新能源汽车电池退役潮来袭,超20万吨报废电池去哪儿?
2024-05-24 14:05:36发布 浏览211次 信息编号:72768
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来源|中国经济周刊(ID:),原标题:《新能源汽车电池退役潮来袭,20多万吨报废电池去哪儿?》
文|中国经济周刊记者 吕江涛 宋洁
10多年前,新能源汽车开始逐渐走入国人家庭,至2015年,在政策和市场的双重推动下,我国新能源汽车产销量快速增长,当年产量突破34万辆,同比增长330%。
2015年被称为我国新能源汽车产销爆发元年,此后几年,我国新能源汽车产销水平持续上升,一直稳居全球第一。
作为新能源汽车的“心脏”,动力电池的性能会随着充电次数的增加而下降,使用寿命一般为5~8年,而真正有效的寿命往往只有4~6年,因此2015年前后生产的大量新能源汽车都进入了动力电池的“退休期”。
当动力电池大量退役时,首先要考虑的就是环保压力,因为电池中的重金属、电解质溶质、有机溶剂等都有污染,如何避免新能源汽车“爆炸式增长”带来“爆炸性污染”,值得警惕。
另一方面,电池原材料价格持续快速上涨,而退役电池中还含有可回收的贵金属等稀缺材料。退役电池去哪儿了?这些废弃电池该如何妥善处理?如何变废为宝,继续挖掘这些退役电池的价值,实现资源回收利用?这些都是车企、动力电池厂商、第三方回收机构不得不面对的重要问题。
新能源汽车销量火爆 每年退役动力电池超20万吨
“我买的13万多元的车,现在卖不到6000元,纯电动车太不值了。”北京的石先生告诉《中国经济周刊》记者,他的新能源车是2016年买的,标称续航里程250多公里,当时已经很不错了。但现在冬天开着空调,只能跑100多公里,已经不能满足需求了。而且车辆行驶里程已经12万多公里,超过了厂家规定的保修里程,自费更换电池的费用要6万元以上。
石先生说,新车续航里程一般在500至600公里左右,买新车还不如自费更换电池划算;旧车实在可惜,省下来的燃油费最终还是靠旧车残值“偿还”。
“2021年夏天我去4S店问过,被告知二手车价格不会超过6000元。2022年很多车企都有置换补贴政策,旧车可以卖给二手车商,厂家再给5000元左右的置换补贴。但纯电动车的保值率还是比燃油车低很多。”石先生说。
放眼全国,类似石先生这样的案例还有很多,而且数量还会增加。
中国乘联会公布的数据显示,2016年新能源乘用车总销量约33万辆,2017-2020年销量分别约56万辆、101万辆、106万辆、117万辆。2021年前11个月,新能源乘用车销量突破280万辆,同比增长190.2%。2021年全年销量有望突破330万辆。
全国乘用车联席会秘书长崔东树表示,随着规模的增加、降低成本能力的提升,2022年新能源汽车增量较大。2022年新能源乘用车销量原预测为480万辆,要调整为550万辆以上,新能源乘用车渗透率要达到25%左右。
一般来说,当动力电池的容量低于初始容量的80%时,就不再符合电动汽车的使用标准。新能源汽车的使用寿命一般为5至8年,而真正的有效寿命只有4至6年。随着新能源汽车销量的“井喷”,退役动力电池数量也将迎来爆发式增长。
据中国汽车技术研究中心数据显示,2020年我国动力电池退役总量约为20万吨,而到2025年,这一数字将上升至约78万吨。
“现在看来,这个预测可能还是比较保守。由于技术进步,现在一辆新能源汽车的电池比前几年要大很多。而且新能源汽车更像电子消费品,更新换代的速度很快,很多人开四五年可能就不需要再买新车了,所以更多的动力电池会提前退役。”崔东树对《中国经济周刊》记者说。
随着新能源汽车市场的不断扩大,退役动力电池对环境的压力也将逐渐增大。一块20克的手机电池足以污染1平方公里的土地约50年,而每块新能源汽车电池重达数百公斤,可能对环境构成更大的威胁。
东亚前海证券分析师李子卓表示,锂离子电池所含污染物主要为其正极材料和电解液。正极材料中,三元正极中的钴元素属于有毒物质,镍、锰等金属元素也会造成土壤污染;电解液中,常用的电解液六氟磷酸锂与水接触会产生氯化氢,造成环境污染,有机溶剂中的DMC对环境也有危害。因此,退役电池如果不进行回收,将造成更为严重的环境问题,这也将倒逼监管部门和相关企业对电池回收给予更多的重视。
