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在政策和市場的雙重推動下,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展。目前,中國的車企五菱、比亞迪、蔚來、小鵬,以及美國的特斯拉,占據(jù)了中國新能源汽車市場的大部分份額,新能源汽車在市場中的占比越來越高。截至目前,中國新能源汽車保有量為756萬輛。
隨著新能源市場的興起,與動力電池相關(guān)的問題成為人們關(guān)注的焦點,例如安全性、續(xù)航能力等。然而,我們不得不思考與動力電池有關(guān)的另一個問題,即退役時的電池回收問題。
目前,我們面臨的問題是,首批投入市場的新能源汽車動力電池面臨“退役”。數(shù)據(jù)顯示,2020年,中國動力電池累計退役約20萬噸,預計到2025年將接近80萬噸。
如何處理這些電池以及如何實現(xiàn)電池的循環(huán)利用,成為迫在眉睫的發(fā)展問題。
眾所周知,當前動力電池的循環(huán)壽命通常為4-6年,之后動力電池的壽命將不足以支持電動汽車的運行。預計中國將在今年看到第一批動力電池退役,電池回收問題迫在眉睫。
電池是電動汽車的動力源,當動力電池能量衰減到70%-80%時,基本上就會退役。因為此時,它已經(jīng)不能滿足電動汽車的需求。
一方面,電池污染是一個非常嚴重的問題,因此電池的回收和再利用已經(jīng)成為一個必須面對的問題,不僅是中國,這是擺在所有國家面前的一個重要問題。
鋰電池回收的國際競爭
面對退役的電動汽車電池,世界各國也在動力電池回收方面進行了大量規(guī)劃。不久前,《科學》雜志發(fā)表了一篇關(guān)于電動汽車電池回收的文章。
文章稱,電動汽車電池回收將面臨巨大挑戰(zhàn),世界各國政府正逐步要求一定程度的回收。2018年,中國實施了旨在促進電動汽車電池組件再利用的法規(guī)。
歐盟預計將于今年發(fā)布第一輪電動汽車電池回收要求。在美國,聯(lián)邦政府尚未推動電動汽車電池的回收要求,但包括加利福尼亞州在內(nèi)的幾個州正在探索電池回收策略。
根據(jù)福特的一份聲明,9月23日,福特宣布向一家電動汽車電池回收公司投資5000萬美元,該公司回收電池中95%的貴金屬。
福特表示,它正在努力向其他公司出售有用的電池組件,有效地關(guān)閉循環(huán)并回收有用的資源,以緩解電動汽車電池行業(yè)的資源限制。
除了福特,梅賽德斯-奔馳還成立了一家合資企業(yè),為電池的再利用做準備。早在2018年,中國就開始制定電池回收計劃。中國鐵塔曾與重慶長安、比亞迪、國軒高科等企業(yè)結(jié)成電池回收聯(lián)盟,將回收的電池用于基站存儲備份。
生產(chǎn)大量鋰離子電池的中國、日本和韓國擁有成熟的鋰離子電池回收技術(shù)。廣東邦普是一家中國公司,每年回收12萬噸電池。
這相當于20多萬輛使用鋰、鈷和鎳的電動汽車,可以有效地重復使用。中國的政策正在鼓勵電池回收,不再依賴進口礦石。
中國還出臺了許多動力電池回收政策,規(guī)范和指導電池回收,促進電池的二次利用。然而,面對越來越龐大的新能源汽車產(chǎn)業(yè),電動汽車電池回收對于大多數(shù)企業(yè)來說并不是一個容易的問題。
電池回收面臨三個挑戰(zhàn):拆卸困難、經(jīng)濟價值低和電池剩余價值難以估算。電池回收的負擔遠遠超過了一個龐大行業(yè)的好處。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,中國目前的經(jīng)營范圍包括“電池回收”在內(nèi)的企業(yè)有3000多家,但大多數(shù)都是中小企業(yè),甚至一些小作坊,甚至回收標準都達不到,很難形成良好的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
如何實現(xiàn)電池回收
眾所周知,如果處理不當,廢舊電池會對環(huán)境造成嚴重污染。20克手機電池可以污染1平方公里的土地約50年。
電動汽車的動力電池,電池電解液中含有鎳、鈷、錳等重金屬,六氟磷酸鋰在空氣環(huán)境中容易水解,產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì),給環(huán)境帶來極大威脅。
目前,在回收市場上實現(xiàn)動力電池回收主要有兩種方式:第一種是元素回收,提取三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池中所含的金屬資源進行二次利用。
