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新能源遭遇環保難題:電動汽車電池退役潮來襲,超20萬噸報廢電池去哪兒

新能源遭遇環保難題:電動汽車電池退役潮來襲,超20萬噸報廢電池去哪兒

在10多年前,新能源汽車開始逐漸走進中國百姓家。到2015年,在政策與市場的雙輪推動下,大陸新能源汽車産銷迅速放量,當年産量超過34萬輛,同比增長330%。

2015年被稱作大陸新能源汽車産銷爆發的元年,此後數年間,大陸新能源汽車的産銷水準持續走高,一直穩居全球第一。

作為新能源汽車的“心髒”,動力電池的性能會随着充電次數的增加而衰減,使用年限一般為5~8年,而真正有效的壽命往往隻有4~6年。是以,大量2015年前後生産的新能源汽車已經迎來動力電池“退役期”。

大量的動力電池退役,首先要考慮的是環保壓力,因為電池中的重金屬、電解液溶質、有機溶劑等都具有污染性。如何避免新能源汽車“爆發式增長”反而帶來“爆發式污染”,值得警惕。

另一方面,電池原材料價格持續快速增高,而退役電池中尚存有可循環使用的貴金屬等稀缺物質。退役後的電池去哪兒了?如何正确處理這些廢棄電池?如何變廢為寶,繼續挖掘這些退役電池的價值,實作資源循環利用?這些都是車企、動力電池生産企業、第三方回收機構不得不面對的重要問題。

新能源汽車銷量“井噴”,年退役動力電池超20萬噸

“當年花13萬多元買的車,現在隻能賣不到6000元,純電動車太不值錢了。”北京的師先生告訴《中國經濟周刊》記者,他的新能源汽車是在2016年購買的,标稱續航裡程超過250公裡,在當年算是相當不錯,但現在冬季開空調隻能跑到100公裡出頭,已經不能滿足需求,而且車輛已經行駛超過12萬公裡,超出了廠家規定的質保裡程,自費更換電池的費用要超過6萬元。

師先生稱,現在新車的續航普遍在五六百公裡,自費更換電池不如買新車劃算,舊車着實讓人心疼,省出來的油費最後在舊車殘值上又都“還回去了”。

“我2021年夏天去4S店問過,賣二手車不超過6000元,2022年很多車企有了置換補貼政策,舊車還可以賣給二手車商,廠家再額外給5000元左右的置換補貼,但純電動車的保值率比燃油車還是低太多了。”師先生說。

從全國來看,像師先生一樣的情況還有很多,而且會越來越多。

乘聯會公布的資料顯示,2016年全年新能源乘用車總銷量約為33萬輛,2017—2020年銷量分别約為56萬輛、101萬輛、106萬輛、117萬輛。2021年前11個月,新能源乘用車的銷量就超過280萬輛,同比增長190.2%,2021年全年的總銷量預計将超過330萬輛。

乘聯會秘書長崔東樹表示,随着規模提升和降成本能力提升,2022年新能源車的增量還會很大。原來預期2022年新能源乘用車銷量480萬輛,目前應調整到550萬輛以上,新能源乘用車滲透率将達到25%左右。

一般情況下動力電池的容量低于初始的80%,就不再符合電動汽車的使用标準,新能源汽車的使用年限一般為5~8年,而真正有效的壽命隻有4~6年。伴随着新能源汽車銷量的“井噴”,退役動力電池的數量也将迎來爆發式增長。

據中國汽車技術研究中心資料,2020年大陸動力電池累計退役總量約為20萬噸,而到 2025年,這一數字将升至約78萬噸。

“現在看來,這一預測可能還是保守了,因為技術的進步,現在一輛新能源汽車的電池比前幾年要大得多,而且新能源汽車更像是電子消費品,更新換代速度快,很多人可能不會開到四五年就要換新車,就會有更多的動力電池提前退役。”崔東樹對《中國經濟周刊》記者表示。

新能源汽車市場持續擴張,退役動力電池對環境的壓力也将逐漸擴大。一塊20克重的手機電池足以使1平方公裡的土地被污染50年左右,而每塊新能源汽車的電池重達數百公斤,可能對環境帶來更大威脅。