从资源供应保障角度,华宝证券在研报中指出,随着新能源汽车销量的增长,动力电池所用金属需求持续增长,碳酸锂、氢氧化锂价格近一年来涨幅超过一倍。此外,在高镍三元趋势下,镍需求持续增长。由于我国锂、钴、镍矿较少,大多从澳大利亚(锂)、印尼(镍)及澳非(钴)进口,锂电池所需金属对外依存度较高。积极布局动力电池回收体系,有助于减少相应电池金属需求,从而保证一定的供应保障。
梯级利用从示范到成熟还需要时间
退役动力电池该如何妥善处理?如何变废为宝,实现资源循环利用?真力时研究创始人莫柯告诉记者,退役并不意味着动力电池彻底报废,这里面的很多材料都可以回收利用。理想的动力电池回收模式有两条路径:梯次利用和原料回收提取。前者是将退役动力电池拆解重组,应用于储能等对电池能量密度要求不高的领域;后者是从报废电池中提取钴、镍等昂贵的金属材料。
其中,不少业内人士对梯次利用寄予厚望。据《中国经济周刊》记者了解,梯次利用的退役电池目前主要应用在储能、电信基站、低速电动车等领域。在储能领域,目前比较成功的项目包括比克电池于2019年8月推出的电池整套梯次利用项目,此项目将退役磷酸铁锂电池与三元电池混合使用,在国内具有领先的示范意义;在基站电源方面,退役磷酸铁锂电池在室外条件下比普通铅酸电池在体积、效率等方面更有优势,中国铁塔从2018年开始为其基站采购梯次利用电池;在低速电动车方面,杭州络博科技等已将梯次利用电池应用到电动三轮车、电动自行车上。
不过,也有行业专家对电池梯次利用持谨慎态度。北方工业大学汽车创新中心研究员张翔在接受《中国经济周刊》采访时表示,我国退役动力电池梯次利用尚处于试验探索阶段,尤其是业界最为看好的储能项目,早期的梯次利用项目大多为示范项目,不计成本投入,将电池单体拆解成单体电池进行评估,然后分组再利用,成本十分高昂。
除了成本高,安全也是不容忽视的问题,2021年4月16日,北京丰台区大红门储能电站发生爆炸,造成2名消防员死亡,1人受伤。
随后不久,2021年6月22日,国家能源局公布了《新建储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》。该文件指出,在电池一致性管理技术取得重点突破、建立完善的动力电池性能监测评估体系前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。已建成投运项目应定期对电池性能进行评估,加强监测,强化监管。
储能项目中动力电池二次利用被叫停的原因是缺乏一致性管理技术。由于二次电池的来源相对复杂,目前无论是集成商还是最终运营商都缺乏与电池相关的上游数据。目前很难有一个系统的体系来支持电池寿命的预测,包括其价值评估。
如果无法保证产品一致性,使用二手动力电池的储能项目可能比使用全新电池的储能项目存在更高的安全风险。
虽然目前动力电池梯次利用还存在一定技术限制,经济效益并不明显,但业内仍看好其未来的增长空间。在健康状态及残余价值评估、快速分选、有效均衡、应用场景分析、再退役评估等关键技术突破后,动力电池梯次利用及回收利用的经济效益或将逐步凸显。
北方交通大学储能技术工程研究中心研究员刘若桐介绍,通过对常温下18650磷酸铁锂动力电池进行充放电测试,当动力电池可用容量降低到不再适用于电动汽车标准的程度时,循环寿命为1200次。而我国对车用动力电池的要求是8年或12万公里内容量衰减不超过额定容量的20%。若以新能源汽车平均行驶里程300公里作为动力电池一次充电计算,新能源汽车8年或12万公里所消耗的循环寿命约为270至400次。动力电池退役时剩余的循环寿命远远超过国家对新能源汽车动力电池循环寿命的要求,可见退役动力电池梯次利用具有更高的利用效率。
拆卸和回收,湿法和热法各有优缺点
相较于梯级利用,报废拆解回收工艺流程相对简单,也是动力电池回收利用的主要技术手段。据《中国经济周刊》记者了解,在报废动力电池回收过程中,其工业流程主要包括预放电、拆解、筛选、剥离、净化、再生产等工序。相较于电池梯级利用,其工艺流程省略了检测、修复、重组、认证等诸多工序。
由于废旧电池回收流程相对简单,而梯次利用后的电池仍需通过废旧拆解进行处理,因此目前大部分电池回收公司均以拆解回收为主。据华宝证券预测,2025/2030年三元锂电池材料中锂/钴/镍/锰的回收量分别将达到6.1/2.9/8.5/1.03万吨和2.3/12.0/2.7/3.02万吨,磷酸铁锂电池中锂的回收量将达到3/7万吨。2030年电池材料回收市场规模将突破千亿元,市场空间广阔。
面对广阔的市场前景,不少企业已经早早做出布局。
