张琪 刘张强
1国家节能中心 2中节能咨询有限公司
2022年6月,欧洲化学品管理局向欧盟提交议案,拟将碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂列为对人体健康有害的材料。若提案通过,虽未直接禁止进口锂材料,但锂材料的生产加工和包装存储将面临更严格的监管,增加相关企业的运营成本,进而对动力电池产业甚至汽车产业发展带来深远影响。同年8月,美国总统拜登签署通过的《通货膨胀削减法案》相关条款规定,在2024年之后,如果清洁汽车中含有“由有关外国实体(包括由中华人民共和国政府拥有、控制或受其管辖的公司)提取、加工或回收的任何关键矿物”,则该清洁汽车将没有资格享受税收抵免,这一规定虽未直接限制中国电池或矿物原材料进入美国市场,但减税资格的取消势必会对我国锂电池行业在美国的布局产生一定阻力。11月2日,加拿大创新、科学和经济发展部发布声明称,加拿大政府下令剥离外国公司对加拿大关键矿产公司的投资。除此之外,南美洲三大产锂大国(阿根廷、玻利维亚、智利)也开始联手成立一个“锂佩克”组织,对全球锂资源调配、锂电池行业发展产生深远影响。这一系列的政策都给我国锂电池产业发展带来障碍。
二十大报告中将“积极稳妥推进碳达峰碳中和,立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动,深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用,加快规划建设新型能源体系,积极参与应对气候变化全球治理。”作为未来的工作重点之一,锂电池是新能源汽车的心脏,锂电池产业的发展对我国能源绿色低碳转型,实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。可以预计,未来国内锂资源需求、锂电池生产量高速发展的现状与未来欧美等国对我国锂电池出口及海外布局的限制措施的执行都会给我国锂电池产业带来一定的冲击和挑战。居安思危,以此为契机,深入调研我国锂电池产业发展的现状,从中发现目前存在的问题,并对此提出有针对性的应对策略。
截至2020年底,我国锂矿资源量1914t,约占全球5.48%,我国已探明锂矿储量位居全球第四,其中盐湖锂资源占全国资源储量的70%左右,较大型的盐湖主要分布于青藏一带,可分为青海、西藏两大湖区。青海柴达木盆地盐湖的卤水型锂矿镁锂比较高,但提锂技术尚未完全成熟,锂矿的开采效率较低,且对环境的污染较严重;藏北地区盐湖卤水锂矿镁锂比较低,提锂技术趋于成熟,但受外部环境和地理位置制约开采难度大。
近年来,我国锂电池行业实现高速增长,占据全球产能的70%以上。仅2022年上半年,全国锂电池产量超过280GWh,同比增长150%,全行业收入突破4800亿元。受到北美与欧洲汽车电动化趋势加速的影响,我国生产的锂电池有相当一部分出口海外市场。2022年上半年,我国锂电池出口数量19.03亿只,出口额达202.15亿美元,增长53.7%。其中出口到美国、德国、韩国、越南、印度、荷兰、日本、西班牙、波兰等地,合计占出口总额的74.53%。
随着近年来我国新能源汽车产业的快速发展,锂电池退役量逐年走高,2020年我国动力电池退役总量达20万t,市场规模已达24亿元,据估计,2025年动力电池退役总量将升至约78万t。目前我国退役锂电池回收处理模式主要有两种,一种是梯级利用,即车用动力电池的容量降低为80%后,将该电池应用于比汽车能量密度要求低的场合,如电动自行车、电动摩托车、储能电池、通讯基站等;另一种是再生利用,对无法阶梯利用的动力电池通过破碎、拆解和冶炼等一系列处理,提取出镍、钴、锰、锂等重金属以实现资源的再生利用。
锂矿是我国重要的战略资源。目前,我国锂电池计划产能较大,但国内锂产业却面临着高镁锂比的盐湖提锂分离技术尚未完全成熟、硬岩锂开采难度大的问题,需要从海外进口科技含量高、性能先进的深加工锂产品,约有70%的锂矿依赖于海外进口,其中澳大利亚进口比例达到60%。澳大利亚的锂矿资源存在形式以锂辉石为主,加上澳大利亚的劳动力成本高,总体开采成本较高,且影响因素复杂,锂原料供应无法得到稳定的保障。
据工信部相关材料显示,2022年是动力电池的“退役潮元年”。但目前废旧锂电池回收产业发展缓慢,行业中没有旗舰型企业,大多数为规模小且不正规的“小作坊”式企业。这些企业存在废锂电池报废回收处理程序不规范、回收处理工艺技术与设备不先进,废气废水治理设备配置运行不完善等问题。部分企业在厂房简陋、位置偏僻的地方手工拆解废锂电池,电解液挥发反应造成有害废气污染物排放量大,造成严重的环境污染风险。
一是动力电池能耗标准落后。现行《电池行业清洁生产评价指标体系》制定初期,主要考虑消费类锂电池,但目前产量占比较大的是动力电池,容量相差较大,原有标准中的能耗指标不适合当前需求。二是动力电池规格过多。亟需制定标准,减少现行动力电池规格,以适应发展换电模式,匹配充电桩市场需求。三是缺乏梯次利用电池的安全性能指标与质保期确定等相关标准。制定梯次利用电池的安全性能、残值等重要指标的评估方法和标准,以满足其应用领域电池安全和性能的要求。
一是加大锂电池清洁生产技术研发和推广应用力度,研究发布清洁生产工作指南,开展清洁生产审核或认证工作,推动企业建立有效的职业健康安全管理体系,建设一批“绿色工厂”。二是推广应用电池环境标志,普及电动汽车正确充放电指南,提高大众健康环保意识。
一是积极扩大我国锂矿产能建设,着力提升锂矿开采技术和提取精度,通过开发国内锂资源如青海盐湖来填补锂矿需求缺口和保障我国能源安全。二是通过积极与拉美锂矿生产出口国谋求合作,解决各领域阻碍,寻求合适的方式填补我国对锂矿巨大的需求。
废旧锂电池回收有助于不可再生资源的回收利用,要加快完善废旧锂电池回收体系。一是加强顶层设计,研究和完善锂电池回收的政策法规、技术标准以及产业布局规划。二是加强废旧锂电池回收再利用的关键共性清洁生产技术和工艺装备技术攻关。三是建立和完善废锂电池收集、运输、储存、再生处理与安全管理规范。四是促进锂电池回收产业的规模化发展,打造世界一流的锂电池回收旗舰企业群,并且逐步废除小作坊式的锂电池回收产业模式,使锂电池回收从目前的劳动密集型行业变成科技密集型产业。
建议建立锂电池全生命周期健康环保标准体系,引领产业健康发展,有效应对欧盟绿色壁垒。一是制定锂电池能耗标准,修订完善《电池行业清洁生产评价指标体系》。二是完善锂电池规格标准,适应电池市场和换电需求,规范充电桩市场需求。三是制定退役锂电池梯次利用的标准,包括安全性标准、残值评估方法,其他领域动力电池需求规格及梯次利用质保期等标准规范。
基于多方面研究,镁、锌、钠等新型电池未来有望成为锂电池的替代品或重要补充。镁离子的理论体积能量密度几乎是锂的两倍,锌电池具有高安全性,钠电池的制造设备和锂电池的大部分相同,现有的锂电池公司转向制造钠电池,生产成本大幅降低。建议建立推动其他新型电池快速发展的具体措施,引领我国的电池企业加大对于新型电池的研发力度,提前建立新型电池的性能、安全性与健康环保标准体系,规范我国新型电池的发展方向。