東亞前海證券分析師李子卓表示,锂離子電池所包含的主要污染物為其正極材料及電解液,其中在正極材料中,三元正極中的钴元素為有毒物質,同時鎳、錳等金屬元素也會對土壤造成污染;在電解液中,目前常用的電解液六氟磷酸锂在遇水後會産生氯化氫物質,造成環境污染,且有機溶劑中的DMC也對環境有害。是以對于退役電池如果不做回收處理則将引發較為嚴重的環境問題,這一情況也将倒逼監管層和相關企業對電池回收更加重視。

而從資源供應安全角度來看,華寶證券在研報中指出,随着新能源汽車銷量的增長,對于動力電池用金屬的需求也持續增長,碳酸锂和氫氧化锂的價格在過去一年間都上漲了一倍以上。此外,高鎳三元趨勢下對于鎳的需求也持續增長,由于國内锂、钴、鎳的礦山較少,多從澳洲(锂)、印尼(鎳)、澳洲非洲(钴)進口,锂電池所需金屬對外依存度較高,積極布局動力電池回收體系有助于減少相應電池金屬的需求,進而保障一定的供應安全性。

梯次利用,從示範到成熟尚需時日

如何正确處理退役的動力電池?如何變廢為寶,實作資源循環利用?真锂研究創始人墨柯對記者表示,退役并不是說動力電池已經完全報廢,裡面很多材料可以回收利用。理想中的動力電池回收利用模式有兩條路徑:梯次利用和回收提取原材料。前者是将已退役的動力電池拆解重組後,應用到儲能等對電池能量密度要求不高的領域;後者則是提取報廢電池中的钴、鎳等價格昂貴的金屬材料。

其中,對于梯次利用,很多業内人士都抱有很大的期望。據《中國經濟周刊》記者梳理,梯次利用的退役電池目前主要被應用于儲能、電信基站、低速電動車等領域。在儲能領域中,目前較為成功的項目有比克電池在2019年8月份落地的電池整包梯次利用項目,這一項目将退役的磷酸鐵锂電池及三元電池進行混合使用,在國内具有較為領先的示範意義;在基站電源方面,退役的磷酸鐵锂電池在體積以及室外條件的使用效率方面均較普通鉛酸電池更具優勢,中國鐵塔從2018年開始對其旗下基站統一采購梯次利用電池;在低速電動車方面,杭州鑼蔔科技以及國網浙江電力公司都已經将梯次利用電池應用到了電動三輪車以及電動自行車方面。

不過,也有業内專家對電池的梯次利用持謹慎态度。北方工業大學汽車創新中心研究員張翔在接受《中國經濟周刊》記者采訪時表示,國内退役動力電池梯次利用總體還處于實驗探究階段,尤其是業界最看好的儲能項目,早期的梯次利用大多是示範性項目,不計成本投入,将電芯拆解成單節進行評估,再成組、再利用,成本投入非常高。

除了成本居高不下外,安全性也是不容忽視的問題。2021年4月16日,北京國軒福威斯光儲充技術有限公司位于北京市豐台區大紅門的儲能電站發生爆炸事故,導緻2名消防員犧牲、1名消防員受傷。

此後不久,2021年6月22日,國家能源局對外公布了《新型儲能項目管理規範(暫行)(征求意見稿)》。這份檔案指出,在電池一緻性管理技術取得關鍵突破、動力電池性能監測與評價體系健全之前,原則上不得建立大型動力電池梯次利用儲能項目。已建成投運項目應定期評估電池性能,加強監測、強化監管。

動力電池梯次利用在儲能項目上被叫停的理由是一緻性管理技術欠缺。因為梯次利用的電池來源比較複雜,不管是內建商還是最終的營運商,目前都缺乏與電池相關的上遊資料。對電池的壽命預測,包括其價值評價,目前很難有一個體系化的系統作為支撐。

如果産品的一緻性無法保證,采用梯次利用動力電池的儲能項目就可能會比新電池的儲能項目安全隐患更高。

雖然目前動力電池的梯次利用尚存一定技術限制,經濟效益并不明顯,但業内仍看好其未來的成長空間。在包括健康狀态和殘值評估、快速分選、有效均衡、應用場景分析以及再退役評估等關鍵技術取得突破後,動力電池梯次利用回收的經濟性或将逐漸凸顯。

