陆 山 樊 锐 陈新焕 陈朝方* 王粤威
(1.湖南出入境检验检疫局 湖南长沙 410000;2.珠海出入境检验检疫局)
新能源是我国乃至全球的新兴战略产业,动力电池是其产业核心之一,其中车用动力锂电池,因具有能量密度高,自放电率低以及不含有毒重金属等优点,已成为制造商聚焦的热点。自M S Whittingham[1,2]利用Li-TiS体系制成首个锂电池,到索尼公司[3]使锂电池商业化以及Akshaya Padhi等[4]发现磷酸铁锂的阳极材料,动力锂电池技术经历了近三十多年的改进发展,已取得极大的进步。特别是美国Tesla(特斯拉)公司通过电池管理系统、电池组结构及散热管理等技术优势,用软件办法解决了锂电池充放电的安全问题,让普通18650型锂电池也能作为车用动力电池的选择,掀起新一股电动车的热潮。
我国为了解决大气PM 2.5污染日益严重的问题,把车用动力电池列为重点发展产业之一。自2006年起,我国锂电池产业每年都以20%-30%的速度快速发展,其中以车用动力锂电池为主。国家质检总局的数据显示,中国现已成为世界最大的锂电池生产基地、第二大锂电池生产和出口国。预计到2020年前后,我国仅纯电动(含插电式)乘用车和混合动力乘用车动力电池的累计报废量将会达到12万t-17万t。如果没有规范的电池回收体系和先进的回收技术,这些电池无疑将对环境产生巨大危害[5]。
从循环经济的观点来看,废旧动力锂电池的回收也是整个产业链中极为重要的一环。随着产能的扩大,回收问题反过来会制约生产,影响我国企业利用自主创新,力图在新能源技术的世界领域“弯道超车”目标的实现。因此,本文通过分析目前国内外废旧动力锂电池回收相关法规的现状,旨在提出完善我国电池回收利用产业法规框架的建议及对策。
目前,欧美等发达国家的废旧电池法规体系中,一般把回收处理的责任归为电池生产者,政府通过对电池生产企业征收环境治理税或对废旧电池处理企业进行减免税等解决回收费用等问题。虽然专门针对动力锂电池的相关法规还处于探索和相互协调阶段,但是基于已有的废旧电池回收法规和网络体系,大部分问题都可以得以解决。
2.1.1 相关指令
欧盟与动力锂电池回收相关的法规主要有电池指令(BD)、报废汽车指令(ELV)和废弃电子电气设备指令(WEEE)三大指令,另外,欧盟各成员国所制定的循环经济法也遵循废弃物框架指令(2008/98/EC)的要求。ELV和WEEE指令颁布时,电动汽车尚未如现在火热,经历近年来不断的修订,所涉及范围已扩大至所有电池制品。其中废旧电子电气产品按WEEE指令处理时,电池将被取出,根据电池指令进行回收[6]。ELV指令中的电池,目前主要指约占汽车重量1%的启动电池,要求按规范标识,以便再用或按电池指令回收[7]。因此,欧盟废旧动力锂电池的处置最终取决于电池指令,可以预计随着电池指令的继续修订,废旧动力锂电池将会有一个更加清晰的回收方案。
欧盟的电池指令(91/157/EEC)自1991年颁布实施起,就随着环保要求的提高不断进行修订。1993年欧盟要求采用国际标准的回收利用标识,以便分类回收废旧电池,防止其混入生活垃圾中,修订颁布了93/86/EEC;1998年欧盟要求各成员国对各种类型含有危险物质的电池进行回收,提出修订98/101/EEC;2003年欧盟为强化对电池的环保要求,对各国电池的最低收集回收率进行限定,其中汽车电池回收率要求达到95%,所有电池的收集回收率最少达到55%,到2008年完全禁止生产和使用镉镍电池;2006年欧盟颁布新电池指令(2006/66/EC)取代91/157/EEC;2013年欧盟又颁布了取消无线电动工具电池的镉豁免并禁止纽扣电池含汞的补充指令2013/56/EU。
新电池指令的适用范围有了很大的变化。指令适用于所有类型的电池和蓄电池,不管其形状、容量、质量、组成材料或使用情况如何,均在新电池指令的规定范围之中。当然,指令不适用于与保护成员国特殊安全利益有关的设备,如武器、军需品、战争用品等设备中的电池和预计要送入太空的设备中的电池;并非特定用于军事设备中的电池则不在豁免清单里。
在新的电池指令中,电池被分为四类:便携式电池、钮扣电池、工业电池和汽车电池。其中工业电池是指仅用于工业或专业用途或用于任何类型的电动车辆的电池或蓄电池,如铅-酸电池、镍-镉电池;汽车电池是指任何用于汽车的启动器、照明或点火电源的电池或蓄电池,如用于启动、照明和汽车点火的铅-酸电池。
