近年來，我國(guó)新能源汽車行業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。尤其是在政策驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)對(duì)純電動(dòng)汽車需求出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，大大促進(jìn)了動(dòng)力電池的生產(chǎn)，但隨之產(chǎn)生的廢舊動(dòng)力電池也呈現(xiàn)井噴式上漲。

據(jù)估計(jì)，到2020年，我國(guó)將產(chǎn)生25億只、約52萬噸的廢舊動(dòng)力鋰離子電池。

3月5日，在由北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心主辦的“動(dòng)力鋰電池回收”決策咨詢沙龍上，中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所研究員孫峙提出，廢舊動(dòng)力電池的回收是新能源汽車產(chǎn)業(yè)生命周期中的重要組成部分，其合理處置特別是回收利用對(duì)行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

孫峙指出，隨著我國(guó)相關(guān)政策不斷完善、廢舊動(dòng)力電池產(chǎn)生量的不斷增加，以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，期待我國(guó)廢舊動(dòng)力電池回收利用管理體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也能夠進(jìn)一步完善，市場(chǎng)逐漸走向規(guī)范化。

資源供給面臨挑戰(zhàn)

自上世紀(jì)90年代鋰電池進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段至今，持續(xù)著許多關(guān)于其性能升級(jí)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究。在我國(guó)儲(chǔ)能、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)中，鋰電池的應(yīng)用也非常廣泛。

“這么多年來，鋰電池的性能已經(jīng)明顯提升，不過結(jié)構(gòu)變化很小?！睂O峙介紹，鋰離子電池的結(jié)構(gòu)，包括電池殼、正極、隔膜、負(fù)極、集流體、電解液等部件，其中正極材料是鋰離子電池的核心，是決定電池性能的關(guān)鍵因素。“價(jià)值最高的還是正、負(fù)極材料和銅?！?br/>
而在正極的主要材料成分中，不同種類的電池則分別包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷二元、鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料、磷酸鐵鋰等。

為什么要關(guān)注正極材料？孫峙列舉了正極材料中鋰、鎳、鈷、錳等幾種主要金屬資源的儲(chǔ)量情況。

其中鎳、鈷則屬于我國(guó)稀缺資源，對(duì)外依存度都超過90%。同時(shí)，我國(guó)鋰資源約占全球儲(chǔ)量20%，但主要在高原地區(qū)。事實(shí)上，2017年和2018年我國(guó)一次鋰資源的進(jìn)口量高達(dá)80%。

在此背景下，加之各相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展對(duì)資源需求量越來越大，導(dǎo)致以鎳和鈷為代表的各類資源價(jià)格明顯受到了政策波動(dòng)。

我國(guó)目前是全球最重要的新能源汽車生產(chǎn)和銷售國(guó)，對(duì)鋰、鎳、鈷等資源的需求非常大，因此資源供給高風(fēng)險(xiǎn)是顯而易見的。

通常而言，當(dāng)電池容量降低到80%以下后就不能滿足動(dòng)力汽車的要求。2017年，全球約報(bào)廢6萬噸鋰電池。我國(guó)動(dòng)力鋰電池報(bào)廢量2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)約為3萬噸，2019年預(yù)計(jì)達(dá)到6~7萬噸，“但進(jìn)入大型回收企業(yè)的量卻顯著低于這一數(shù)字，有一部分廢棄電池?zé)o法計(jì)入統(tǒng)計(jì)”。從監(jiān)管、環(huán)保的角度，孫峙提出，報(bào)廢電池回收確實(shí)還需要更多政策引導(dǎo)。

梯次利用可緩解回收壓力

目前我國(guó)廢舊動(dòng)力電池的處理處置仍然處在市場(chǎng)和技術(shù)培育階段，雖然在有價(jià)元素如鈷、鎳等提取方面取得了較大進(jìn)展，前端的預(yù)處理過程包括動(dòng)力電池拆解、梯次利用、電芯破碎/分選、資源高效循環(huán)、材料再生以及全過程綠色化升級(jí)等仍然有較大提升空間。

