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近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，取得的成就世界矚目。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國新能源汽車累計產(chǎn)量已超過1624萬輛，累計銷量達1597萬輛，產(chǎn)銷量已連續(xù)8年位居世界首位。
在新能源汽車一路高歌猛進、實現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的同時，與之配套的動力電池已悄然迎來“退役潮”。據(jù)悉，2022年退役電池數(shù)量約20萬噸，預計2025年達到70萬噸，2030年動力電池回收市場空間合計超1000億元。
那么，退役下來的動力電池，將何去何從？如何科學合理地進行回收與再利用？在今年北京道路運輸展同期舉辦的2023綠色智慧城市交通研討會上，環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會新能源電池退役處理與利用委員會副秘書長郭杰發(fā)表了《商用車動力電池退役與再利用的挑戰(zhàn)與對策》的主題演講。下面請看第一商用車網(wǎng)的相關(guān)報道！
鋰電行業(yè)即將進入TWh時代 新能源公交車電池退役高峰將至
郭杰首先介紹了動力電池所處的行業(yè)背景。在“雙碳”的驅(qū)動下，鋰電行業(yè)即將進入TWh（億千瓦時）時代。經(jīng)國際有關(guān)環(huán)境組織測算，回收再生利用的材料與相同新制材料相比，可節(jié)省85%的碳排放。隨著鋰電池市場規(guī)模井噴式發(fā)展，數(shù)年以后將有數(shù)百萬噸的鋰電池退役下來，并且每年的數(shù)量還會不斷加速增長。因此，只有在這幾年內(nèi)建立一個健全的高品質(zhì)退役鋰電池回收體系，才能保障新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，從而打造出鋰電池循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的最后閉環(huán)。
雖然，目前商用車新能源滲透率遠不及乘用車，但同樣面臨動力電池退役與再利用的嚴峻挑戰(zhàn)。從市場環(huán)境來看，商用車退役下來的電池主要涉及車企/主機廠、城市公交集團、報廢車拆解企業(yè)、電池企業(yè)/PACK企業(yè)、檢測中心/第三方檢測機構(gòu)、通信/電力儲能企業(yè)等。其中，車企/主機廠是動力電池回收責任的主體，他們看重回收企業(yè)的資質(zhì)、技術(shù)能力、回收服務網(wǎng)點能力等；城市公交集團是鋰電池回收市場的大戶，約占鋰電池回收市場的60%，其電池梯級價值不高，價值低、量大，看重是否將鋰電池合規(guī)、安全的處理；電池企業(yè)/PACK企業(yè)，這類企業(yè)對回收企業(yè)資質(zhì)不是十分看重，主要關(guān)注的是回收價格以及通貨能力。
檢測中心/第三方測試機構(gòu)，代表企業(yè)有中汽研、南德檢測、廣州威凱等，每年車企、電池企業(yè)委托這些第三方機構(gòu)認證的電池數(shù)量相當可觀；通信/電力儲能企業(yè)，通信、電力儲能電池較為集中，批量大、便于回收，后期可產(chǎn)生報廢電池的數(shù)量多，是鋰電池回收良好的潛在市場；其他商用車企業(yè)，包括出租、租賃及今后的物聯(lián)網(wǎng)智能汽車公司，這些企業(yè)經(jīng)營的車輛數(shù)量較多，車輛使用率高，頻次多，可產(chǎn)生報廢電池的數(shù)量不少。
郭杰表示，最早大規(guī)模使用電動汽車的城市公交行業(yè)將率先面臨動力電池批量退役問題。截止2021年底，我國新能源公交車數(shù)量已超過50萬輛，在公交車總量中占比超過70%，其中，純電動公交車超過40萬輛。我國電動公交車使用的動力電池絕大部分是磷酸鐵鋰電池，一般認為其循環(huán)壽命1500次以上，按續(xù)航里程200公里計算，行駛里程達到約30萬公里時需更換動力電池，則動力電池的平均使用年限為6至7年。按此測算，2022年至2026年，需要更換動力電池的公交車超過30萬輛，其中，2023年車輛數(shù)量將達到峰值8萬輛。
電池回收行業(yè)存在諸多痛點 正規(guī)企業(yè)競爭不過小作坊
據(jù)了解，我國車用電池為鋰離子電池，主要種類有磷酸鐵鋰和三元材料電池兩種，其中，在純電動商用車領(lǐng)域，磷酸鐵鋰配套量占比居高。從外表形態(tài)來看，鋰離子電池以方形電池為主，少量為圓柱電池。
從結(jié)構(gòu)來看，鋰離子電池單體由正極片、負極片、電解液、隔膜和外殼組成。其中，正極片主要材料成分是鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、導電劑、鋁箔等；負極片主要材料成分是人造石墨、天然石墨、中間項碳、硅材料、鈦酸鋰、銅箔；電解液主要材料成分是多種碳酸脂類有機溶劑、六氟磷酸鋰（鋰鹽電解質(zhì)）、阻燃劑、穩(wěn)定劑等；隔膜主要材料成分是聚乙烯（PP）和聚丙烯（PE）微孔膜、涂層材料；外殼主要材料成分是不銹鋼、鋁合金、塑料、鋁塑膜。