概括而言,新电池指令提出了四方面的要求:有害物质使用的限制要求、电池的标识要求、电池的回收要求以及电池生产者的注册要求,详见表1。
2.1.2 新电池指令与RoHS指令和WEEE指令的关系
电池指令和RoHS指令都限制了类似的有害重金属元素,但是欧盟RoHS指令对重金属的限量不适用于电池。安装了电池的废弃电子电气设备将先取出电池,按WEEE指令的进行回收;取出的电池要根据电池指令考量其是否满足回收目标和循环利用要求。欧盟的各成员国在建立回收体系的过程中,电池的回收体系可能与WEEE指令中的回收体系结合,以避免对生产者的重复收费。
表1 新电池指令对不同电池的要求
2.1.3 欧盟各国执行电池指令的差异
欧盟各国执行电池指令的方式、手段均不一样,收集系统、费用、回收结果也不尽相同。
德国于2001年根据欧盟电池指令(98/101/EC)对其《废干电池及蓄电池管理法》进行了修订,对电池进行了分类,新法规中明确了电池中有害物质允许含量标准指标,同时要求所有电池必须回收,电池生产商必须建立对电池中所含危险物质的再生利用处理设施,不建立或加入回收系统的产品不得在德国销售,生产商必须向销售商和回收商支付因回收和转运自己生产上市销售的含有有害物质电池所发生的费用。
法国鼓励分类收集和回收处理各种废旧电池,从1999年始执行欧盟电池指令(98/101/EC),规定含有害物质的电池必须强制回收,并颁布了两项有关电池的法规,规定部分企业首先开始实施收集和回收废旧电池,并从1999年1月1日起收集所有可充电池,生产者和进口商必须制订回收计划,分拣后送专业工厂回收。
瑞士的废电池管理法规要求对所有种类废电池进行管理,规定了电池中有害物质的含量要求以及标识、再生利用等,采纳电池指令(91/157EEC)规定附件中第二款,对含有害物质(如汞、镉或铅)的电池进行收集回收处理,同时明确消费者具有将废旧电池退回销售点的责任,电池生产商有义务支付电池回收处理有关的费用。
另外,丹麦是欧洲最早实施废旧电池再生利用的国家,从1996年开始回收镉镍电池,镉镍电池的回收率就超过95%。英国从1998年开始实施对镉镍、氢镍和锂电池的回收,电池的回收、运输、处理等费用由最终用户承担。目前,欧盟葡萄牙、捷克、波兰和匈牙利等其他国家都根据电池指令颁布了各自的法律,正在逐步建立自己的电池收集回收系统。
美国的有害物质法规把锂电池池列为第九类杂项危险品和物品[8],但未把废旧锂电池列入有害废物[9],允许按一般的城市垃圾方式处置。目前美国尚未制定针对锂电池回收的统一联邦法律,只有纽约和加州的产品管理法案 (Product stewardship law)中覆盖到锂电池产品,要求制造商制定在不牺牲消费者和零售商利益的前提下制定电池收集和回收的计划,但车用锂电池获有豁免。
美国在废旧电池回收领域内的立法主要针对镉镍电池、小型密封铅酸电池以及所有其他种类蓄电池、含汞电池等,其资源保护与修复法案(RCRA)规定涉及到含汞产品的处理和回收,含汞的废弃物被确定为危险物品,其存放、运输等应符合有关部门的规定。
日本在废弃电池的收集和回收方面一直走在世界前列,早在1993年就修订了《节能法》,同时颁布了《再生资源法》,具体明确镉镍电池和干电池由消费者回收至再生处理企业。日本废旧电池的回收已产业化,铅酸电池100%回收,其他电池回收率约20%。有关电池政策法规与电池回收处理的情况为:
(1)2000年开始,日本政府实施“3R”计划,即“循环(Recycling)、降低(Reduce)、再利用(Reuse)”,要求电池行业建立回收系统,收集和回收充电电池(不包括普通电池)。
(2)2001年实行《资源回收利用法》,规定必须回收二次电池,要求各地充电电池和扣式电池送到电器店等回收设施内,而废一次干电池一般随生活垃圾处理,计划到2005年,锂电池回收率由20%提高到40%。
(3)2001年开始实施 《促进资源有效利用法》,主要是针对以锂电池为主的小型充电电池的回收及再利用,明文规定不论废旧电池是否由本公司生产或销售,各通信主营公司、手机及电池生产商均有自觉回收废旧手机电池的责任,同时手机使用者也有主动交回废旧手机电池的义务。
(4)2007年10月,京瓷、索尼等22家日本主要的通信公司、手机及电池制造商自发成立了一个民间组织,将其命名为“锂电池自主回收促进会”,目标是使锂电池的回收率达到100%。