2021年12月4日,时代时代-邦普一体化新能源产业项目开工仪式在宜昌市高新区白洋工业园举行。据了解,时代时代-邦普一体化新能源产业项目聚焦新能源汽车动力电池正极材料,集成“磷酸盐矿-原料-前驱体-正极材料-电池回收”等业务环节,覆盖电池全生命周期。这并非时代时代(.SZ)首次布局动力电池回收业务,2013年,时代时代收购邦普回收,进军电池回收业务;2018年,上汽集团与时代时代达成战略合作,共同推进新能源汽车动力电池回收再利用。
除了 CATL,参与此项业务的上市公司还有多家。2021 年 12 月 2 日,华友钴业(.SH)宣布与孚能科技(.SH)签署《战略合作协议》,协议内容包括废旧电池回收、三元前驱体采购及合作等;2021 年 11 月,格林美(.SZ)与瑞普能源签署合作协议,实现锂离子电池的安全回收、储存和绿色处置。此前,格林美已与全球 200 多家整车厂、电池厂商签署动力电池回收协议;中威股份(.SZ)等多家锂电池产业链厂商此前也表示将逐步加大动力电池回收业务布局。此外,SK 集团旗下电池生产子公司 SK 早在 2019 年就宣布,公司新技术可从废弃的电动车电池正极材料中回收高浓度氢氧化锂。
从市场份额来看,龙头企业为宁德时代旗下邦普回收和格林美,市场份额分别约为25%和15%,但尚未出现绝对的巨头。邦普回收是目前国内最大的废旧电池回收基地,年回收废旧电池量超过6000吨。
从回收方式来看,目前退役动力电池最主流的回收方式为湿法回收和热法回收。其中湿法回收利用酸碱溶液提取电极材料中的固态金属物质,也是应用最为广泛的回收技术。湿法回收过程中,首先将废旧锂离子电池进行分选分类,在酸碱溶液中进行脱壳溶解,再从溶液中提取有价值的金属元素,最后通过离子交换、电沉积等方法提取硫酸钴、碳酸锂等有价值的金属。
湿法回收技术的优缺点非常明显,优点是工艺比较成熟,对电池中金属物质的回收效率较高;缺点是流程较长,回收过程中需使用盐酸等腐蚀性溶剂,污染治理成本较高。
热回收主要通过高温手段从废旧电池中提取金属及其化合物。通过高温焚烧,废旧动力电池中的有机粘结剂可转化为气态去除,而电池中的金属及各类化合物在高温条件下会发生氧化还原反应,并通过冷凝逐渐被分类。最后,高温焚烧后的废电池渣通过磁选等方法进一步净化。
热回收是一种适合大规模处理的简单工艺,优点是流程短、操作比较简单,适合大规模处理废旧电池。缺点是大规模处理废旧电池时容易排放一定的有害气体,需要相应的尾气回收设备。另外热回收技术也消耗相对较多的电能。
“正规军”需加倍努力,防止电池流入黑作坊
在前端电池回收领域,目前参与者较多,包括车企、电池厂商、第三方回收公司以及小型作坊等。
工信部2018年发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收利用的主体责任。自2018年起,共有27家企业被列入工信部发布的《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业标准》名单,这份名单也被业内称为“白名单”。
现实情况是,第三方回收是目前最主流的回收模式,因为第三方公司专门从事电池回收业务,其回收专业性可能比电池公司或汽车制造商更强。但由于行业初期第三方回收公司缺乏专业高效的电池回收渠道,因此该商业模式的竞争相当激烈。
颇为尴尬的是,无论是车企、电池厂商,还是第三方回收公司,“正规军”似乎都不是小作坊的对手。以2018年的数据为例,当年退役动力电池总量达到7.4万吨,但当年全国名单上的前五家“白名单”企业,合计回收加工量只有5000吨左右。这意味着,剩余的6万多吨动力电池,大部分可能流向了“白名单”之外的企业。
石先生告诉记者,目前各大网络平台已经屏蔽了“动力电池回收”等关键词,但在网上搜索“汽车底盘回收”等关键词,还是能搜到回收商的电话、微信等信息。回收商称能提供全国上门回收服务,价格也确实比正规回收渠道高,他现在的车的电池能卖到近万元。
天能控股集团董事长张天任对《中国经济周刊》表示,造成这种情况的原因是多方面的。由于锂电池回收行业尚处于发展初期,行业规范相对滞后,政策法规尚不健全,整个锂电池回收市场仍是卖方市场,谁出价高,谁就能获得更多的动力电池资源。
“相比于在基础设施、环保等方面投入大量资金的正规电池回收企业,一些小作坊在回收环节放弃了电量检测、放电、环保处理等关键环节,运营成本要低得多,因此在回收环节有更大的议价空间。这里面的巨额利润促使小作坊加速动力电池回收,哄抬价格,不仅使正规企业面临‘无米之炊’的困境,也扰乱了电池回收行业正常的市场秩序。”张天任说。