鋰電池的容量隨著不斷使用會自然衰減，其衰減的原因有三，一是電解液的微滲漏，二是鋰離子對隔膜穿透率的下降，三是參與運動的鋰離子的減少。鋰電池容量存在“真假”衰減，“假衰減”的對策是主動均衡維護，“真衰減”的對策是退役。目前，國內(nèi)動力電池回收有兩個走向，一是對符合能量衰減程度的退役動力電池進行梯次利用，二是對無法進行梯次利用的電池進行回收再生利用。
通常，新能源汽車動力蓄電池容量衰減至80%以下時，不能完全滿足汽車動力需求，但可梯次利用于其他領(lǐng)域，以最大化利用電池余能資源。但是，由于電池來源分散、批量小、性能檢測成本高、拆解重組工藝復雜、使用壽命不確定、安全性無法解決等原因，總體經(jīng)濟性和安全性方面競爭力不強，難以形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，目前梯次利用現(xiàn)狀不理想。
當電池容量衰減嚴重時，則直接進行拆解回收。目前，國內(nèi)外拆解回收技術(shù)有火法回收處理工藝、濕法回收處理工藝、濕法冶金企業(yè)的二代技術(shù)、材料修復方向企業(yè)工藝等。動力電池回收存在電池規(guī)格種類多，污染物種類多，石墨回收難，鋰回收率低，拆解效率低、安全性差等問題，行業(yè)亟需考慮退役動力電池全組份系統(tǒng)回收資源化，走高效清潔之路，突破高回收、高價值、少污染、低成本四大極限，研究發(fā)現(xiàn)退役動力/儲能電池材料的全價值化技術(shù)為今后的發(fā)展趨勢。
從競爭形態(tài)來看，國內(nèi)電池回收行業(yè)最大痛點是“正規(guī)企業(yè)競爭不過小作坊”。由于國內(nèi)動力電池回收沒有明確的定價機制，市場存在以競價方式回收電池的現(xiàn)象，小作坊給出的價格更高且成本低，導致更多的電池流向了“非正規(guī)軍”市場。解決方案在于加強電池回收的溯源管理，加強對正規(guī)企業(yè)的監(jiān)管，杜絕正規(guī)企業(yè)將電池倒賣給小作坊；同時，正規(guī)企業(yè)要通過技術(shù)創(chuàng)新提高裝備拆解精細化程度，提高產(chǎn)品品位、增加回收產(chǎn)品品種、降低設(shè)備投資、降低能耗、提高生產(chǎn)效率，加強專業(yè)化分工，預處理企業(yè)與濕法冶金企業(yè)上下游協(xié)作。
更符合未來發(fā)展需求 試點回收區(qū)域處理體系或是解決之道
動力電池回收市場空間巨大，是千億級藍海；動力電池回收的規(guī)范，迫在眉睫，若廢舊電池處置不當，將會造成巨大的環(huán)境污染。那么，鋰離子電池再生利用的終極解決方案是什么？
在演講中，郭杰指出，鋰離子電池再生利用終極解決方案的評價標準是安全、環(huán)保、固廢資源化率。終極解決方案分兩步走，一是對電池全組分精細化拆分回收，二是對各組分的再生利用。鋰電池高值回收自動化生產(chǎn)線，可回收電池全組分材料，總體回收率及純凈度均達95%以上，其拆解回收工藝流程及物料轉(zhuǎn)化過程不破碎、無燃燒微排放；拆解回收的材料有正極材料、濾波片、銅箔片、負極材料、正極材料、有機溶劑、外殼材料和富集鋰液這8種，單項材料回收率最高達到99%（見下圖）。
在演講最后，郭杰介紹了更符合可持續(xù)發(fā)展前景的試點回收處理體系。小編注意到，相比現(xiàn)有回收處理體系，試點回收處理體系流程上的根本差別在于取消了集中貯存型回收服務網(wǎng)點和簡化梯次利用企業(yè)的職責、使梯次利用企業(yè)專注于生產(chǎn)銷售梯次電源產(chǎn)品，引進了“試點區(qū)域回收處理中心”，整體流程更加高效、專業(yè)化，并實現(xiàn)了資源利用的閉環(huán)。
據(jù)悉，試點區(qū)域回收處理中心與地方政府合作，很好地解決了車企、梯次利用企業(yè)、再生利用企業(yè)、政府的多項難點和痛點問題，將使試點回收處理體系成為電池回收渠道的主流模式。對于車企而言，試點區(qū)域回收處理中心作為區(qū)域內(nèi)第三方專業(yè)機構(gòu)，以合作共建電池回收服務網(wǎng)點的方式，為區(qū)域內(nèi)所有的新能源車車企提供電池回收處理的專業(yè)服務，能為主機廠免除建設(shè)集中貯存型回收服務網(wǎng)點的投資問題，避免了網(wǎng)點運行的安全問題和經(jīng)營虧損問題。
對于再生利用企業(yè)而言，這些企業(yè)可以從試點區(qū)域回收處理中心購買到回收的正極材料粉，解決了直接收購報廢電池的運輸和貯存安全問題，大幅度降低了運輸和倉儲成本。再生利用企業(yè)只需要對正極材料粉進行加工，提取稀有金屬元素，節(jié)省了電池預處理的安全和環(huán)保問題。由于回收的正極材料粉只占電池重量的30%左右，再生利用企業(yè)濕法冶煉提取稀有金屬元素的生產(chǎn)成本可大幅度降低，產(chǎn)生的廢渣可大幅度減少。
此外，試點區(qū)域回收處理中心就近回收及時處理電池，做到廢舊電池不出省，使電池快速地轉(zhuǎn)危為安，解決了政府擔心的電池大量貯存和長途運輸帶來的安全問題。同時，試點區(qū)域回收處理中心將報廢電池及時進行全組分的精細化拆分回收，回收率超過90%，解決了政府擔心的固廢資源化問題，以及資源循環(huán)利用問題。真正做到了“變廢為寶”。政府只要在政策上扶持試點區(qū)域回收處理中心就可以實現(xiàn)盈利，解決了政府擔心的要為回收處理電池發(fā)放補貼的困擾。