目前,珠江三角洲、长江三角洲以及京津地区已经形成了具有较强研发和生产能力的动力电池产业集群。为了应对我国即将出现的大规模车用动力电池报废情况,亟需建立专业车用动力电池回收利用的法规和技术体系。同时,与此配套的我国电池回收法规也经历了一个从源头抓起,逐步实行电池产业绿色化的发展过程。到目前为止,我国已颁布实施了以下与电池相关的法规:
(1)1997年12月31日,原国家九部委发布《关于限制电池中汞含量的规定》,控制和限制电池中的用汞量,防止汞污染;并于2001年起,由检验检疫机构对进出口电池汞含量实施强制检验。
(2)2001年12月17日,国家环保总局、国家经贸委、科技部联合发布《危险废物污染防治技术政策》,建立分类收集、贮存、处理设施,对废电池进行有效管理。
(3)2002年1月10日,国家经贸委在发布的《再生资源回收利用“十五”发展规划》中提出了组织有关部门制定《废电池回收利用管理办法》。
(4)2003年10月9日,国家环保总局和国家发改委、建设部、科技部、商务部进行了大量的调研,分析了国外电池与环保方面的现行政策和现状,在遵循国家 《危险废物污染防治技术政策》的总体原则下,制定和联合发布了《废电池污染防治技术政策》。
(5)2005年,经修订后的《固体废物污染环境防治法》获得人大通过,该法规的第十五条规定“产生固体废物的单位和个人,应当采取措施,防止或者减少固体废物对环境的污染”。
(6)2008年,国务院第23次常务会议通过《废弃电器电子产品回收处理管理条例》,并于2011年1月1日起施行。
(7)2009年,我国有关废旧电池分类标准领域的《一次废旧电池分类》、《二次小型电池废料废件分类》和《废旧电池的储运规范》通过立项,填补了该领域的空白。
相比欧美日等发达国家的电池回收利用法规体系,我国废旧电池回收利用的相关法规标准无论在体系结构或在细则方面都有许多欠缺。上述法律法规均无针对废旧电池回收利用的具体措施和详尽细则,缺乏相应的奖惩机制,政府职能部门不能对生产、回收处置企业和个人做出有针对性的指导和管理,加大了废旧电池的回收利用难度。国家在《节能与新能源汽车产业发展规划(2011-2020)》中确定了动力电池回收的国策,明确提出要制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯级利用和回收管理体系,设定回收企业的准入条件和优惠政策。该规划也为我国车用动力电池回收体系的建立勾画出框架蓝本,落实和延伸生产者责任,促进生产企业与报废汽车企业合作,优化和规范回收网络体系;加强动力电池回收利用行业管理;建立合适的经济激励制度;加强宣传教育,提高公众环保意识。
另外,近年来我国在动力锂电池回收领域加大了国际合作力度,如:2009年中美两国政府签署了《关于中美清洁能源联合研究中心合作议定书》,开展包括动力锂电池回收在内优先领域产学研联盟的合作研发;2011年,国家发改委和德国环境部签署了 《关于动力电池回收利用合作的谅解备忘录》,成立“中德动力电池回收利用项目联合工作组”,研究在中国建立动力电池回收示范项目。通过引进和吸收国外成熟的动力锂电池回收法规的经验和模式,发展符合我国国情的相应法律体系。
(1)建立规范电池回收产业链,实施资格准入管理
鉴于目前电池回收产业尚未形成完整产业链的现实,政府要进一步引导产业相关上下游业务,建立完整产业链。其次,废旧动力电池的拆解、再生金属冶炼涉及人身安全和环保,需要企业具备较高的专业技术及设备,对动力电池回收利用企业实施资格准入管理,避免不合格回收企业造成的二次污染。因此,国家应出台相关管理法规和技术标准,对从事动力电池回收利用的企业提出资质要求,获得资质的企业在经营过程中有违规行为或者运行过程中环保不能达标,应停业整顿甚至取消资质。
(2)加大政府扶持力度,促进回收技术提高