北方工業大學儲能技術工程研究中心、北京海博思創科技股份有限公司的研究人員劉若桐表示,通過對18650型磷酸鐵锂動力電池在室溫下進行充放電測試,當動力電池的可用容量降低至不再适用于電動汽車标準時,循環壽命為1200次。而大陸對車用動力電池的要求是,行駛在8年或12萬公裡内,容量衰減不超過額定容量20%。若以新能源汽車平均行駛300公裡為動力電池單次充電來計算,新能源汽車行駛8年或12萬公裡消耗的循環壽命約為270~400次,退役時動力電池的剩餘循環壽命遠遠超過國家對于新能源汽車動力電池循環壽命的要求,這說明退役動力電池梯次利用具備較高的利用效益。

拆解回收,濕法熱法各有利弊

相比梯次利用,報廢拆解回收流程相對簡潔,也是目前動力電池回收的主要技術手段。據《中國經濟周刊》記者了解,在動力電池的報廢回收過程中,其工業流程主要包括預放電、拆解、篩選、剝片、純化、再生産等流程,其過程較電池的梯次利用省去了檢測、修複、重組、認證等衆多過程。

由于報廢回收技術流程較為簡單,且梯次利用後的電池仍需通過報廢拆解進行處理,是以目前電池回收企業多從事拆解回收。據華寶證券預測,2025/2030年的三元锂電池材料中锂/钴/鎳/錳的回收量将分别達到0.61/2.92/0.85/1.03和 2.33/12.02/2.73/3.02萬噸,磷酸鐵锂電池中锂的回收量将達到0.3/0.7萬噸,2030年電池材料回收市場空間将超1000億元,市場空間廣闊。

面對廣闊的市場前景,很多企業已經提前布局。

2021年12月4日,甯德時代邦普一體化新能源産業項目開工儀式在宜昌高新區白洋工業園舉行。據了解,甯德時代邦普一體化新能源産業項目以新能源汽車動力電池正極材料為核心,整合“磷礦—原料—前驅體—正極材料—電池循環利用”等環節業務,覆寫電池全生命周期。而這已不是甯德時代(300750.SZ)第一次布局動力電池回收業務。2013年,甯德時代收購邦普循環,切入電池回收業務;2018年,上汽集團與甯德時代達成戰略合作,共同推進新能源汽車動力電池回收再利用。

除了甯德時代外,還有多家上市公司涉及此項業務。2021年12月2日,華友钴業(603799.SH)公告稱,與孚能科技(688567.SH)簽訂《戰略合作協定》,協定包含廢料及廢舊電池回收、三元前驅體的采購與合作等;2021年11月份,格林美(002340.SZ)與瑞浦能源簽署合作協定,以實作锂離子電池安全回收、貯存和綠色處置,而在此之前,格林美已經與全球超200家整車廠及電池廠簽署了動力電池回收協定;中偉股份(300919.SZ)等多家锂電産業鍊廠商此前也曾表示,将逐漸加碼布局動力電池回收業務。另外,SK集團旗下電池生産子公司SK創新早在2019年就曾宣布,公司新技術能夠從廢棄的電動汽車電池陽極材料中回收高濃度的氫氧化锂。

從市場佔有率來看,目前比較靠前的是甯德時代旗下的邦普循環和格林美,市占率分别為25%和15%左右,但還沒有絕對的巨頭出現。其中,邦普循環是中國目前最大的廢舊電池循環基地,年回收處理廢舊電池總量超過6000噸。

而從回收方法來看,退役動力電池最主流回收方法有濕法回收和熱法回收兩種。其中,濕法回收是采用酸堿溶液對電極材料中的固态金屬物質進行提取,也是應用範圍最廣的回收技術。在濕法回收流程中,首先将廢舊锂離子電池進行分選分類、去殼後溶于酸堿溶液中,再從溶液中萃取出有價值的金屬元素,最後通過離子交換法和電沉積等手段提取出硫酸钴和碳酸锂等有價值的金屬。

