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動(dòng)力電池回收,是一個(gè)“等風(fēng)來(lái)”的邊緣行業(yè)。一方面,它橫跨新能源汽車(chē)、化工、冶煉(工業(yè)基礎(chǔ)),從工業(yè)應(yīng)用回到基礎(chǔ)工業(yè),處于“邊界地帶”;另一方面,它暫時(shí)不招人待見(jiàn),因?yàn)樽隽速r錢(qián)。
正因?yàn)槿绱?,業(yè)內(nèi)都在等待“風(fēng)起的時(shí)候”——廢舊電池的規(guī)模足夠大、回收技術(shù)成熟到不造成額外的環(huán)境負(fù)擔(dān)、收益覆蓋回收過(guò)程的成本。
純電動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)已經(jīng)超過(guò)10年,但在2015年之前,全球累計(jì)銷(xiāo)量只有35萬(wàn)輛。電池方案各異(早期的鉛酸,隨后的鎳氫、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰),更為關(guān)鍵的是,當(dāng)時(shí)并未建立數(shù)據(jù)追蹤系統(tǒng)。后者用于監(jiān)控動(dòng)力電池在全壽命周期所處的階段。這導(dǎo)致了回收和再利用的成本高昂。
由于規(guī)模和技術(shù)原因,目前在電池回收生態(tài)上盈利很難。虧空誰(shuí)來(lái)承擔(dān)?要么由政府提供補(bǔ)貼,要么由廠(chǎng)商或者供應(yīng)商在整車(chē)售價(jià)中加入“廢舊電池處理費(fèi)”。如果由消費(fèi)者埋單,將對(duì)新能源消費(fèi)構(gòu)成打擊。
所謂“二次利用”的方向,大致是作為固定儲(chǔ)能單元,用于家庭、公共基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)光(風(fēng)能+太陽(yáng)能)臨時(shí)儲(chǔ)能。
不過(guò),二次利用只是推遲了拆解,而不能避免。動(dòng)力電池容量跌至80%,將進(jìn)入“第二生命期”,當(dāng)剩余40%容量時(shí),拆解回收將不可避免?;谕瑯拥睦碛桑m然世界各國(guó)都在尋求建立以鋰電池為核心的回收再利用系統(tǒng),但尚無(wú)一個(gè)國(guó)家建立可溯源、環(huán)境友好、減量化、能盈利的電池回收體系。
但是,這并不表明無(wú)先例可循。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始,豐田開(kāi)發(fā)的混動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)始在全球銷(xiāo)售。在2007年,豐田的HEV全球累計(jì)銷(xiāo)量100萬(wàn)輛,2017年突破1000萬(wàn)輛,截至今年7月底全球累計(jì)銷(xiāo)量1600萬(wàn)輛,其中中國(guó)銷(xiāo)量100萬(wàn)輛。雖然中國(guó)銷(xiāo)量增速很快,但從早期累積量上來(lái)說(shuō),并非主要回收市場(chǎng)。豐田HEV電池的主要回收市場(chǎng),仍是美國(guó)、日本和歐洲。目前豐田混合動(dòng)力汽車(chē)的年銷(xiāo)量大約在150萬(wàn)輛左右,其中美國(guó)的銷(xiāo)售區(qū)間為25萬(wàn)-30萬(wàn)輛、歐洲為30萬(wàn)-40萬(wàn)輛,日本本土穩(wěn)定在65萬(wàn)輛左右。
不過(guò),HEV電池為鎳氫電池,而且體積和容量都比較?。?KWh)。豐田在1998年開(kāi)始啟動(dòng)鎳氫電池回收計(jì)劃,在2009年建立回收指導(dǎo),承諾100%回收。到2013年,開(kāi)始嘗試梯次利用。
