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《廣東電池》2020年11月刊

動(dòng)力電池回收利用現狀挑戰和未來(lái)展望

時(shí)間：2021-03-25    來(lái)源：未知    作者：admin
  在國家政策和市場(chǎng)需求的驅動(dòng)下，中國新能源汽車(chē)保有量及動(dòng)力電池裝機量自2014年呈現大規模的發(fā)展。按照5-7年的使用壽命預測，動(dòng)力電池在2020年開(kāi)始批量進(jìn)入退役或報廢期，即不再適用于在車(chē)輛上的正常運行。面對退役動(dòng)力電池的激增，后生命周期回收再利用，不僅對公共安全和環(huán)境效益至關(guān)重要，而且對稀有金屬的高價(jià)值利用、緩解金屬供需偏緊格局也具有創(chuàng )新意義�？傮w而言，動(dòng)力電池回收利用是新能源汽車(chē)行業(yè)可持續發(fā)展，實(shí)現資源閉環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節。
 
梯次利用及再生利用的價(jià)值空間
 
 
動(dòng)力鋰電池的回收利用主要分為兩個(gè)階段：
1）梯次利用，即指將退役電池進(jìn)行必要的檢驗檢測、分類(lèi)、拆分、修復和重組為梯次產(chǎn)品，用于其他運行工況相對簡(jiǎn)單，對電池性能要求較低的領(lǐng)域。
2）資源再生利用，即對無(wú)法進(jìn)行梯次利用的電池進(jìn)行破碎、拆解和冶煉等，回收其中的鎳、鈷、錳、鋰等金屬。
動(dòng)力電池容量降低為 80%后，其充放電性能將不能滿(mǎn)足汽車(chē)行駛的要求，而一般80%-60%的容量仍具有梯次利用使用價(jià)值。相對而言，磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池的電化學(xué)穩定性以及循環(huán)壽命更具優(yōu)勢，因此更具梯次利用價(jià)值；而三元鋰電池由于富含高比例的有價(jià)金屬，因此更適合進(jìn)行資源再生利用。
梯次利用主要應用領(lǐng)域包括通訊基站備用電源、電力系統儲能和低速電動(dòng)車(chē)，這幾類(lèi)應用可結合租賃模式、規�；�，實(shí)現動(dòng)力電池的二次收集，因此也是國家所鼓勵的。而充電寶、手持照明設備、玩具等不利于回收的小型消費品電器設備的應用，是國家所不允許的。（見(jiàn)《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池梯次利用管理辦法（征求意見(jiàn)稿）》）。
業(yè)界的一個(gè)共識是，梯次利用最好在電池整包或模組級別進(jìn)行，一方面減少拆解成本，另一方面降低對原本電池包或模組殼體保護性能的破壞。
 
電力系統儲能
 
 
 
梯次電池在低循環(huán)（例如100-300個(gè)循環(huán)）的固定儲能應用能實(shí)現最大的價(jià)值。根據循環(huán)次數的要求不同，梯次儲能能為電力系統帶來(lái)主要3個(gè)方面的價(jià)值：1）通過(guò)取代低效且昂貴的發(fā)電機組（例如聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機），以較低成本為電力公司提供備用容量，維持其可靠性；2）延緩輸配電網(wǎng)的投資；3）利用電力套利機會(huì )，存儲可再生電力以便在電力需求緊張時(shí)間段使用，從而提高電網(wǎng)的靈活性和穩固性。
動(dòng)力電池電力系統儲能具備大規模應用空間，但目前仍處于實(shí)驗性階段，在我國主要是由兩大電網(wǎng)主導的示范項目去驗證系統的經(jīng)濟性和安全性。根據麥肯錫咨詢(xún)公司的預測，到2025年，梯次電池在儲能應用的成本會(huì )比新電池便宜30%-70%，極大的減少每次使用循環(huán)的資本投資。
 
通訊基站備電
 
 
 
通信基站備用電源標稱(chēng)電壓固定為48V，對電池的要求不是特別的高，是梯次利用的最合適場(chǎng)景。相比目前常用的鉛酸電池，梯次磷酸鐵鋰電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能、環(huán)保等方面更具備優(yōu)勢，因此理論上可全面替代鉛酸電池。
作為國內三大通信運營(yíng)企業(yè)的基礎設施綜合服務(wù)商，中國鐵塔承擔著(zhù)國內2/3以上的通信基站建設任務(wù)，也是梯次利用商業(yè)化拓展的最大用戶(hù)，具有長(cháng)期穩定的需求。2018年，中國鐵塔宣布全面停止采購鉛酸電池，統一采購梯次利用電池。目前，中國鐵塔公司已累計在全國38萬(wàn)個(gè)基站使用梯次電池5.5GWh。今年起，中國鐵塔在采購梯次利用電池的同時(shí)也在采購新生磷酸鐵鋰電池。
隨著(zhù)5G基站建設進(jìn)程加快，梯次利用電池的需求將大幅提升。
 
低速車(chē)
 
 
低速電動(dòng)車(chē)包括兩三四輪低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等，這一領(lǐng)域擁有巨大市場(chǎng)空間，比汽車(chē)市場(chǎng)更大。光是電動(dòng)自行車(chē)社會(huì )保有量已經(jīng)高達 2.5 億輛。低速電動(dòng)車(chē)不僅是廣大農村生產(chǎn)力工具，同時(shí)也是支撐城市快遞以及外賣(mài)行業(yè)的重要交通工具。目前低速電動(dòng)車(chē)基本仍在使用鉛酸電池，但隨著(zhù)道路管理及技術(shù)規范標準提高，梯次鋰電池將成為升級替代鉛酸電池的選擇之一。
 
