來源：騰訊汽車
125.6萬輛,很多汽車行業的人對這一數據並不陌生——它是2018年中國新能源汽車的銷量(其中純電動汽車為98.4萬輛,佔比78.3%)。而截至2018年底我國新能源汽車保有量也僅為261萬輛而已(其中純電動汽車為211萬輛,佔新能源汽車總量的81.06%)。這種增速在去年汽車市場整體低迷的背景下顯得尤為突出。
很多人購買“電動車”固然是限號政策之下的無奈之舉,但不可否認,新能源汽車的飛速發展的確為車主帶來了排放與經濟上的優勢。
然而,隨著新能源汽車數量的激增,動力電池的回收處理問題即將在不遠的將來形成新挑戰,無論於個人還是於社會,如果無法有效解決這個問題,“新能源”必然會在環境和經濟上形成反噬。
動力電池的發展與隱憂
根據工信部今年2月份發佈的《新能源汽車動力蓄電池回收利用調研報告》顯示,我國動力蓄電池累計配套量超過131GWh,產業規模位居世界第一。配套類型上,磷酸鐵鋰、三元鋰電池分別佔比約54%、40%。
我國的新能源汽車規模化量產始於2014年左右,而動力電池的壽命(目前普遍認為當電池衰減高於20%時便不再使用)一般是5-8年,最早一批成規模的動力電池已經處於淘汰臨界點。預計到2020年新能源汽車的動力電池退役量將達到24GWh,相當於80萬輛電動車的電池。而從近幾年新能源汽車的增長速度來看,在達到此臨界點之後,動力電池的退役數量將會越來越多。如何在這波衝擊到來之前預先做好準備顯得尤為重要。
如上文所提,我國純電動汽車所用的電池主要為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種,雖然鋰電池不像傳統電池那樣含有大量鉛、鎘等對人類和環境具有較大危害的重金屬,但其電解液中除了鋰離子仍然含有鎳、鈷、錳等重金屬(如以這三種金屬作為正極材料的三元鋰電池),不經專業回收處理會造成重金屬汙染。電解液溶質 LiPF6屬有毒物質且易潮解,會造成氟汙染,其溶劑會造成水汙染,對人體、動植物有強烈腐蝕作用。
在動力電池循環利用的過程中,要想提純其中的金屬以作回收,就必須引入大量的氨水來進行處理,如此一來,必然排出有害的含氨廢液。過量的含氨廢液排入水體,則是導致水體富營養化的主要原因。
此外,廢舊動力電池的回收處置也存在安全層面的問題,如處理不當也會存在觸電、燃爆、腐蝕等隱患。
從資源角度講,不同種類的動力電池因正極材料不同,分別含有鋰、鎳、鈷、錳及稀土等金屬,而這些金屬是可以重複使用的。隨著市場需求的不斷增加,廢舊電池中的這些資源如不能有效回收利用,將會造成資源的極大浪費,且不利於降低電池成本。
動力電池回收利用的方式
由此可見,動力電池的回收利用既關乎保護環境,也關乎節約資源和降低成本。
目前動力電池回收利用的兩個主要方向是梯次利用和材料回收循環利用。前者可將新能源汽車淘汰下來的電池進行拆解改造,在諸如應急電力儲能、低速電動車等領域繼續使用一定時間;後者則會將電池進行徹底分解並資源化回收利用。
(1)梯次利用
通常情況下,動力電池容量衰減至 80%以下時,將不能完全滿足汽車動力需求,但可梯次利用於其他領域。這一方式最典型的例子便是中國鐵塔公司,其龐大的基站、儲能佈局,足夠承接退役動力電池規模。2018年,中國鐵塔公司宣佈停止採購鉛酸電池,轉而將新能源汽車淘汰下來的電池用作其通信基站的備用電源,並在儲能、對外發電應用場景加強業務拓展。
此外,比亞迪、國軒高科等企業也專門為此開發了適用於備電、風光電儲能的梯次利用電池產品。
不過梯次利用目前也面臨一些技術問題,如離散整合技術和壽命檢測技術。由於不同廠商生產的動力電池規格差異較大,缺乏統一標準,在拆解和重新組合時通常會遇到兼容問題。同時,電池的容量、電壓、內阻等在梯級利用時,會在很少的循環次數下形成斷崖式下跌,對後期使用維護造成極大困難。整體來看,梯次利用的投入成本仍高於採購新電池的成本,雖然消化退役電池的優勢明顯,但在目前的條件下並不具備性價比。
(2)拆解再生
動力電池拆解再生主要集中在對正極材料的回收上,一般流程為:放電、拆解電池系統、拆解電池模組、電池包處理和材料提純。主要環節在於電池包處理和材料提取,在這兩個環節採用物理、化學或者生物的方法,將廢舊動力電池中的金屬元素提純和回收。
值得注意的是,成熟完善的回收體系需以利潤為前提,若企業無實際利潤,僅靠政策一時的補貼推動終將難以為繼。以目前磷酸鐵鋰電池回收為例,有統計指出,一噸廢舊電池提取的材料價值8110元,但相應的回收成本高達8540元。而三元鋰電池由於含有更多的可回收金屬,利潤有保證,但在尚未形成規模化效應之前也是需要企業承擔一定風險的。
然而,當隨著技術的進步,動力電池回收變得有利可圖時,又難免會產生小作坊式違規回收處理的現象。例如當年很多小作坊式的回收站利用王水溶解出手機等電子產品中的貴金屬,將材料和廢液隨意排放丟棄,對環境造成了巨大的危害。因此,動力電池的拆解再生會是一個涉及技術、政策、資金等多個方面的極其複雜的系統,需要政府聯合車企、科研機構、電池生產廠、第三方回收廠等多方密切配合。
(3)預先準備
除了優化後期的方法途徑,我們還可以在前期做好預備工作。
比如在設計生產時便將循環利用考慮進去,使電池的結構能夠更加簡潔,便於高效低成本地拆解回收。
又比如嚴格的三碼(即電池編碼、汽車VIN碼和回收編碼)合一制度,將這些錄入國家平臺,使每一塊電池的生產和使用過程都可以追溯,保證電池報廢以後的流向可控。
動力電池的大批量回收並沒有太多可以依循的經驗。尤其是當數量激增、量變引起質變時,之前的方法甚至都不再適用。我們需要以全新的思路和視角來考量這個問題。技術、政策、補貼、監管、博弈,完善的動力電池回收體系勢必要通過多種形式多方合作來完成,在這一過程中,沒有任何一方能夠成為絕對的主角。