新能源汽车的动力电池性能会随着使用次数的增加而衰减。随着中国新能源汽车数量的增加,达到使用寿命的动力电池组将会大量淘汰,动力电池能否有效回收利用将直接影响新能源汽车产业的可持续发展。目前我国已经开始加强对动力电池回收利用工作的技术指导和规范,通过建立上下游企业联动的动力电池回收利用体系,防止走其他废弃物治理走过的“先乱后治”的老路。不过虽然政策的大方向已明,但动力电池回收利用的市场则比较迟缓。其中在回收技术水平和回收体系建设上,我国应加快速度向国外企业学习。
动力电池回收将成为重要问题
发展新能源汽车是大势所趋,中国各家汽车企业也纷纷进军新能源汽车领域。去年,我国新能源汽车产量已跃居全球第一,全年汽车生产340471辆,销售331092辆,同比分别增长3.3倍和3.4倍,可以说我国新能源电动车产业已迎来生产的高峰期。进入2016年,行业相关人士也估计预计新能源汽车将会翻倍增长,新能源汽车产量也会持续扩大。
毫无疑问,发展新能源汽车有很多优点,大多数人一提到新能源汽车,总能说出诸如节能、环保等一系列优点,但是发展新能源汽车可能带来的弊端,知道的却寥寥无几。从汽车的使用寿命来看,一个严肃的问题已经摆在了现实面前,那就是再过几年,第一批在中国面世的新能源汽车电池即将面临着更新换代,那么淘汰下的废旧电池如何安全处理将成为重要的问题。
据悉,从新能源汽车的成本构成来说,价格为30万的新能源汽车的电池成本在10万元左右。虽然动力锂电池的使用寿命大概是20年,但是用于汽车,其寿命一般只有5-8年,因为它的容量衰减到初始容量80%以下时,电动汽车的续航里程就会明显减少。其中磷酸铁锂材料电池性能剩余70%时,就需要退役,如果性能剩余50%则直接进行拆解;三元锂电池性能在70%时同样需要退役。所以汽车动力电池在5年左右就需要更换。
行业相关的数据则更给出这个不容忽视的现实。
据行业内估计,2015年我国新能源汽车电池累计报废量约为2—4万吨,该数字将以每年2万吨左右的数量递增,到2020年,仅锂电池年报废量就将达到12—17万吨。这些电池如果不及时地进行回收和处理,将会对环境造成二次污染。数据显示,20克的手机电池可使1平方公里土地污染50年左右,那么几吨重的电动汽车动力电池废弃在自然环境中,势必会对环境造成更大的污染。
与此同时,我国新能源汽车电池产业的产能也在快速增加。其中2015年电池产业投资大概是1千亿元,在建、核建的产能1800亿瓦时。这么大的电池产能,五六年之后就进入大规模淘汰期,谁来回收?回收产业在哪里?都成为目前亟需解决的问题。
而且作为“静脉产业”的一种,我国对动力电池的回收利用尚没有成熟的经验。根据国外的资料,电池回收的技术路线相当复杂,比如在对废锂电池的处理上,首先要对其进行预处理,包括放电、拆解、粉碎、分选;拆解之后的塑料以及铁外壳可以回收;然后再对电极材料进行碱浸出、酸浸出,多种程序之后然后再进行萃取。这套程序工艺复杂,且成本较高,如何让企业能够进入该行业并取得一定的利益也都成为潜在的问题。
国家明确:不走“先乱后治”的老路
过去三十年来,中国的经济发展实际走的还是“先污染后治理”的老路。中国以出口为导向的经济,除去钢铁、煤炭,水泥、造纸、化工、纺织、印刷、材料等等行业,基本全是污染大户,这种遍地开花式的污染态势,已经让中国的土地在极短的时间内承受了大量污染之殇。
新一届的政府已经明确,未来中国不走“先乱后治”的老路,因为严重的空气污染、水体和土壤污染已经导致国家巨大的经济损失。所以我们看到最近两年来,反腐败之外,反污染成为考察官员的又一个重要抓手。
今年1月4日,被称为“环保钦差”的中央环保督察组正式亮相,首站选择河北进行督察。今年5月3日,中央环保督察组向河北省反馈了此前进驻督察情况。其中“河北省对环境保护工作的重视程度和工作力度,与中央要求和群众期待仍有较大差距”、“原省委领导对环境保护工作不是真重视,没有真抓”……这些毫不留情的批评直指问题要害。这是中央环保督察组的首次亮剑。通过严格落实环境保护主体责任,强化“党政同责”和“一岗双责”,破除环境治理积年顽疾,环保督察被寄予厚望。
对于新能源汽车的动力电池的回收利用,国家也没有懈怠。