豐田等著經(jīng)銷(xiāo)商門(mén)店積累了足夠數(shù)量的電池后,通過(guò)以舊換新取回舊電池。與鋰電池相比,舊鎳氫電池堆積安全問(wèn)題不大。這對(duì)于如今動(dòng)輒數(shù)百上千單體的鋰電池來(lái)說(shuō),不具備借鑒意義。
豐田對(duì)到手舊電池進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估,分為進(jìn)入“維修體系”、梯次利用和拆解報(bào)廢。
“維修體系”的說(shuō)法有點(diǎn)令人費(fèi)解。某些電池雖然整體性能不滿(mǎn)足使用要求,但只是個(gè)別單體指標(biāo)欠佳,更換后重新組裝為新PACK。
梯次利用其實(shí)到目前為止沒(méi)有太多大型項(xiàng)目。為數(shù)不多值得夸耀的,是豐田提供了黃石公園的設(shè)施儲(chǔ)能系統(tǒng)。
而拆解報(bào)廢則遇到比較大的環(huán)境難題。2012年,豐田與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作,宣稱(chēng)可以回收80%的金屬(主要是鎳)。
在歐洲,豐田與法國(guó)SNAM公司、比利時(shí)優(yōu)美科集團(tuán)合作,由后兩者回收鋰電池和鎳氫電池中的金屬。
顯然,豐田不想在歐洲處理煩人的電解液,就必須借助于本地公司的工業(yè)體系。
日本的回收體系,正處于從鎳氫向鋰電池過(guò)渡的階段。起步較早,架構(gòu)最齊全,技術(shù)也處于略領(lǐng)先的地步,實(shí)用性已經(jīng)得到驗(yàn)證,惟一有問(wèn)題的是規(guī)模。日本回收的經(jīng)驗(yàn),到底價(jià)值幾何,能否用于鋰電池大規(guī)?;厥阵w系,在2023年之前會(huì)得到驗(yàn)證。
電池走到拆解回收這一步,麻煩也就隨之產(chǎn)生了。主要回收價(jià)值集中于電池正極(金屬鹽)和殼體(一般是鋁合金)。負(fù)極(石墨)過(guò)于廉價(jià),不值得回收,幸好石墨并不污染環(huán)境。隔膜是高分子材料,廉價(jià)且不容易回收,污染性不大,只是不易降解。最大的麻煩就在于電解液,基本沒(méi)有回收價(jià)值,又不能丟棄,處理過(guò)程中仍產(chǎn)生廢水、廢氣和廢料,沒(méi)有經(jīng)濟(jì)回報(bào),卻必須要減量化、無(wú)害化。
電解液處理,一般先通過(guò)機(jī)械方法泄流、壓榨,收集起來(lái),然后將廢氣通入廢水吸收,再用氧化方式處理廢水,令其“可生化性”(達(dá)到在自然環(huán)境下無(wú)公害地降解),再通過(guò)沉淀反應(yīng)去除沉淀物,用活性炭、反滲透膜形成吸附-超濾組合技術(shù),去除有機(jī)污染物,達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)。
需要指出,這只是原理上的描述,具體處理方法非常復(fù)雜。電解液回收是專(zhuān)利集中的部分,既是難點(diǎn),也是消耗能源/資源比較多,卻無(wú)利可圖的部分。大多數(shù)主機(jī)廠(chǎng)既沒(méi)有能力,也沒(méi)有意愿建立這樣的電解液專(zhuān)業(yè)處理流程。將之委托給專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家,讓專(zhuān)業(yè)的公司做專(zhuān)業(yè)的事,比較合理。
廣泛意義上,日本的廢品回收體系是全球最完善的。在動(dòng)力電池回收上,以企業(yè)為主導(dǎo),利用零售商、汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商或者加油站的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)向消費(fèi)者回收廢舊電池,回收路線(xiàn)與銷(xiāo)售路線(xiàn)相反。和中國(guó)一樣,政府明確規(guī)定,生產(chǎn)商是電池回收的責(zé)任主體。政府給予相應(yīng)補(bǔ)助,提高回收積極性。