孫峙介紹，當(dāng)動(dòng)力電池退役之后，整個(gè)電池組需要從車上拆解下來。然而，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包的設(shè)計(jì)多種多樣，電池包的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模組連接方式、工藝技術(shù)各不相同，電池的種類結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，電池使用的壽命狀況也具有多樣性，這極大地增加了動(dòng)力電池的梯級(jí)利用以及拆解難度。

比如，若采用不同的自動(dòng)化拆解操作工藝無疑會(huì)導(dǎo)致拆解成本過高；若采用人工拆解，其拆解效率低，拆解過程可能產(chǎn)生二次污染從而對(duì)環(huán)境和人體健康造成一定的威脅。

而動(dòng)力電池包的安全拆解是對(duì)資源梯次利用的一個(gè)重點(diǎn)。孫峙對(duì)梯次利用進(jìn)行了著重介紹，車用動(dòng)力電池的梯次利用，是指將退役的動(dòng)力電池經(jīng)拆解、測(cè)試、分類、重組之后，將其根據(jù)其使用的壽命狀況重新分檔使用，充分發(fā)揮電池的剩余價(jià)值。

“通常退役的動(dòng)力電池還保有一定容量，直接報(bào)廢會(huì)造成剩余容量的浪費(fèi)。”事實(shí)上，退役的動(dòng)力電池還保有其初始容量的70%~80%，可將其用于電動(dòng)自行車、游覽車等的電源或儲(chǔ)能等對(duì)能量密度要求不高的領(lǐng)域。

因而梯次利用也可以緩解大量動(dòng)力電池進(jìn)入回收階段的壓力，更能充分發(fā)揮動(dòng)力電池的容量?jī)r(jià)值，使動(dòng)力電池的生命周期得到延長(zhǎng)，在有效降低車用動(dòng)力電池成本的同時(shí)，也減少電池中重金屬元素對(duì)環(huán)境的危害，有利于動(dòng)力汽車行業(yè)的健康有序發(fā)展。

不過，我國(guó)從近幾年才開始開展相關(guān)理論研究和示范工程，步伐相對(duì)較慢，成規(guī)模的商業(yè)化還未真正開始，更缺乏對(duì)規(guī)模潛力及經(jīng)濟(jì)性的量化分析。

合理配置方能有序發(fā)展

孫峙帶隊(duì)的中科院過程所資源循環(huán)與可持續(xù)工程團(tuán)隊(duì)，研究范圍涵蓋自動(dòng)化、化工、冶金、環(huán)境、材料等，正從事關(guān)鍵金屬材料資源回收與固廢無害化處理的基礎(chǔ)研究與技術(shù)開發(fā)，主要涉及汽車、飛機(jī)、半導(dǎo)體等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

▲孫峙在實(shí)驗(yàn)室

記者了解到，他們的課題涉及廢電池自動(dòng)化快速識(shí)選、基于物料整形的廢舊動(dòng)力電池前處理工藝與裝備，以火法及全濕法進(jìn)行選擇性提鋰技術(shù)、前驅(qū)體制備過程污染物控制等。

目前廢動(dòng)力電池回收主要采用火法及濕法兩種技術(shù)?；鸱üに囆枰€(wěn)定、完整的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，國(guó)外多采用火法。而國(guó)內(nèi)主要以濕法為主，孫峙介紹濕法的主要問題在于環(huán)境成本，特別是廢液處理成本相對(duì)更高。

對(duì)于濕法工藝與火法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，孫峙進(jìn)行了對(duì)比介紹。濕法的優(yōu)勢(shì)在于提取選擇性高，廢氣排量小，能耗也適中，并且此工藝還能夠兼顧鋰電池負(fù)極材料的回收，但濕法工藝中，由于鐵、鋁、錳等雜質(zhì)的影響，廢水處理效率偏低，并且在工藝的不同階段需要使用的是不同化學(xué)試劑。

