姜东 苏春阳 方帅军 元瑞 常阁慧
摘 要:随着环境形势越来越严峻,世界各国都在大力推行新能源汽车,我国更是将发展新能源汽车上升为国家战略,新能源汽车产业得到快速发展,但随之带来一个新问题,退役的动力蓄电池如何做到妥善处置,如果处置不当不仅污染环境,而且有安全隐患,同时也会造成资源浪费。国家高度重视,已出台相应的政策法规及标准,规范废旧动力电池的回收再利用。本文对已发布的政策法规、标准体系进行梳理,结合当前国内废旧动力蓄电池回收利用的现状和问题,提出促进我国汽车动力电池回收利用的措施建议。
关键词:动力蓄电池;回收;现状;问题;措施
1 引言
我国从2009年推广新能源汽车至今,已超过10年时间,在国家各项利好政策的推动下,新能源汽车产销量逐年攀升。截至2019年底,我国新能源汽车产量累计超过380万辆,规划到2020年保有量将突破500万辆。随着时间推移,早期的动力蓄电池已进入退役期。预测,2020年我国动力蓄电池退役量将达11.25GWh/年,2026年进入爆发期。除了规模大,动力蓄电池还具有体积大、回收过程危险、电解液污染等特点,造成回收利用难度大,对技术、工艺、回收网络等方面要求高。
国家高度重视,国务院发文明确指出加强动力电池梯次利用和回收管理,工信部等相关部门已陆续启动动力电池回收制度、标准制定及相关示范试点工作,相关企业也积极开展废旧动力蓄电池的回收布局。
2 政策及标准
2.1 政策趋势
工信部在2019年10月发布《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》,2个月后,出台《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》。查阅历年政策,不难发现,这只是最近几年政策密集发布的一个缩影,而且政策愈发明确、全面。
2.2 标准梳理
为完善回收利用体系、完善相关标准体系,汽车用动力电池回收标准相继出台。2017年发布实施了《汽车动力蓄电池编码规格》等4项国家標准;另有拆卸要求、材料回收要求等4 项国家标准目前已通过审查待发布;而梯次利用产品标识、放电规范等标准已立项;可拆解性设计、存储规范等5项国家标准也已开展前期研究。
3 现状
3.1 回收体系现状
2018年发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理,推动回收利用体系建立;同年,发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,明确溯源过程中信息采集要求和各环节企业主体责任;建设新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台,通过车载管理和回收利用管理模块,对汽车生产企业和综合利用企业进行信息采集溯源管理,构建动力蓄电池全生命周期溯源管理体系。2019年出台《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》,为废旧动力蓄电池以及报废的梯次利用电池回收服务网点建设、作业以及安全环保提出了具体要求。
发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》和《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,确定在部分省市区和特定企业先开展回收利用试点工作,鼓励探索更多不同的回收利用模式。2020年初,发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》(2019年本),使废旧动力蓄电池综合利用行业管理更加细化、规范、环保。
汽车生产企业通过多种形式构建回收体系。目前,已有122家车企和7家综合利用企业设立了11229个回收服务网点。建立以生产者主导和第三方为主体的回收模式。生产者主导模式由汽车生产企业建立,通过销售渠道自建回收服务网点回收退役电池;第三方为主体的模式通过梯次、再生利用、汽车和电池生产企业共建共用回收服务网点的方式,来回收退役动力蓄电池。
3.2 梯次利用现状
退役阶段的动力蓄电池仍有初始容量的70至80%左右,可用于其他领域,使资源利用最大化。但新能源汽车推广早期车辆较少,且动力蓄电池寿命在3至5年,造成当前退役量较少,大部分项目处于试验示范阶段。
中国铁塔作为国家指定的唯一退役动力电池梯次利用试点企业,积极推广退役动力电池的梯次利用。截至2019年9月,中国铁塔已在全国约30万基站的备电领域使用梯次电池量约4Gwh。另外,像比亚迪、国轩高科等汽车和动力电池生产企业也都开发了类似的梯次利用项目。
