劉文婷 高宏

摘 要：隨著新能源汽車的快速發(fā)展，車用廢舊動力鋰電池的回收利用已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。我國動力鋰電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，但目前尚未形成規(guī)?；鸵?guī)范化的回收利用體系，在安全性能、技術(shù)研發(fā)、回收網(wǎng)絡(luò)、政策法規(guī)等方面均存在短板。本文首先分析了我國動力鋰電池回收利用的緊迫性，其次重點(diǎn)闡述了電池回收利用領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，最后提出了相應(yīng)的對策建議。

關(guān)鍵詞：動力鋰電池；回收；梯級利用；安全性

中圖分類號：F206 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-7866 （2017） 06-026-006

工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇 URL： http//www.iereview.com.cn DOI： 10.11970/j.issn.2095-7866.2017.06.004

引言

當(dāng)前，我國已成為全球最大的動力電池生產(chǎn)國。特別是近年來，我國新能源汽車市場日益蓬勃發(fā)展。作為新能源汽車的“心臟”，動力鋰電池產(chǎn)業(yè)也在迅猛增長。面對日漸緊逼的首批新能源汽車動力電池退役潮，動力鋰電池回收利用市場正在形成，規(guī)范我國車用動力電池回收利用的相關(guān)政策也即將出臺，但如何處理好漸成規(guī)模的退役動力電池的回收利用，將是影響新能源汽車發(fā)展的重大課題[1-6]。

一、動力鋰電池回收利用的緊迫性

（一）我國動力鋰電池即將迎來“報(bào)廢潮”

近年來，在國家政策的引導(dǎo)和推動下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。2016年新能源汽車全年銷量為50.7萬輛，保有量已突破100萬輛，位居全球第一。2017年1-9月，新能源汽車產(chǎn)銷量分別為42.4萬輛和39.8萬輛，同比增長40.2%和37.7%。按照新能源汽車電池5-8年的使用年限計(jì)算，目前已經(jīng)有部分新能源汽車面臨電池回收的問題。而且，據(jù)預(yù)測我國動力電池將在2020年前后進(jìn)入報(bào)廢高峰，屆時(shí)，其報(bào)廢量將超過24.8萬噸，約為2016年報(bào)廢量的20倍。報(bào)廢電池如何處理已迫在眉睫。

（二）退役電池回收利用的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著

我國動力電池以鋰電池為主，其退役后主要有梯次利用和拆解回收兩種方式。首先是梯次利用。動力鋰電池被淘汰后，可繼續(xù)用于新能源分布式發(fā)電站、路燈、通訊基站等儲能領(lǐng)域，也可用在電動場地車、游覽車等低速電動車上，具有很大的再利用價(jià)值。其次是拆解回收。一是環(huán)保效應(yīng)顯著。報(bào)廢后的鋰電池正極材料、電解質(zhì)若處理不當(dāng)，將會對環(huán)境產(chǎn)生巨大污染。二是經(jīng)濟(jì)效益高。一方面，可以緩解我國資源瓶頸。例如，我國重要的戰(zhàn)略金屬鈷元素，近年來進(jìn)口依賴度高達(dá)95%，而且價(jià)格持續(xù)上升。當(dāng)前60%-70%的鈷用于電池生產(chǎn)，以成熟的技術(shù)對其進(jìn)行回收利用意義顯著。另一方面，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不容小覷。據(jù)估計(jì)，從廢棄電池中回收鈷、鎳、鋰、錳、鐵和鋁等多種金屬所創(chuàng)造的市場規(guī)模在2018年將超過53億元，2020年將超過100億元。

（三）退役電池在通信基站儲能梯次利用有望先行

近年來，我國對退役鋰電池的梯次利用展開了積極探索，建立了部分示范工程。特別在通信基站儲能領(lǐng)域，鋰電池已逐漸取代鉛酸電池，而磷酸鐵鋰電池以重量體積輕巧、超長壽命、可大電流快速充放電、耐高溫、綠色環(huán)保、使用場景受限小等優(yōu)勢成為最佳選擇。磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池的比較如表1所示。例如，中國鐵塔股份有限公司擁有國內(nèi)180萬座通訊基站，是最適合開展動力鋰電池遞次利用的企業(yè)之一。自2016年起該公司將純電動大巴退役下來的動力鋰電池，經(jīng)過檢測、分選和重組后用于通信基站儲能，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益等方面優(yōu)勢明顯。

二、我國動力鋰電池回收利用面臨的主要問題與挑戰(zhàn)