火法的明顯優(yōu)勢(shì)則在于生產(chǎn)效率高、提取過程無廢水及污泥，并且鐵、鋁、碳等物質(zhì)可以作為還原劑或燃料使用，但其對(duì)廢料供給依存度高，廢氣處理系統(tǒng)的投入也大，并且電耗偏高、廢渣產(chǎn)生量大。

“總體來講，廢舊動(dòng)力電池的回收主要遵從4個(gè)方面的要素：資源/環(huán)境/社會(huì)需求要素、廢棄物管理要素、回收技術(shù)要素和市場(chǎng)要素?！?br/>
孫峙認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)廢舊動(dòng)力電池的高效回收和促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的健康、有序發(fā)展，需要合理配置4個(gè)相關(guān)要素并充分從各個(gè)需求方面評(píng)估和認(rèn)識(shí)廢舊動(dòng)力電池回收的重要性。而需求要素將直接決定其他要素的配置權(quán)重，特別是廢棄物管理方面需要充分考慮廢動(dòng)力電池的資源和環(huán)境效應(yīng)，以及當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀和市場(chǎng)預(yù)期。

防控風(fēng)險(xiǎn)，抓住機(jī)遇

廢舊動(dòng)力電池不僅含有大量有價(jià)元素，其中的有毒有害物質(zhì)如不妥善處理也將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。而在鋰電池的部件中，危害最大的是電解液，其中含有易揮發(fā)的含氟物質(zhì)以及難降解的污染物。以跨國(guó)企業(yè)優(yōu)美科為例，其電池回收工藝中環(huán)保技術(shù)投入占總成本60%左右。

“收集、運(yùn)輸過程中的廢動(dòng)力電池以及3C鋰離子電池出現(xiàn)破損、漏液等情況，存在很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?！睂O峙介紹。

根據(jù)2016年發(fā)布的《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，9類與電池行業(yè)相關(guān)，其中2類直接與動(dòng)力電池行業(yè)相關(guān)。因此，廢舊動(dòng)力電池的大量產(chǎn)生，將為環(huán)境保護(hù)帶來新的挑戰(zhàn)，但也將成為資源循環(huán)和梯次利用衍生行業(yè)的機(jī)遇，只有實(shí)現(xiàn)其高效資源化循環(huán)利用和合理環(huán)保處置可預(yù)期可觀的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

從防控風(fēng)險(xiǎn)的角度，孫峙提出了幾點(diǎn)建議

首先，動(dòng)力電池回收市場(chǎng)當(dāng)下波動(dòng)較大，為避免局部過熱，或是一些企業(yè)由于后續(xù)產(chǎn)品價(jià)格下跌而直接停產(chǎn)的現(xiàn)象，有關(guān)部門應(yīng)在政策上有所引導(dǎo)。

其次，應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)上對(duì)產(chǎn)業(yè)布局予以梳理?！拔覀冏鲞^簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，到2019年1月份，已批復(fù)的廢動(dòng)力電池回收產(chǎn)能達(dá)到了120萬噸，其數(shù)量非常大，但主要集中在湖南、江西、廣東和廣西等4個(gè)省份，產(chǎn)能分布不均勻也會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)?！?br/>
再次，在技術(shù)升級(jí)的角度上，孫峙希望研究人員能夠在裝備和污染防治水平上再多做些工作。

此外，我國(guó)車用動(dòng)力電池回收網(wǎng)絡(luò)及有效回收模式，仍有待建立和規(guī)范。

孫峙期待，隨著我國(guó)相關(guān)政策不斷完善、廢舊動(dòng)力電池產(chǎn)生量的不斷增加，以及相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，我國(guó)廢舊動(dòng)力電池回收利用管理體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步完善，市場(chǎng)逐漸走向規(guī)范化。