动力电池回收产业应纳入政府促进和重点扶持发展产业之一。政府相关部门根据当前动力电池回收产业的现状,进行产业规划,明确发展定位,在产业的规划中,可建立动力电池回收利用产业园;树立环保型政府形象,借鉴欧美、日本等国家的先进理念和经验,积极鼓励、出台具体政策支持环保和资源再生的回收电池生产,支持鼓励环保型动力电池回收生产规模化、产业化,通过建立试点样板形式,对从事回收动力电池生产的样板企业在金融、税收等方面给予授信支持,使这些企业产业化规模得以快速提升,同时研究如何积极出台利于这类规范企业高效运作的支持政策;制定、完善动力锂电池的回收法规,明确在动力锂电池生命周期中生产者和消费者的权利和义务,处理好成本的分摊和电池设计的改进等问题,建立高效的分类和回收网络体系,促进回收处理的实施,引导产业健康、持续发展。
(3)充分发挥电池回收行业组织协调作用
电池回收行业协会要充分发挥政府与企业的桥梁作用,及时传递企业及行业面临的问题,积极研究解决办法,为政府制定政策出谋划策;行业协会要积极发挥平台作用,承担沟通、组织作用,加强推动政府职能部门对行业的了解,促进国家政策执行到位;积极提倡行业自律,规范行业市场,预防恶意竞争和价格战,积极推动全行业有益的事情,共同参与全球竞争;行业协会要牵头寻找知识资源,建立企业与政府,企业与大学、科研机构,企业与其他中介组织的合作共赢关系。
(4)建立动力锂电池回收专项发展基金
积极建立电池回收专项发展基金,对电池回收生产行业建设做出突出贡献的组织、企业、团队、个人进行奖励,鼓励回收生产的自主创新和发展,鼓励积极参与国际竞争;支持组织企业参加专业性、国际性展览会,鼓励企业参与国际标准制定和技术交流,增强企业在国际贸易中的竞争力和市场主导权。
(4)加大宣传力度,促进再生资源循环发展
再生、再利用是实现国家“节约型社会,节约型政府”的要求,是国家的环保产业,属于应重点支持的项目。在宣传上,要充分利用新闻媒体、行业媒体平台、各类专业展会,重点突出树立环保性政府形象。在政府采购及个人消费中,要提倡购买再利用的电力电池,共同促进再生资源循环发展。
动力锂电池的回收利用是产业发展不可忽视的环节,具有重要的环保和可持续发展意义。动力锂电池的回收法规在设计和制定过程中,要做到未雨绸缪。虽然动力锂电池产业发展的方向还有许多未确定的因素,但作为我国家下一步发展新能源汽车循环经济的一个重要组成部分,值得社会各方面的积极参与和关注。
[1]Whittingham M S.Chalcogenide battery:U S Patent 4009052.1977-2-22.
[2]Whittingham M S.Electrochemical energy storage and intercalation chemistry Science[J].Electrical energy storage and intercalation chemistry,1976,192:1126-1127.
[3]Nagaura T,Tozawa K.Lithium ion rechargeable battery[J].Prog Batteries Solar Cells,1990,9:209-217.
[4]A K Padhi,K S Nanjundaswamy,J B Goodenough.Phosphoolivines as Positive-Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries[J].Electrochem Soc,1997,144(4):1188-1194.
[5]黎宇科.有效利用并完善我国车用动力电池回收体系[J].低碳世界,2012,3:31-31.
[6]DIRECTIVE 2002/96/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of27January2003onwaste electrical and electronic equipment(WEEE)[S].
[7]DIRECTIVE 2000/53/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 18 September 2000 on end-of life vehicles[S].
[8]Title 49 CFR Sections 100-185,U.S.Hazardous Materials Regulations(HMR)[S].
[9]Battery Recycling.http://www.cvschools.org/m/content.cfm?subpage=32402.