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在政策和市場的雙重推動(dòng)下,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展。目前,中國的車企五菱、比亞迪、蔚來、小鵬,以及美國的特斯拉,占據(jù)了中國新能源汽車市場的大部分份額,新能源汽車在市場中的占比越來越高。截至目前,中國新能源汽車保有量為756萬輛。
隨著新能源市場的興起,與動(dòng)力電池相關(guān)的問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),例如安全性、續(xù)航能力等。然而,我們不得不思考與動(dòng)力電池有關(guān)的另一個(gè)問題,即退役時(shí)的電池回收問題。
目前,我們面臨的問題是,首批投入市場的新能源汽車動(dòng)力電池面臨“退役”。數(shù)據(jù)顯示,2020年,中國動(dòng)力電池累計(jì)退役約20萬噸,預(yù)計(jì)到2025年將接近80萬噸。
如何處理這些電池以及如何實(shí)現(xiàn)電池的循環(huán)利用,成為迫在眉睫的發(fā)展問題。
眾所周知,當(dāng)前動(dòng)力電池的循環(huán)壽命通常為4-6年,之后動(dòng)力電池的壽命將不足以支持電動(dòng)汽車的運(yùn)行。預(yù)計(jì)中國將在今年看到第一批動(dòng)力電池退役,電池回收問題迫在眉睫。
電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,當(dāng)動(dòng)力電池能量衰減到70%-80%時(shí),基本上就會(huì)退役。因?yàn)榇藭r(shí),它已經(jīng)不能滿足電動(dòng)汽車的需求。
一方面,電池污染是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題,因此電池的回收和再利用已經(jīng)成為一個(gè)必須面對(duì)的問題,不僅是中國,這是擺在所有國家面前的一個(gè)重要問題。
鋰電池回收的國際競爭
面對(duì)退役的電動(dòng)汽車電池,世界各國也在動(dòng)力電池回收方面進(jìn)行了大量規(guī)劃。不久前,《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇關(guān)于電動(dòng)汽車電池回收的文章。
文章稱,電動(dòng)汽車電池回收將面臨巨大挑戰(zhàn),世界各國政府正逐步要求一定程度的回收。2018年,中國實(shí)施了旨在促進(jìn)電動(dòng)汽車電池組件再利用的法規(guī)。
歐盟預(yù)計(jì)將于今年發(fā)布第一輪電動(dòng)汽車電池回收要求。在美國,聯(lián)邦政府尚未推動(dòng)電動(dòng)汽車電池的回收要求,但包括加利福尼亞州在內(nèi)的幾個(gè)州正在探索電池回收策略。
根據(jù)福特的一份聲明,9月23日,福特宣布向一家電動(dòng)汽車電池回收公司投資5000萬美元,該公司回收電池中95%的貴金屬。
福特表示,它正在努力向其他公司出售有用的電池組件,有效地關(guān)閉循環(huán)并回收有用的資源,以緩解電動(dòng)汽車電池行業(yè)的資源限制。
除了福特,梅賽德斯-奔馳還成立了一家合資企業(yè),為電池的再利用做準(zhǔn)備。早在2018年,中國就開始制定電池回收計(jì)劃。中國鐵塔曾與重慶長安、比亞迪、國軒高科等企業(yè)結(jié)成電池回收聯(lián)盟,將回收的電池用于基站存儲(chǔ)備份。
生產(chǎn)大量鋰離子電池的中國、日本和韓國擁有成熟的鋰離子電池回收技術(shù)。廣東邦普是一家中國公司,每年回收12萬噸電池。
這相當(dāng)于20多萬輛使用鋰、鈷和鎳的電動(dòng)汽車,可以有效地重復(fù)使用。中國的政策正在鼓勵(lì)電池回收,不再依賴進(jìn)口礦石。
中國還出臺(tái)了許多動(dòng)力電池回收政策,規(guī)范和指導(dǎo)電池回收,促進(jìn)電池的二次利用。然而,面對(duì)越來越龐大的新能源汽車產(chǎn)業(yè),電動(dòng)汽車電池回收對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來說并不是一個(gè)容易的問題。
電池回收面臨三個(gè)挑戰(zhàn):拆卸困難、經(jīng)濟(jì)價(jià)值低和電池剩余價(jià)值難以估算。電池回收的負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一個(gè)龐大行業(yè)的好處。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,中國目前的經(jīng)營范圍包括“電池回收”在內(nèi)的企業(yè)有3000多家,但大多數(shù)都是中小企業(yè),甚至一些小作坊,甚至回收標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)不到,很難形成良好的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
如何實(shí)現(xiàn)電池回收
眾所周知,如果處理不當(dāng),廢舊電池會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。20克手機(jī)電池可以污染1平方公里的土地約50年。
電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池,電池電解液中含有鎳、鈷、錳等重金屬,六氟磷酸鋰在空氣環(huán)境中容易水解,產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì),給環(huán)境帶來極大威脅。