（一）退役動力鋰電池的安全性難以保證

退役動力鋰電池的質(zhì)量直接影響梯次利用的安全。一方面，鋰電池自身的安全性難以保證。鋰金屬化學(xué)特性活潑、易爆炸，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中，電芯的內(nèi)外部短路、環(huán)境溫度過高、機(jī)械外力濫用、過充電等都可能引發(fā)事故；此外廢舊動力鋰電池在回收、拆解、處理過程中操作不當(dāng)，也極易起火爆炸。另一方面，廢棄動力鋰電池品質(zhì)不高。盡管新能源汽車企業(yè)已建立監(jiān)測平臺，但數(shù)據(jù)采集頻次過低、密度太小，不足以有效分析電池的衰減情況，再進(jìn)行二次利用壽命預(yù)測時(shí)，準(zhǔn)確度會有偏差，電池的一致性無法保障。而由大量退役電池單體組成的儲能系統(tǒng)遵循“木桶理論”，即最差的電池決定了整個(gè)儲能系統(tǒng)的性能，若將有問題的電池繼續(xù)用于通信基站，整個(gè)系統(tǒng)將面臨巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（二）技術(shù)難度造成梯次利用成本瓶頸

在通信基站領(lǐng)域，梯次利用電池的關(guān)鍵指標(biāo)是成本和安全。然而，現(xiàn)階段動力鋰電池回收利用價(jià)格是儲能鋰電池價(jià)格的65%-85%，價(jià)格優(yōu)勢不明顯。目前梯次利用主要有兩種方案。第一種方案是將退役動力鋰電池進(jìn)行拆解電芯，集中篩選重新組成標(biāo)準(zhǔn)化模塊。但退役動力鋰電池的回收、運(yùn)輸、電池測試、篩選和系統(tǒng)重組等環(huán)節(jié)技術(shù)難度大、工藝復(fù)雜，且人工成本高昂，使退役電池梯次利用的經(jīng)濟(jì)意義蕩然無存。據(jù)報(bào)道，采用機(jī)械法和濕法回收廢舊磷酸鐵鋰電池，其回收處理1噸廢舊電池的成本為8540元，而再生材料的收益僅8110元，虧損430元。

第二種方案是在退役動力鋰電池基礎(chǔ)上直接改造使用，電池?zé)o需拆解，通過在電池的前端加裝相應(yīng)的DC或者AC轉(zhuǎn)換器，再直接接入開關(guān)電源中作為備用電源使用。曾有測試數(shù)據(jù)顯示，某基站斷電之后仍堅(jiān)持了20個(gè)小時(shí)，但此方案難以大規(guī)模推廣。一方面，現(xiàn)階段我國動力電池生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)四五百家，電池的尺寸、接口、大小尚未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，給電池回收利用的便捷性、回收裝備開發(fā)等造成極大不便。另一方面，退役電池若要再利用到備用電源中，電池材料對雜質(zhì)含量的控制、批次穩(wěn)定性以及一致性的要求都非常高，很難形成規(guī)?；袌?，導(dǎo)致成本居高不下。

（三）市場混亂，回收網(wǎng)絡(luò)體系不健全

一是無資質(zhì)的小作坊充斥市場。當(dāng)前，我國鋰電池回收市場長期處于散、亂、差狀態(tài)，90%以上的廢舊電池都流入了無資質(zhì)的翻新小作坊。這些小作坊工藝設(shè)備落后，在回收后，僅對廢棄鋰電池進(jìn)行簡單修復(fù)，甚至重新包裝后就流回二手市場。而一些損壞或報(bào)廢的鋰電池，則面臨無人回收的局面。二是回收網(wǎng)絡(luò)體系不健全。按照規(guī)定汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)負(fù)責(zé)退役動力鋰電池的回收，但汽車生產(chǎn)商通常將責(zé)任上移至電池供應(yīng)商，而電池生產(chǎn)企業(yè)又沒有全國性的回收網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致現(xiàn)階段我國電池回收率不足3%。

（四）回收利用的法規(guī)體系亟待完善

一是現(xiàn)有的政策法規(guī)支撐力和約束力不足。當(dāng)前，我國已出臺包括《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策》等30多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)動力電池的梯次利用，但這些均為引導(dǎo)性或推薦性指導(dǎo)文件，對于不法貿(mào)易商沒有任何約束力。二是責(zé)任主體不明確。電池生產(chǎn)商、整車企業(yè)、回收利用企業(yè)、消費(fèi)者等相關(guān)主體責(zé)任不清，導(dǎo)致電池回收進(jìn)程緩慢。數(shù)據(jù)顯示，2016年我國進(jìn)入拆解程序的動力鋰電池不足1萬噸，超過八成的已回收電池仍滯留在汽車生產(chǎn)企業(yè)。三是缺乏有效的商業(yè)模式。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，如何盈利、收益怎樣分配、相關(guān)成本由誰承擔(dān)等問題亟待解決。例如，高昂的回收費(fèi)用由誰支付成難題。格林美、邦普循環(huán)科技、超威集團(tuán)等專業(yè)電池回收企業(yè)數(shù)量少，規(guī)模小，且利潤微薄甚至長期處于虧損窘境，而主機(jī)廠、電池廠、拆解廠也都未找到合適的運(yùn)營模式。四是缺乏復(fù)合型人才。動力鋰電池的回收處理過程涉及物理、化學(xué)、材料、工程等多個(gè)交叉學(xué)科，需要從事人員有相當(dāng)豐富的知識儲備，然而我國復(fù)合型人才稀缺。