濕法回收技術的優勢和劣勢都十分明顯。優勢是工藝相對更為成熟,且對于電池中的金屬物質回收效率較高;劣勢是流程相對較長,且在回收過程中涉及鹽酸等腐蝕性溶劑的運用,是以在污染治理方面存在較高成本。

熱法回收主要是通過高溫手段從廢舊電池中對金屬及其化合物進行提取。通過高溫焚燒,廢舊動力電池中的有機粘結劑可被轉化為氣體形式進行去除,而電池中的金屬及各類化合物則将在高溫環境下發生氧化還原反應,并在随後通過冷凝的方式被逐漸分類。最終經高溫焚燒後的廢電池渣則将通過磁選等方式進一步提純。

熱法回收工藝簡單,适合大規模處理。優勢是工藝流程較短且操作相對簡單,同時适合對大規模的廢舊電池進行處理。缺點是在大規模處理廢舊電池時易排放出一定的有害氣體,需要配套相應的尾氣回收裝置。此外,熱法回收技術在電力消耗方面也相對更高。

“正規軍”還要再努力,别讓電池流進黑作坊

在電池前端回收領域,目前的參與主體比較多,包括車企、電池生産廠家第三方回收企業以及小作坊等。

工信部2018年釋出的《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》要求,汽車生産企業應承擔動力蓄電池回收的主體責任。2018年至今,共27家企業進入工信部符合“新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件”的名單,在業界也被稱為“白名單”。

現實是,第三方回收是目前最主流的回收模式,因為第三方企業專司電池回收業務,其回收的專業性或許比電池企業或者汽車生産企業更強。但是,由于第三方回收企業在行業初期缺少專業、高效的電池回收管道,這種商業模式的競争相當激烈。

頗為尴尬的是,無論是車企、電池生産廠家,還是第三方回收企業,“正規軍”似乎都拼不過小作坊。以2018年的資料為例,當年退役的動力電池總量達7.4萬噸,但當年全國首批上榜的5家“白名單”企業僅共計回收處理約0.5萬噸。這意味着,其餘6萬多噸動力電池可能大多數都流向了“白名單”外的企業。

師先生告訴記者,現在各大網絡平台都已經屏蔽了“回收動力電池”等關鍵詞,但在網上搜尋“汽車底盤回收”等關鍵詞還是能搜到回收商的電話、微信等資訊,回收商号稱可全國上門回收,而且價格确實比走正規回收管道要高一些,他目前的那款車的電池能賣近1萬元。

對此,天能控股集團董事長張天任對《中國經濟周刊》記者表示,這其中的原因有很多。由于目前锂電回收行業仍處于發展初期,産業規範相對滞後,政策法規仍不健全,整個锂電回收市場仍屬于賣方市場,誰出的錢多,就能獲得更多的動力電池資源。

“與正規電池回收企業在基建和環保等方面投入大量成本相比,一些小作坊在回收利用過程中舍棄了電量檢測、放電以及環保處理等關鍵環節,營運成本要低很多,是以在回收過程中擁有更大的議價空間,這裡面巨大的利潤促使小作坊加速動力電池的回收,哄擡價格,不僅導緻正規企業面臨‘無米下炊’的窘境,也擾亂了電池回收行業正常的市場秩序。”張天任表示。

此外,由于目前大陸電動汽車銷售後的所有權屬于消費者,并且目前國内并沒有相關規定要求動力電池強制回收,是以有些車主或是圖友善,或是圖多賣一點錢,就直接将報廢新能源汽車交給二手車商代辦報廢手續。很多二手車商收到車以後,會把動力電池拆下來單獨出售,而正規的回收企業則面臨沒有電池可收的情況。

很多正規的回收企業對回收報廢新能源汽車的意願也并不強。

曾創立過一家回收企業的環保業内人士蔣子翰給《中國經濟周刊》記者算了一筆賬:采用4缸發動機的一台普通家用燃油車,其發動機加變速箱的重量在200~300公斤左右,這輛車的整車重量在1500公斤左右,發動機重量占比20%。反觀電動車的電池重量配比,以一塊80kWh的電池計算,三元锂電池的電池單體重量總和為400公斤,而磷酸鐵锂電池的電池單體重量總和則能夠達到485公斤。加上除電池單體外的電池結構,如電池頂/底殼、絕緣層、CMC、冷卻系統等零部件的重量,占比在40%左右。電池的回收價值則集中于電池正極和殼體。其他元件不是過于廉價,就是根本沒有回收價值,同時又不能直接丢棄,因為可能污染環境。