2016年1月,工信部、发改委、环保部、商务部、质检总局五部委联合下发《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》(简称《技术政策》),这是在2015年9月出台的征求意见稿基础上,正式下发的关于新能源汽车动力电池回收利用的指导性政策。尽管这一政策并非强制性政策,但五部委联合下发还是足以说明政府对于这一问题的重视程度。科技部部长万钢也在1月23日举办的“中国电动汽车百人会2016”上明确表示:“我们要高度关注一件事,要加快研究动力电池的回收和再利用。”
发改委有关负责人表示,《技术政策》出台的主要目的,就是加强对动力电池回收利用工作的技术指导和规范,明确动力电池回收利用的责任主体,指导相关企业建立上下游企业联动的动力电池回收利用体系,此举有助于培育良好的再利用体系,防止走其他废弃物治理走过的“先乱后治”的老路。
值得注意的是,为了构建起电池回收再利用的可追溯体系新版,《技术政策》明确提出将建立动力电池编码制度。据悉,具体编码工作由生产企业负责,国家汽车标准化主管部门将尽快制定动力电池产品编码标准;动力电池生产企业(含进口商)要对所生产(或进口)的所有动力电池产品进行编码,并建立可追溯系统。
此外,为了提高新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用水平,工业和信息化部还制定了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,自2016年3月1日起施行。
企业布局刚刚开始
虽然政策的大方向已明,但动力电池回收利用的市场的启动则相对缓慢。由于我国在电池再利用技术上还有一些障碍,特别是由于动力电池重量体积大、材料种类繁多、电池单体一致性差以及寿命预测评估复杂等特点,车用动力电池不仅回收利用技术难度大,而且尚无创造回收利润的能力。所以整个回收产业现在还处于散、小、乱、差的程度。
总体而言,动力电池回收在中国还是一块“难啃的骨头”,油水很少。如果没有国家政策的牵头、没有补贴,那么一定难以形成气候。很多人士估计,不排除在未来,国家会制定对这一特殊领域的补贴政策和支持性政策,另外国家也对回收技术研发准备了大量的专项资金以吸引企业投资,所以一些公司开始布局动力电池回收利用的市场。
比如新三板公司鼎端装备就在今年4月发布公告,称与清华大学核能与新能源技术研究院签署“新能源汽车废旧动力蓄电池回收设备研制”合作与开发协议。据悉,二者具体合作内容为:新能源汽车动力用锂离子电池的回收设备的研制;新能源汽车动力用金属氢化物镍电池的回收设备的研制;新能源汽车动力用超级电容器的回收设备的研制。而合作期间清华大学核能与新能源技术研究院不得与第三方进行同样内容的合作。
据了解,清华大学核能与新技术研究院徐盛明教授团队于2002年开始从事锂离子电池回收项目研究,多次承担和参与国家自然科学基金项目。经过多年的不断钻研,在锂离子电池回收领域积累了丰富的技术储备。德国戴姆勒早在2007年其第一代电动版smart就已问世。到了2015年6月已经推出了第三代smart fortwo electric drive电动版。在美上市的豪鹏国际集团旗下子公司赣州市豪鹏科技有限公司的“废旧镍氢、锂电池回收利用项目”则在不久前获得了国家发改委2015年中央预算内投资计划节能循环经济和资源节约重大项目资金。此次专项资金的下达,是国家部委对赣州豪鹏在新能源汽车动力电池回收及无害化处理领域的重大支持。
据悉,赣州豪鹏年处理10000吨各类废旧电池、电池极片等原料的废旧电池回收利用项目已在江西省赣州市开始实施,项目主要针对新能源汽车动力电池和各类电子产品的报废电池,利用先进的环保工艺和设备进行无害化处理,目前已和国内多家新能源汽车工厂建立战略合作伙伴关系,同时与上百家政府、企业单位签署废旧电池及废弃电子产品定点回收处置协议,共同推进废旧电池绿色回收体系的建设。2015年,公司与中国科学院过程工程研究所签署合作协议,开始共同推进新能源汽车动力电池梯次利用及回收处理。
南都电源则在其2015年年报中表示,公司未来将逐步开展锂电、电子类产品领域的回收业务,打造循环经济领域的产业平台,为公司向系统集成、运营服务战略转型奠定产业基础,进一步提升产业链优势。