三、對策建議

（一）退役電池梯次利用必須把安全性置于首位

一是提高鋰電池本質(zhì)安全水平。加快安全設(shè)計(jì)、安全制造和安全使用的整體研究工作，引入成熟的易燃易爆產(chǎn)品防護(hù)手段，提高現(xiàn)場失效和濫用條件下鋰電池的本質(zhì)安全水平。二是加強(qiáng)安全檢測評估工作。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)盡快建立安全測試平臺，加強(qiáng)對電池組件進(jìn)行過充、熱箱、針刺、擠壓、溫度沖擊、外部短路、跌落等各項(xiàng)試驗(yàn)研究，提高成品的安全性能。三是加強(qiáng)電池全生命周期的監(jiān)控。建立大數(shù)據(jù)追溯平臺，實(shí)現(xiàn)電池全生命周期信息記錄，為安全再利用提供評估依據(jù)。

（二）支持在通信基站儲能率先開展鋰電池梯次利用

一是抓住動力鋰電池梯次利用時(shí)機(jī)，降低使用成本。支持骨干企業(yè)、科研院所盡快開展動力鋰電池在通信基站的梯次利用，引導(dǎo)企業(yè)研發(fā)適用于高倍率充放電循環(huán)、高低溫、惡劣環(huán)境和低維護(hù)等條件下使用的鋰電池產(chǎn)品，努力提高性能、降低成本。二是關(guān)注5G發(fā)展新動態(tài)。鋰電池儲能希望在國內(nèi)通信基站市場有所作為，數(shù)量多且體積小、布局靈活、功耗小的5G通信基站后備電源應(yīng)成為未來發(fā)展重點(diǎn)方向，中小型數(shù)據(jù)中心也將成為通信基站鋰電池應(yīng)用新領(lǐng)地。三是淘汰落后工藝裝備和產(chǎn)品，使動力鋰電池回收材料和再利用電池具有經(jīng)濟(jì)可行性和安全性。

（三）培育鋰電池回收利用市場良性發(fā)展

一是提高準(zhǔn)入門檻。建議從建廠規(guī)模、設(shè)備產(chǎn)能、安全環(huán)保系數(shù)等方面提高電池回收企業(yè)的準(zhǔn)入門檻。強(qiáng)化資質(zhì)管理，堅(jiān)決淘汰和取締尚無資質(zhì)憑證的企業(yè)。二是建立可全程監(jiān)控的良性回收體系。利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)，開展信息采集、數(shù)據(jù)分析、流向監(jiān)測等，防止小商販的局部拆解，實(shí)現(xiàn)動力鋰電池的全部完整回收。三是布局回收網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)。鼓勵(lì)汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等通過多種形式，合作共建、共用廢舊動力鋰電池回收利用網(wǎng)絡(luò)。四是大力發(fā)展具有回收專業(yè)水平的企業(yè)。扶持和培育龍頭企業(yè)，發(fā)揮企業(yè)的示范和帶動作用，同時(shí)也要防范企業(yè)借環(huán)保的旗號騙取優(yōu)惠政策的違法行為。

（四）完善動力鋰電池回收利用政策措施

一是細(xì)化政策，強(qiáng)化落實(shí)。如制定和實(shí)施獎(jiǎng)懲措施，對梯次利用和回收企業(yè)按照電池套數(shù)、容量等進(jìn)行補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠，對違反法律規(guī)定的企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)厲的懲罰；借鑒國外成功經(jīng)驗(yàn)，如歐盟實(shí)行生產(chǎn)者承擔(dān)回收費(fèi)用的強(qiáng)制回收制度、美國采取附加環(huán)境費(fèi)等方式落實(shí)“延伸生產(chǎn)者責(zé)任”制度。二是整合資源，建立共贏的商業(yè)模式。各利益相關(guān)方的協(xié)作與分享是趨勢，聯(lián)盟合作優(yōu)于單打獨(dú)斗。如比亞迪與格林美合作構(gòu)建“材料再造-電池再造-新能源汽車制造-動力電池回收”的循環(huán)體系。三是通過完善鋰電池標(biāo)準(zhǔn)體系促進(jìn)電池回收規(guī)模化發(fā)展。對動力鋰電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、連接方式、工藝技術(shù)、集成安裝等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，從動力電池分類、電池的成分等方面建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和體系，為鋰電池回收利用的規(guī)范化和規(guī)?；l(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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