新能源汽车高歌猛进，电池回收如何跟进？

125.6万辆,很多汽车行业的人对这一数据并不陌生——它是2018年中国新能源汽车的销量(其中纯电动汽车为98.4万辆,占比78.3%)。而截至2018年底我国新能源汽车保有量也仅为261万辆而已(其中纯电动汽车为211万辆,占新能源汽车总量的81.06%)。这种增速在去年汽车市场整体低迷的背景下显得尤为突出。

很多人购买“电动车”固然是限号政策之下的无奈之举,但不可否认,新能源汽车的飞速发展的确为车主带来了排放与经济上的优势。

然而,随着新能源汽车数量的激增,动力电池的回收处理问题即将在不远的将来形成新挑战,无论于个人还是于社会,如果无法有效解决这个问题,“新能源”必然会在环境和经济上形成反噬。

动力电池的发展与隐忧

根据工信部今年2月份发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用调研报告》显示,我国动力蓄电池累计配套量超过131GWh,产业规模位居世界第一。配套类型上,磷酸铁锂、三元锂电池分别占比约54%、40%。

我国的新能源汽车规模化量产始于2014年左右,而动力电池的寿命(目前普遍认为当电池衰减高于20%时便不再使用)一般是5-8年,最早一批成规模的动力电池已经处于淘汰临界点。预计到2020年新能源汽车的动力电池退役量将达到24GWh,相当于80万辆电动车的电池。而从近几年新能源汽车的增长速度来看,在达到此临界点之后,动力电池的退役数量将会越来越多。如何在这波冲击到来之前预先做好准备显得尤为重要。

如上文所提,我国纯电动汽车所用的电池主要为三元锂电池和磷酸铁锂电池两种,虽然锂电池不像传统电池那样含有大量铅、镉等对人类和环境具有较大危害的重金属,但其电解液中除了锂离子仍然含有镍、钴、锰等重金属(如以这三种金属作为正极材料的三元锂电池),不经专业回收处理会造成重金属污染。电解液溶质 LiPF6属有毒物质且易潮解,会造成氟污染,其溶剂会造成水污染,对人体、动植物有强烈腐蚀作用。

在动力电池循环利用的过程中,要想提纯其中的金属以作回收,就必须引入大量的氨水来进行处理,如此一来,必然排出有害的含氨废液。过量的含氨废液排入水体,则是导致水体富营养化的主要原因。

此外,废旧动力电池的回收处置也存在安全层面的问题,如处理不当也会存在触电、燃爆、腐蚀等隐患。

从资源角度讲,不同种类的动力电池因正极材料不同,分别含有锂、镍、钴、锰及稀土等金属,而这些金属是可以重复使用的。随着市场需求的不断增加,废旧电池中的这些资源如不能有效回收利用,将会造成资源的极大浪费,且不利于降低电池成本。

动力电池回收利用的方式

由此可见,动力电池的回收利用既关乎保护环境,也关乎节约资源和降低成本。

目前动力电池回收利用的两个主要方向是梯次利用和材料回收循环利用。前者可将新能源汽车淘汰下来的电池进行拆解改造,在诸如应急电力储能、低速电动车等领域继续使用一定时间;后者则会将电池进行彻底分解并资源化回收利用。

(1)梯次利用

通常情况下,动力电池容量衰减至 80%以下时,将不能完全满足汽车动力需求,但可梯次利用于其他领域。这一方式最典型的例子便是中国铁塔公司,其庞大的基站、储能布局,足够承接退役动力电池规模。2018年,中国铁塔公司宣布停止采购铅酸电池,转而将新能源汽车淘汰下来的电池用作其通信基站的备用电源,并在储能、对外发电应用场景加强业务拓展。

此外,比亚迪、国轩高科等企业也专门为此开发了适用于备电、风光电储能的梯次利用电池产品。

不过梯次利用目前也面临一些技术问题,如离散整合技术和寿命检测技术。由于不同厂商生产的动力电池规格差异较大,缺乏统一标准,在拆解和重新组合时通常会遇到兼容问题。同时,电池的容量、电压、内阻等在梯级利用时,会在很少的循环次数下形成断崖式下跌,对后期使用维护造成极大困难。整体来看,梯次利用的投入成本仍高于采购新电池的成本,虽然消化退役电池的优势明显,但在目前的条件下并不具备性价比。

(2)拆解再生

动力电池拆解再生主要集中在对正极材料的回收上,一般流程为:放电、拆解电池系统、拆解电池模组、电池包处理和材料提纯。主要环节在于电池包处理和材料提取,在这两个环节采用物理、化学或者生物的方法,将废旧动力电池中的金属元素提纯和回收。

值得注意的是,成熟完善的回收体系需以利润为前提,若企业无实际利润,仅靠政策一时的补贴推动终将难以为继。以目前磷酸铁锂电池回收为例,有统计指出,一吨废旧电池提取的材料价值8110元,但相应的回收成本高达8540元。而三元锂电池由于含有更多的可回收金属,利润有保证,但在尚未形成规模化效应之前也是需要企业承担一定风险的。

然而,当随着技术的进步,动力电池回收变得有利可图时,又难免会产生小作坊式违规回收处理的现象。例如当年很多小作坊式的回收站利用王水溶解出手机等电子产品中的贵金属,将材料和废液随意排放丢弃,对环境造成了巨大的危害。因此,动力电池的拆解再生会是一个涉及技术、政策、资金等多个方面的极其复杂的系统,需要政府联合车企、科研机构、电池生产厂、第三方回收厂等多方密切配合。

(3)预先准备

除了优化后期的方法途径,我们还可以在前期做好预备工作。

比如在设计生产时便将循环利用考虑进去,使电池的结构能够更加简洁,便于高效低成本地拆解回收。

又比如严格的三码(即电池编码、汽车VIN码和回收编码)合一制度,将这些录入国家平台,使每一块电池的生产和使用过程都可以追溯,保证电池报废以后的流向可控。

动力电池的大批量回收并没有太多可以依循的经验。尤其是当数量激增、量变引起质变时,之前的方法甚至都不再适用。我们需要以全新的思路和视角来考量这个问题。技术、政策、补贴、监管、博弈,完善的动力电池回收体系势必要通过多种形式多方合作来完成,在这一过程中,没有任何一方能够成为绝对的主角。