、磷酸鐵鋰系正極回收價值偏低。
回收政策缺乏監(jiān)管,執(zhí)行不樂觀
我國2016年發(fā)布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015年版)》,明確采用生產(chǎn)者責任延伸制度,電動汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任,動力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)承擔電動汽車生產(chǎn)企業(yè)售后服務體系之外的廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任,梯級利用電池生產(chǎn)企業(yè)承擔梯級利用電池回收利用的主要責任,報廢汽車回收拆解企業(yè)應負責回收報廢汽車上的動力蓄電池。
結論和建議
隨著新能源汽車的快速發(fā)展,我國動力電池報廢也已漸成規(guī)模,車用動力電池退役后,如果不進行必要的回收和處理,不僅會造成資源的浪費,也會對環(huán)境造成一定的污染。動力電池的標準化,影響了其回收和再利用過程中拆解、檢測等裝備復雜程度、一致性、安全性和經(jīng)濟性,因此有必要對動力電池的結構設計、連接方式、工藝技術、集成安裝等標準化進行研究。
《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015年版)》明確了電池回收責任主體和追責方式,但是對新能源汽車動力電池回收,目前尚未有明確的賞罰機制,企業(yè)也沒有將動力電池回收看成是有利可圖的事情。目前,亟須制定動力電池回收再利用激勵實施細則,建立明確的賞罰機制。此外,還需要加大對廢舊電池拆解、重組、測試和壽命預測等關鍵技術進行攻關,提高其技術成熟度和生產(chǎn)過程的安全性。同時,提高電池拆解,重組及回收技術的工藝水平和自動化水平,提高拆解、重組和回收過程的效率,使動力電池回收的材料和再利用電池出廠具有經(jīng)濟可行性和安全性。落實動力電池回收再利用體系建設,并利用補貼機制和優(yōu)惠政策提高企業(yè)和消費者的積極性,但要避免一些投機企業(yè)為了補貼跟風進入這個行業(yè),形成公平和良性的競爭機制,以有利于產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
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