再生利用
 
 
回收方法按提取工藝一般包括：火法、濕法以及生物3種回收方式。其中，我國廢舊動(dòng)力鋰離子電池回收工業(yè)上主要以濕法為主，且濕法回收的工藝更為成熟，金屬回收率及純度更優(yōu)。
 
回收模式
 
 
從國內政策導向回收模式看，生產(chǎn)者責任延伸制度逐漸成為電池回收的指導原則，新能源汽車(chē)整車(chē)生產(chǎn)商鏈接終端消費者信息，是動(dòng)力電池回收重要的責任主體。而目前也正逐漸形成專(zhuān)業(yè)第三方回收處理企業(yè)、整車(chē)廠(chǎng)、電池廠(chǎng)商等多方參與的聯(lián)合回收模式。

 

行業(yè)挑戰
 
 
新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用行業(yè)是新興行業(yè)，市場(chǎng)前景較好，但同時(shí)行業(yè)需要克服在法規應對、履責推進(jìn)、產(chǎn)業(yè)研判、技術(shù)提升等方面的問(wèn)題。
1、市場(chǎng)上流通的動(dòng)力電池性能參數及設計差異較大，不同規格（圓柱、方殼、軟包）和化學(xué)類(lèi)型（磷酸鐵鋰、三元）會(huì )增加電池拆解和再利用的復雜性和成本。如何設計簡(jiǎn)單、有效、可靠并具備一定普適性的拆分設備和方法，是目前需解決的技術(shù)難題。
2、回收利用市場(chǎng)交易定價(jià)模式單一，無(wú)法針對不同品質(zhì)退役電池進(jìn)行有效劃分，也無(wú)法充分體現退役電池梯次利用價(jià)值。
目前定價(jià)主要有兩個(gè)基準：
1）鉛酸電池價(jià)格；目前退役動(dòng)力電池的采購成本約為0.2-0.37元/Wh，梯次產(chǎn)品電池的采購成本約為0.6-0.7元/Wh。
2）金屬期貨價(jià)格；根據不同材料體系退役電池鋰鈷鎳等金屬元素含量不同， 綜合對應礦產(chǎn)價(jià)格，例如約1.2萬(wàn)元/噸回收NCM523電池。
未來(lái)行業(yè)仍需要開(kāi)展更深入的交易定價(jià)機制研究，特別是對動(dòng)力電池殘值評估研究，并通過(guò)政府建立相應交易和估值支撐服務(wù)平臺，有助于形成更透明和合理的定價(jià)體系。
3、動(dòng)力電池在市場(chǎng)流通不規范，回收渠道多而分散，流向不可控。市場(chǎng)上出現部分報廢汽車(chē)回收拆解企業(yè)囤積電池 ，而且存在企業(yè)拍賣(mài)助長(cháng)惡性?xún)r(jià)格競爭，大量電池流入不合規的小企業(yè)或小作坊，安全和環(huán)保風(fēng)險堪憂(yōu)（見(jiàn)中國汽車(chē)報《是“誰(shuí)”在助推？一場(chǎng)動(dòng)力電池非法回收的狂歡》）。
4、電池回收網(wǎng)點(diǎn)不符合規范性要求，存在制度流程不規范、設施設備不齊全等問(wèn)題�；厥站W(wǎng)點(diǎn)同時(shí)利用率較低，部分企業(yè)擔心資源浪費，在銷(xiāo)量較低區域建設網(wǎng)點(diǎn)的積極性不高。為確保廢舊動(dòng)力電池的回收渠道及體系規范化，《網(wǎng)點(diǎn)建設和運營(yíng)指南》要求了新能源汽車(chē)生產(chǎn)及梯次利用等企業(yè)應按照國家有關(guān)管理要求通過(guò)自建、共建、授權等方式建立回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，并鼓勵合作共用回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。不過(guò)現有回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設方式主要還是依托整車(chē)廠(chǎng)現有售后服務(wù)機構（4S店），回收條件欠佳。不過(guò)基于網(wǎng)點(diǎn)規范化和資源共享的考慮，未來(lái)多方合作共建網(wǎng)點(diǎn)（如PRO組織）比例將逐步增多，并預期會(huì )成為網(wǎng)點(diǎn)建設的主流模式。
 
未來(lái)發(fā)展展望
 
 
隨著(zhù)新能源汽車(chē)的加速普及，巨大的市場(chǎng)潛力和企業(yè)責任，吸引了大量的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈主體投資與布局動(dòng)力電池回收領(lǐng)域。由于動(dòng)力電池回收責任機制，和建設動(dòng)力電池回收系統的復雜性，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的戰略聯(lián)盟與合作是未來(lái)的必然趨勢。
經(jīng)過(guò)前幾年的示范性作用，我國動(dòng)力電池回收利用已實(shí)現商業(yè)化應用突破。面對國家2025年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比將達到20%的目標規劃，動(dòng)力電池的回收處理需求也將日益增加。同時(shí)新基建的風(fēng)口，例如5G基站的鋪設，也將帶來(lái)更多動(dòng)力電池梯次利用的機會(huì )。儲能是梯級企業(yè)發(fā)展的必然方向和價(jià)值高地，也是電池企業(yè)的必爭之地。
政府與企業(yè)和行業(yè)專(zhuān)家正通力合作，制定一套完整的政策和制度體系，從頂層指導意見(jiàn)到底層技術(shù)規范文件，將約束和管理動(dòng)力電池回收的每一個(gè)環(huán)節，填補行業(yè)漏洞，整治行業(yè)亂象。從長(cháng)遠來(lái)看，動(dòng)力電池回收正朝著(zhù)有序和規范的方向發(fā)展。
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