虽然梯次利用形成一定规模,但在效率、成组率、成本控制等方面仍存在很多难点。目前,动力电池生产企业众多,不同厂家电芯性能、模组尺寸、PACK方式等都不尽相同,梯次利用企业无法做到大规模自动化,在拆解作业时,仍需大量人工。产业链上下游企业信息得不到共享,梯次利用企业拿到退役电池后,仍需对其进行性能检测、重新分组。而检测完成的模组或电芯,还要面临成组设计,筛选标准的确定。不同模组在不同尺寸、重量、串并联数下的柔性设计及电池管理系统鲁棒性设计,仍是摆在梯次利用企业面前的技术难题。
工信部会同标准化主管部门正加快推进动力蓄电池回收利用系列标准研制工作。目前,已有编码规则等4项标准发布。地方和行业也有相应的地方标准、团体标准发布。
3.3 再生利用现状
2018年9月,工信部公布了第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单,包括华友钴业等五家企业,都已具备规模化再生利用能力,再利用产品已进入LG化学、CATL、比亚迪等等知名动力电池生产企业的供应链体系。
行业已具备较成熟的设备和工艺,但技术仍有升级空间。在拆解、湿法冶金等方面,再生利用企业有各自成套设备和完善的工艺,但是,行业还存在金属锂回收率不高、不同类型电池回收处理兼容性不强等问题。工信部等相关部门正在加紧研究出台再生利用方面的标准,以提高行业整体技术水平。
4 存在问题
4.1 技术难点
前期动力蓄电池生产企业众多,尺寸、规格型号不统一,性能更是良莠不齐,当前虽有所改观,但仍无法做到大规模利用;即使同型号的模组或电芯,车辆端使用情况不同,退役后同样存在一致性差的问题。这些问题导致对退役电池进行检测和分类的难度和成本较高。重新PACK后形成的梯次电池质量、寿命等方面存在缺陷。
4.2 经济性不高
梯次利用电池由于质量和寿命的问题,其市场竞争力并不是很强,而其成本又限制了其价格竞争力,梯次利用企业甚至更愿意使用次品电池。动力电池升级迭代快,能量密度一年一个台阶,即使是在储能、低速车等领域,4-5年以前的动力电池,梯次利用是否还有可用价值,有很大的不确定性。
4.3 回收价格体系未建立
动力锂电池的回收价格影响因素比较多,包括电池材料类型、再利用残值核算、市场原材料(主要是贵金属)价格、运输成本等等,导致回收价格很难做到统一,并且目前大多数废旧动力蓄电池出售采用竞拍的模式,价高者得,造成市场更加混乱。
4.4 贮运环节存安全隐患
因为动力电池电压平台高、能量密度高等特性,相比其它的蓄电池危害性要大。动力电池使用时,有电池管理系统及整车层面的保护,一旦电池组与车体分离,这些保护将失去作用,容易忽视贮存和运输环节的安全隐患。
4.5 行业存过热迹象
得益于政策的助推,动力电池回收热度持续攀升。产能扩张明显快过退役电池的放量,一些有前瞻性的业内人士已开始呼吁行业规范有序发展。以广东为例,2018年11月就有45家企业入围了广东省电池回收“白名单”。
5 措施建议
5.1 提高自动化、标准化
提高动力电池制造上下游生产线自动化水平,提高电芯一致性,采用国标规定的规格尺寸。在电芯、模组设计之初就考虑梯次利用环节,降低梯次利用的难度和成本。加强动力电池溯源管理,确保退役电池数据的完整性,提高配组率。加大动力电池梯次利用技术和装备的支持,完善梯次利用相关标准,重点在测试环节,降低电池梯次利用的安全风险。
5.2 推广设置专项资金
目前,已有深圳、上海等地方政府设置动力电池回收专项补贴资金,考虑到我国的动力电池回收利用刚刚起步,建议国家地方政府推广设置动力电池回收专项补贴资金,支持企业开展电池的梯次利用研发和全生命周期管理。
5.3 制定专项法规、回收价目表
制定动力蓄电池回收利用领域的专项法规,明确车企、回收利用企业、消费者等相关方职责和义务,确保废旧动力蓄电池能流入有资质和处理能力的回收利用企业。回收利用企业应根据市场相关金属价格、运输费用等因素制定周期性回收价目表,并对外公示,树立透明的回收利用价格体系。
5.4 升级贮运标准
《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》虽对废旧动力蓄电池的贮存有了较为全面的要求,但对运输要求较少,且回收管理、贮运和运输引用的相关标准相对滞后,要求不够细化和针对性。回收管理和运输仍是行业标准,建议研究出台具有针对性的国家标准,以应对快速发展的行业需求。
5.5 加强管控
对取得资质的回收利用企业,将相关管理规范及标准落实到位,淘汰技术落后、耗能高、污染高的回收利用企业;对即将进入的企业,加强审核,根据市场退役量及企业处理能力,合理发放资质,做到重質不重量,促进行业良性发展。