二是梯次使用,就是將廢舊電池拆解成小模塊,形成小電池,放入太陽能路燈、電動工具等耗電量低的產(chǎn)品中。
首先是元素回收。中國儲備了稀有金屬礦產(chǎn)作為戰(zhàn)略資源。因此,回收利用動力電池中的金屬元素不僅可以更好地發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,而且可以有效緩解對此類資源的長期依賴。
在這些典型的回收過程中,電池在被分解成其組成元素之前被機器粉碎成金屬混合物。該過程要么在熔爐中熔化(火法冶金),要么在強酸中溶解(濕法冶金)。最后,金屬作為晶體從溶液中沉淀出來。
今天的汽車電池可以使用20年,甚至比汽車本身的壽命還要長。然而,動力電池從汽車退役后,可用于低速電動汽車、電動叉車、通信基站備用電源和小型分布式家庭儲能等領(lǐng)域。
這為鋰離子回收電池留下了充足的空間,研究人員正在努力使這一過程更加經(jīng)濟。根據(jù)應用場景,動力電池的使用壽命可以達到電池初始容量的40%至60%。
然而,對于一些車企和鋰離子電池制造商來說,電池回收實際上是一種負擔,因為梯次使用的經(jīng)濟效益相對較低,許多車企不愿意回收退役電池。因此,業(yè)內(nèi)專家建議,對于動力電池回收,我們需要加強生產(chǎn)者責任延伸制度。
在這方面,寶馬的計劃可能是一個很好的參考。寶馬6月18日表示,將通過深化與專業(yè)電池運輸和電池回收合作伙伴的合作,在中國經(jīng)銷商處建立高壓動力電池回收的綜合管理流程。
該過程從經(jīng)銷商收集高壓電池開始,物流供應商將其運送到合格的公司進行評估。
根據(jù)這些電池的不同狀態(tài),評估將決定是繼續(xù)將這些電池用于電力存儲,還是將其安裝在叉車上以供進一步使用,還是由專業(yè)公司拆卸并由原材料公司重新使用金屬材料。
同時,寶馬也在開發(fā)更多的電池梯次利用場景。未來,他們計劃在能源示范站的儲能設(shè)備中使用寶馬退役電池。業(yè)內(nèi)人士認為,對于退役電池回收,寶馬此舉無疑具有積極的示范效應和巨大的影響力。
盡管動力電池回收仍需改進,但政府和企業(yè)也在努力探索可行的解決方案。同時,一些創(chuàng)新車型也為電池的統(tǒng)一回收和管理做了初步準備。
例如,上汽集團和蔚來運營的新能源汽車的電動切換模式使動力電池的集中管理變得更加容易,也為電池的集中回收建立了暢通的渠道。梯次使用模式也將進一步推廣。隨著換電模式的加入,動力電池回收也將變得容易。
在可預見的未來,電池回收將快速增長
雖然目前動力電池回收行業(yè)的發(fā)展并不完善,但在可預見的未來,隨著電池回收技術(shù)的完善和相關(guān)法規(guī)的建立,以及新能源汽車的發(fā)展,電池回收行業(yè)將高速發(fā)展。因為動力鋰電池是有價值的、無害的(易于回收)并且具有更大的規(guī)模。
動力鋰電池更無害
曾經(jīng),傳統(tǒng)的汽油動力汽車使用鉛酸電池。雖然鉛是有毒的,但這些鉛酸電池被分類為有毒或有害廢物并回收利用。即使沒有回收利用,鉛酸電池的成本也低于鋰離子電池,但制造商仍然擁有完善的電池回收系統(tǒng),有助于降低成本。
最終,98%的鉛酸蓄電池被回收。因此,沒有理由不回收更昂貴的鋰離子電池,特別是在鋰離子資源的生產(chǎn)能力仍有很大空間的時候。
鑒于日益嚴峻的氣候變化形勢和各國減少碳排放的決心,鋰電池的低成本回收幾乎肯定會在各種政策支持和實際投入的支持下實施。使用“二手”鋰離子手機電池也將變得司空見慣。
動力鋰電池回收的價值更高
首先,新能源汽車可以直接回收。新能源汽車報廢后,其核心部件也可作為再制造部件,特別是價值最高的動力鋰電池組,可直接用于類似車型的售后服務(wù)、梯次使用和回收。
其次,動力鋰電池的拆解和回收價值不低。特別是從三元鋰電池中回收的鈷和鎳價值巨大。鈷的價格最近從20萬噸升至70萬噸。
鎳已經(jīng)從每噸6萬多升到每噸13萬左右。相比之下,在大幅上漲之后,鋁錠的當前價格不到2萬/噸,銅的價格不到7萬/噸。
動力鋰電池體積大、容量大
消費鋰電池被嚴重拋棄,主要是因為手機電池或數(shù)字鋰電池等消費鋰電池容量小、存儲分散,難以回收,且成本高、收入低,因此很少有人愿意從事電池回收。
報廢的車載動力鋰電池是以多少千瓦時或多少噸來衡量的,這是一個好生意,因此,報廢的動力鋰電池和消費鋰電池的壽命與電池回收不同。
也許因為動力鋰電池回收的發(fā)展,也將改變一個退役消費鋰電池的壽命。未來,退役消費鋰鋰電池的命運將發(fā)生變化,也許是由于動力鋰電池再生業(yè)務(wù)的發(fā)展。