日產(chǎn)與住友的合資公司,加上夏普、NEC等,都在謀求“再利用”動(dòng)力電池,用于風(fēng)光儲(chǔ)能。日產(chǎn)推出了太陽(yáng)能街燈,將退役電池與街燈上光伏板連接,白天儲(chǔ)能,晚上街燈釋能照明,可以孤立運(yùn)行,不依賴(lài)電網(wǎng),適合自然災(zāi)害下應(yīng)急供電??紤]到日本是臺(tái)風(fēng)地震多發(fā)國(guó)家,這么做有現(xiàn)實(shí)意義。
本田也聲稱(chēng)啟動(dòng)電池“再生計(jì)劃”,也有二次利用的規(guī)劃。不同的是,本田計(jì)劃自己拆解廢舊電池,提取鈷、鎳等金屬。但對(duì)于電解液等處理,并未提及。
不過(guò),本田也與SNAM公司合作,其中的處理流程和產(chǎn)能,很可能由后者提供。
2018年9月,在經(jīng)產(chǎn)省的撮合下,豐田、日產(chǎn)等企業(yè)聯(lián)合啟動(dòng)了退役電池回收項(xiàng)目。此前各家都已有了各自的回收計(jì)劃,有的已經(jīng)付諸實(shí)施多年,為什么還要在“日本制造商協(xié)會(huì)”的框架內(nèi)協(xié)調(diào)聯(lián)合行動(dòng)呢?
官方說(shuō)法是“實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”,這其實(shí)是暗示,各自為戰(zhàn)大概率虧本,難以長(zhǎng)期自持。
各大廠(chǎng)商共同出資成立了“日本汽車(chē)循環(huán)利用協(xié)作機(jī)構(gòu)”,總部位于東京,在日本各地建立了7個(gè)工廠(chǎng),同時(shí)建立更多的電池回收點(diǎn)。
從此以后,主機(jī)商可以將舊電池交給協(xié)作機(jī)構(gòu)來(lái)處理,前者按比例向后者繳納處理費(fèi)即可。
同樣在2018年,日產(chǎn)與住友的合資公司4R能源公司成立了,這是日本第一家專(zhuān)門(mén)從事鋰電池循環(huán)利用的工廠(chǎng)。但是,尚未聽(tīng)說(shuō)“日本汽車(chē)循環(huán)利用協(xié)作機(jī)構(gòu)”與早幾個(gè)月成立4R有什么業(yè)務(wù)往來(lái)。前者的優(yōu)勢(shì)在于廣泛的回收體系,后者則是標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化運(yùn)作,從鋰電池回收真正能賺到錢(qián)。他們都沒(méi)有向公眾解釋?zhuān)绾翁幚頍o(wú)法賺錢(qián)但又不能回避的電解液。
當(dāng)前,全球范圍內(nèi)純電產(chǎn)品已經(jīng)放量,而且純電PACK量大、回收潛力高,積累量追上HEV和PHEV的小電池,只是時(shí)間問(wèn)題。不過(guò),2019年、2020年全球范圍內(nèi)的動(dòng)力電池回收是走低的。兩個(gè)原因:一則新一代鋰電池技術(shù)更先進(jìn)、壽命更長(zhǎng);二則大多數(shù)EV產(chǎn)品仍處于生命周期的中早期,還未到梯次利用階段,更不要說(shuō)報(bào)廢處理。而2023年之后,預(yù)計(jì)回收規(guī)模將突破100GWh,到那時(shí)才能真正建立起相對(duì)完善的回收體系。
日本的回收體系,正處于從鎳氫向鋰電池過(guò)渡的階段。起步較早,架構(gòu)最齊全,技術(shù)也處于略領(lǐng)先的地步(其實(shí)很難評(píng)估),實(shí)用性已經(jīng)得到驗(yàn)證,惟一有問(wèn)題的是規(guī)模。日本回收的經(jīng)驗(yàn),到底價(jià)值幾何,能否用于鋰電池大規(guī)?;厥阵w系,在2023年之前會(huì)得到驗(yàn)證。