“這樣一對比,正規的回收企業在回收純電車上的成本效益就非常低,同樣回收2000公斤的車子,花同樣的人力物力,最終獲得的經濟價值和回收燃油車相差非常大。而那些不正規的回收企業,他們本身就沒有相關資質,拆解以後最大的赢利點是大部分廢棄零件當拆車件通過不正規的途徑流入汽車後市場中,其價值肯定遠超過當廢舊金屬賣的價格。” 蔣子翰說,在算了簡單的經濟賬後,也就能很直覺地發現為什麼正規的回收企業不是特别願意去回收報廢純電動汽車。

保障回收企業商業利益,相關政策有待進一步細化落實

消費者回收意願低、企業回收成本高、電池分類處理難,形成了大陸退役新能源汽車電池回收的堵點,回收的堵點如何疏通?如何才能實作從生産到回收的綠色循環?

對此,工信部等七部委早在2018年便聯合出台了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》等一系列政策,初步建起了以汽車生産企業為主的生産者責任延伸制度。

2020年,工信部又釋出了《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件(2019年本)》,在規定鎳、钴、錳的綜合回收率應不低于98%基礎上,又增加了“锂的回收率不低于85%,稀土等其他主要有價金屬綜合回收率不低于97%”的規定。加強對環保的要求及回收使用率,在一定程度上提高了行業準入門檻,倒逼企業技術更新,同時完善動力電池溯源管理,保證參與企業一定的商業利益。

2021年7月初,國家發改委釋出《關于印發“十四五”循環經濟發展規劃的通知》,該規劃将“廢舊動力電池循環利用行動”列入重點工程與行動,提出加強新能源汽車動力電池溯源管理平台建設,完善新能源汽車動力電池回收利用溯源管理體系。

8月19日,工信部等五部門聯合印發了《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》,鼓勵行業内上下遊企業加強資訊共享,并要求企業按照給定标準和實際資料對動力電池進行檢測,評估剩餘價值,提升産品使用性能、可靠性及經濟性。

政策已經出台,但見效可能仍需時日。在很多業内人士看來,當下相關政策檔案總體看來仍以鼓勵、引導為主,缺乏強制性限制,相關内容也有待進一步細化落實。

蔣子翰對記者表示,動力電池回收是個系統性的工程,要依靠政府、車企、電池企業、回收企業等協同建立。首先政府一定是起到引領作用的,制定政策、制度等,比強制規定更重要的是疏導,給予鼓勵以及補貼。“當然,我們肯定不能把這個經濟壓力增加到消費者身上,這樣我們這幾年通過補貼方式鼓勵大家購買新能源汽車的成果就完全失敗了。在這個過程中,我認為最重要的一個環節一定是車企。”蔣子翰認為,回收企業在這個體系中,應該發揮主動性,主動與上遊車企和電池企業共同擔當應有的社會責任,優化自己的回收體系及業務流程,不再讓不法分子有機可乘。

對此,工信部新聞發言人在答複“動力電池回收利用問題”時表示,下一步工信部将從法規、政策、技術、标準、産業等方面,加快推動新能源汽車動力電池回收利用,包括加快推進動力電池回收利用立法、完善回收利用體系、加強技術創新、深化試點示範等。

而對于目前存在的退役動力電池的追溯、回收企業魚龍混雜、小作坊橫行、黑市交易、車企回收網點形同虛設等問題,工信部還表示,未來重點開展以下幾方面工作:一是加快推進動力電池回收利用立法,完善監管措施,加大限制力;二是完善回收利用體系,強化線上線下協同溯源監管,督促有關主體落實溯源管理責任;三是加強技術創新,突破退役電池一緻性、自動化拆解等目前還存在的技術瓶頸,持續推動釋出一批國家标準、行業标準;四是深化試點示範,創新商業模式,加快備電等梯次利用示範項目建設,持續培育梯次利用和再生利用骨幹企業。

(記者 呂江濤 宋傑)

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