目前,在回收市場上實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池回收主要有兩種方式:第一種是元素回收,提取三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池中所含的金屬資源進(jìn)行二次利用。
二是梯次使用,就是將廢舊電池拆解成小模塊,形成小電池,放入太陽能路燈、電動(dòng)工具等耗電量低的產(chǎn)品中。
首先是元素回收。中國儲(chǔ)備了稀有金屬礦產(chǎn)作為戰(zhàn)略資源。因此,回收利用動(dòng)力電池中的金屬元素不僅可以更好地發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),而且可以有效緩解對(duì)此類資源的長期依賴。
在這些典型的回收過程中,電池在被分解成其組成元素之前被機(jī)器粉碎成金屬混合物。該過程要么在熔爐中熔化(火法冶金),要么在強(qiáng)酸中溶解(濕法冶金)。最后,金屬作為晶體從溶液中沉淀出來。
今天的汽車電池可以使用20年,甚至比汽車本身的壽命還要長。然而,動(dòng)力電池從汽車退役后,可用于低速電動(dòng)汽車、電動(dòng)叉車、通信基站備用電源和小型分布式家庭儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
這為鋰離子回收電池留下了充足的空間,研究人員正在努力使這一過程更加經(jīng)濟(jì)。根據(jù)應(yīng)用場景,動(dòng)力電池的使用壽命可以達(dá)到電池初始容量的40%至60%。
然而,對(duì)于一些車企和鋰離子電池制造商來說,電池回收實(shí)際上是一種負(fù)擔(dān),因?yàn)樘荽问褂玫慕?jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低,許多車企不愿意回收退役電池。因此,業(yè)內(nèi)專家建議,對(duì)于動(dòng)力電池回收,我們需要加強(qiáng)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。
在這方面,寶馬的計(jì)劃可能是一個(gè)很好的參考。寶馬6月18日表示,將通過深化與專業(yè)電池運(yùn)輸和電池回收合作伙伴的合作,在中國經(jīng)銷商處建立高壓動(dòng)力電池回收的綜合管理流程。
該過程從經(jīng)銷商收集高壓電池開始,物流供應(yīng)商將其運(yùn)送到合格的公司進(jìn)行評(píng)估。
根據(jù)這些電池的不同狀態(tài),評(píng)估將決定是繼續(xù)將這些電池用于電力存儲(chǔ),還是將其安裝在叉車上以供進(jìn)一步使用,還是由專業(yè)公司拆卸并由原材料公司重新使用金屬材料。
同時(shí),寶馬也在開發(fā)更多的電池梯次利用場景。未來,他們計(jì)劃在能源示范站的儲(chǔ)能設(shè)備中使用寶馬退役電池。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,對(duì)于退役電池回收,寶馬此舉無疑具有積極的示范效應(yīng)和巨大的影響力。
盡管動(dòng)力電池回收仍需改進(jìn),但政府和企業(yè)也在努力探索可行的解決方案。同時(shí),一些創(chuàng)新車型也為電池的統(tǒng)一回收和管理做了初步準(zhǔn)備。
例如,上汽集團(tuán)和蔚來運(yùn)營的新能源汽車的電動(dòng)切換模式使動(dòng)力電池的集中管理變得更加容易,也為電池的集中回收建立了暢通的渠道。梯次使用模式也將進(jìn)一步推廣。隨著換電模式的加入,動(dòng)力電池回收也將變得容易。
在可預(yù)見的未來,電池回收將快速增長
雖然目前動(dòng)力電池回收行業(yè)的發(fā)展并不完善,但在可預(yù)見的未來,隨著電池回收技術(shù)的完善和相關(guān)法規(guī)的建立,以及新能源汽車的發(fā)展,電池回收行業(yè)將高速發(fā)展。因?yàn)閯?dòng)力鋰電池是有價(jià)值的、無害的(易于回收)并且具有更大的規(guī)模。
動(dòng)力鋰電池更無害
曾經(jīng),傳統(tǒng)的汽油動(dòng)力汽車使用鉛酸電池。雖然鉛是有毒的,但這些鉛酸電池被分類為有毒或有害廢物并回收利用。即使沒有回收利用,鉛酸電池的成本也低于鋰離子電池,但制造商仍然擁有完善的電池回收系統(tǒng),有助于降低成本。
最終,98%的鉛酸蓄電池被回收。因此,沒有理由不回收更昂貴的鋰離子電池,特別是在鋰離子資源的生產(chǎn)能力仍有很大空間的時(shí)候。
鑒于日益嚴(yán)峻的氣候變化形勢和各國減少碳排放的決心,鋰電池的低成本回收幾乎肯定會(huì)在各種政策支持和實(shí)際投入的支持下實(shí)施。使用“二手”鋰離子手機(jī)電池也將變得司空見慣。
動(dòng)力鋰電池回收的價(jià)值更高
首先,新能源汽車可以直接回收。新能源汽車報(bào)廢后,其核心部件也可作為再制造部件,特別是價(jià)值最高的動(dòng)力鋰電池組,可直接用于類似車型的售后服務(wù)、梯次使用和回收。
其次,動(dòng)力鋰電池的拆解和回收價(jià)值不低。特別是從三元鋰電池中回收的鈷和鎳價(jià)值巨大。鈷的價(jià)格最近從20萬噸升至70萬噸。
鎳已經(jīng)從每噸6萬多升到每噸13萬左右。相比之下,在大幅上漲之后,鋁錠的當(dāng)前價(jià)格不到2萬/噸,銅的價(jià)格不到7萬/噸。
動(dòng)力鋰電池體積大、容量大
消費(fèi)鋰電池被嚴(yán)重拋棄,主要是因?yàn)槭謾C(jī)電池或數(shù)字鋰電池等消費(fèi)鋰電池容量小、存儲(chǔ)分散,難以回收,且成本高、收入低,因此很少有人愿意從事電池回收。
報(bào)廢的車載動(dòng)力鋰電池是以多少千瓦時(shí)或多少噸來衡量的,這是一個(gè)好生意,因此,報(bào)廢的動(dòng)力鋰電池和消費(fèi)鋰電池的壽命與電池回收不同。
也許因?yàn)閯?dòng)力鋰電池回收的發(fā)展,也將改變一個(gè)退役消費(fèi)鋰電池的壽命。未來,退役消費(fèi)鋰鋰電池的命運(yùn)將發(fā)生變化,也許是由于動(dòng)力鋰電池再生業(yè)務(wù)的發(fā)展。