中国开采“城市矿山”企业格林美也在年报中特别指出,公司将在原有优势的废旧电池回收体系与报废汽车回收处置体系基础上,积极拓展动力电池回收模式,开展动力电池梯级利用体系建设,与比亚迪公司合资设立储能电站(湖北)有限公司,推动构建“材料再造---电池再造---新能源汽车制造---动力电池回收利用”的新能源产业价值链与循环产业链。
福建著名的新能源电池生产企业宁德时代具备动力和储能电池领域完整的研发、制造能力,目前也在研究三元电池的回收利用工作。
另外,为鼓励生产企业回收动力电池,不少地方政府已开始积极探索。比如上海政策显示,车企回收动力电池政府将补助每套1000元;深圳则建立动力电池利用和回收体系,每卖一辆车厂商拿出600元、政府拿出300元,用于回收动力电池,初步建立电池回收的机制。
从各个企业的发展动向来看,中国处置废旧动力电池的关键还是突破技术瓶颈,找到一条既环保又经济的可行路径。相关企业是否能够成功,还在于能否通过开发可行的商业模式,为今后大规模处置提供解决方案。
日本和德国的经验可供参照
在废旧动力电池的回收上,日本和德国车企不仅成功实现了动力电池中的多次利用,还在全球建立了梯次回收产业链,值得国内企业学习。
比如丰田(含雷克萨斯)自2000年起,到目前已经在欧洲累计销售了100多万辆混动车,比目前我国的新能源汽车保有量还要大。2011年,丰田在本土启动回收镍氢电池的项目。
丰田与住友金属合作,借助后者世界一流的高纯度提取技术,丰田实现了混合动力车动力电池中镍的多次利用,该项业务可回收电池组中50%的镍;同时,丰田化学工程和住友金属矿山配置了每年可回收相当于1万辆混合动力车电池用量的专用生产线;而2012年,本田则与日本重化学工业公司合作配置了类似的生产线,这条生产线可以回收超过80%的稀土金属,用于制造新镍氢电池。回收电池虽然是责任所在,但日企主要依靠回收金属(包括对日本来说极为宝贵的稀土元素),作为回收产业驱动力。
同时,为了延长动力电池的使用寿命,避免处理高峰的产能限制。丰田还推进动力电池梯次利用项目。2015年,丰田将凯美瑞混合动力车的废旧电池用于黄石国家公园设施储能供电。日产也与住友合作利用电动车聆风的废旧锂电池开发蓄电池系统,作为太阳能发电的辅助储能系统,用于在夜晚和光照不足天气下的独立供电。住友商事与日产合资成立的4REnergy公司,以电动车EV废旧锂电池的商业再利用为目标,其公司成立5年来,已经成为商业上最成功的锂电池回收企业。
德国戴姆勒早在2007年其第一代电动版smart就已问世。到了2015年6月已经推出了第三代smart fortwo electric drive电动版。由于动力电池的梯次利用一方面可以实现节能,另一方面梯次利用得到普及还会极大地降低新能源汽车的成本。基于这一想法,德国戴姆勒就联合多家相关背景的企业成立了合资公司,着手建立全世界最大的退役电池储能电站,用于平衡整个德国的电网压力。预期打造的储能电站容量13兆瓦时,储能装置全部来自退役的smart电动版的动力电池。
美国也面临着动力电池安全回收利用的问题。目前美国主要由政府推动建立电池回收利用网络,采取附加环境费的方式,由消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费,作为产品报废回收的资金支持,同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原材料卖给电池生产企业。据报道,美国废旧电池回收企业Toxco在液氮环境下低温冷冻电池,然后拆解电池,提取其中的有用材料,如锂成分被转化为碳酸锂以原材料形式出售给电池生产企业。
当然,要实现未来电动汽车和动力电池的资源化循环利用,仅靠回收企业单方面的努力是远远不够的。作为电动汽车全产业链上的一个节点,电动汽车和动力电池的回收涉及各大整车企业、电池企业、充换电站、电池租赁企业以及广大车主的利益。在资源化循环利用领域,尤其是废旧动力电池的循环利用领域,我国一直落后于发达国家。我国需要学习日本、德国等国家在动力电池回收领域的先进经验,只有为电动汽车解决报废污染的后顾之忧,电动汽车才能在新能源道路上跑得更快、更远!