此外,由于我国电动汽车出售后所有权归消费者所有,且国内尚无相关法规要求强制回收动力电池,因此部分车主或贪图方便,或想多赚钱,将报废的新能源汽车直接交给二手车商办理报废手续。不少二手车商在收到车后,会将动力电池拆下来单独出售,而正规回收公司则面临无电池可收的境地。
很多正规回收公司并不太愿意回收报废的新能源汽车。
曾创办回收公司的环保业内人士姜子涵给《中国经济周刊》记者算了一笔账:一辆普通4缸发动机的家用燃油车,发动机加变速箱的重量大概在200到300公斤,整车重量在1500公斤左右,发动机重量占20%。相比之下,电动汽车电池的重量占比,以80kWh电池计算,三元锂电池电池单体总重量为400公斤,而磷酸铁锂电池电池单体总重量可达485公斤。除了电池单体之外,电池顶/底壳、绝缘层、CMC、冷却系统等部件的重量约占40%。电池的回收价值集中在电池正极和外壳上。 其他部件要么太便宜,要么根本没有回收价值,不能直接丢弃,因为它们可能会污染环境。
“这样一对比,正规回收公司回收纯电动汽车的性价比就很低了,同样回收2000公斤的车辆,投入同样的人力物力,最后得到的经济价值和回收燃油车是有很大区别的。至于那些非正规回收公司,它们本身并没有相关资质,拆解之后最大的盈利点就是大部分报废的零部件通过非正规渠道流入汽车后市场,它们的价值肯定远大于当废铁卖出去的价格。”姜子涵说,算了一笔简单的经济账,就很直观的知道为什么正规回收公司并不是特别愿意回收报废的纯电动汽车。
为保障回收企业的商业利益,相关政策需进一步完善和落实
消费者回收意愿不高、企业回收成本高、电池分拣难等问题,形成了我国退役新能源汽车电池回收的瓶颈。如何打通回收瓶颈?如何实现从生产到回收的绿色循环?
针对此,工信部等七部委早在2018年就联合出台了包括《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》在内的一系列政策,初步建立了以汽车生产企业为主体的生产者责任延伸制度。
2020年工信部发布《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件(2019年版)》,规定镍、钴、锰综合回收率不低于98%,并新增“锂回收率不低于85%,稀土等其他主要有价金属综合回收率不低于97%”。强化环保要求和回收利用率,在一定程度上提高了行业准入门槛,倒逼企业技术升级,完善动力电池追溯管理,确保参与企业一定的商业利益。
2021年7月初,国家发改委发布《关于印发循环经济发展“十四五”规划的通知》,将“废旧动力蓄电池回收行动”列为重点项目和行动,并提出加强新能源汽车动力蓄电池追溯管理平台建设,完善新能源汽车动力蓄电池回收利用追溯管理体系。
8月19日,工信部等五部门联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收处理管理办法》,鼓励行业上下游企业加强信息共享,要求企业按照给定标准和实际数据对动力蓄电池进行检测,评估残余价值,提高产品性能、可靠性和经济性。
政策已出台,但见效可能仍需时日。在多位业内人士看来,目前相关政策文件仍以鼓励引导为主,缺乏强制性约束,相关内容有待进一步细化和落实。
姜子涵告诉记者,动力电池回收是一个系统工程,必须通过政府、车企、电池企业、回收企业多方协作才能建立起来。首先,政府要发挥主导作用,制定政策、制度,比强制性规定更重要的是引导、鼓励、补贴。“当然我们肯定不能增加消费者的这种经济压力,否则我们这几年通过补贴鼓励大家买新能源汽车的努力就完全没有效果了。在这个过程中,我觉得最重要的环节一定是车企。”姜子涵认为,回收企业应该在这个体系中占据主动,主动与上游车企、电池企业分担应有的社会责任,优化回收体系和业务流程,不再让不法分子有机可乘。
对此,工信部新闻发言人在回答“动力电池回收问题”时表示,工信部将从法规、政策、技术、标准、产业等方面加快推进新能源汽车动力蓄电池回收利用。这包括加快推进动力电池回收立法、完善回收体系、加强技术创新、深化试点示范等。
至于当前退休电力电池的可追溯性,混合回收公司,猖small的研讨会,黑市交易以及不存在汽车公司的回收渠道,行业和信息技术部还说,它将重点介绍以下方面和利用系统,加强在线和离线的协作性露骨性监督,并敦促相关实体履行其可追溯性管理责任;级联利用(例如备用功率),并继续培养主要的企业以进行级联利用和回收利用。
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