關(guān)于動(dòng)力電池的回收還有些許問(wèn)題

新能源汽車(chē)動(dòng)力鋰電池再利用領(lǐng)域主要瞄準ICT領(lǐng)域、家庭以及可再生能源發(fā)電儲能等領(lǐng)域。雖然動(dòng)力鋰電池再利用實(shí)踐在國內還未開(kāi)展，但是在日本、美國已經(jīng)有多年的示范經(jīng)驗。日韓從新能源汽車(chē)發(fā)展伊始就開(kāi)始著(zhù)力動(dòng)力電池再利用的研究，這些前期研究工作給我國開(kāi)展電池再利用研究提供了很好的借鑒。

現在國內汽車(chē)動(dòng)力回收產(chǎn)業(yè)剛剛起步。2015年，報廢動(dòng)力電池累計為2萬(wàn)~4萬(wàn)噸，對應的電池回收率僅為2%，以現在的回收產(chǎn)能根本無(wú)力負擔2020年預計的12萬(wàn)~17萬(wàn)噸的報廢電池。因此，在回收利用管理制度建設、先進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新、模式探索、標準體系構建等方面存在的很多問(wèn)題亟待解決。

一、現在汽車(chē)動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)的主要問(wèn)題

1)廢舊汽車(chē)動(dòng)力電池拆解工序復雜且具有安全隱患

由于國內動(dòng)力電池在尺寸及結構規范尚沒(méi)有統一的可依據的法規，現在國內各電池廠(chǎng)家屬于八仙過(guò)，海各顯神通。電池系統設計完全不同使得無(wú)法采用同一套拆解流水線(xiàn)適合所有的電池包和模組，導致電池拆解時(shí)極為不便。如果要進(jìn)行自動(dòng)化拆解，那面對現在大小不一，形狀不一的電池包及模組，需要對生產(chǎn)線(xiàn)的靈活性有很高的要求，從而導致處置成本過(guò)高?，F國內基本都是靠人工拆解，工人的技能水平直接影響著(zhù)電池回收過(guò)程效率，同時(shí)由于電池包本身具有高能量，可能會(huì )發(fā)生短路、漏液等各種安全問(wèn)題，進(jìn)而可能造成起火或爆炸，導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，需要企業(yè)仔細研究電池包拆解過(guò)程中安全及效率的問(wèn)題。

2)產(chǎn)品一致性差且剩余壽命及電池狀態(tài)無(wú)法系統評估

廢舊汽車(chē)動(dòng)力電池在重新進(jìn)行梯次利用時(shí)必須經(jīng)過(guò)品質(zhì)檢測，將電芯分選分級，包括安全性評估、循環(huán)壽命測試等，將電芯分選分級，再重組后才可以被再利用。但是如果動(dòng)力蓄電池在服役期間沒(méi)有完整的數據記錄，再利用過(guò)程進(jìn)行電池壽命預測時(shí)，準確度可能會(huì )下降，電池的一致性無(wú)法保障，同時(shí)測試設備、測試費用、測試時(shí)間、分析建模等成本都會(huì )增加。由于不同電池的內阻特性、電化學(xué)特性、熱特性相同，電池的不一致性和可靠性可能也無(wú)法保證，如果一些存在問(wèn)題的電池在篩選過(guò)程中沒(méi)有被檢驗出來(lái)，而再次被使用，會(huì )增加其他整個(gè)電池系統的安全風(fēng)險。所以，如何做到快速無(wú)損準確的檢測，是該種情況下梯級利用的關(guān)鍵所在。

近日，國家發(fā)布了GB/T 32690《電動(dòng)汽車(chē)遠程服務(wù)于管理系統技術(shù)規劃》，法規將新能源汽車(chē)運行數據收集及監控列入為企業(yè)強制要求，未來(lái)推廣執行后將會(huì )彌補這方面的數據空缺。

3)系統集成技術(shù)不成熟

由于電芯之間的連接通常都是激光焊接或其他剛性連接工藝，難以做到無(wú)損拆解，動(dòng)力蓄電池梯級利用時(shí)最合理的是拆解到模組級，然而不同批次甚至不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的電池模組，要實(shí)現在同一系統中混用，需考慮并解決以下系統集成技術(shù)：分組技術(shù)：根據材料體系、容量、內阻、剩余循環(huán)壽命等參數重新對電池模組進(jìn)行分組并建立數據庫。分組參數設定要合理，若參數設定區間過(guò)大，模組離散性大，成組為系統后，對系統性能和壽命影響大;若參數設定區間過(guò)小，分組過(guò)于嚴格，會(huì )導致可匹配的模組少，系統集成困難。系統柔性設計：設計系統結構時(shí)需要充分考慮不同模組可能具有的尺寸、重量和串并聯(lián)數，所以設計時(shí)應該是在空間上有很大的彈性，以兼容不同的模組，固定方式既要考慮緊固性和可靠性，又要考慮彈性和便于快速裝卸。

4)回收利用經(jīng)濟性欠佳

汽車(chē)動(dòng)力電池回收前必須先進(jìn)行預處理，包括放電、拆解、粉碎、分選。拆解之后的塑料和金屬殼體可以回收，但代價(jià)高昂：因為殘余電壓仍然高達數百伏(不包括18 6 5 0 電池)，有一定危險;電池殼體為了安全需要，封裝為不可自拆卸的形式，打開(kāi)頗費功夫。就預處理環(huán)節而言，肯定是賠本買(mǎi)賣(mài)。

就算是鋰電池，正極材料也是五花八門(mén)，主流的就有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。用酸堿溶液浸出，然后再經(jīng)過(guò)多種化工程序，對金屬氧化物進(jìn)行萃取。但這些氧化物的成分萃取條件不同，混合液更為棘手。事先按照正極材料對電池分類(lèi)，成本也不低?；厥照龢O金屬，已經(jīng)是電池回收行當中最有利可圖的一個(gè)環(huán)節。但是程序太過(guò)復雜，會(huì )算賬的企業(yè)都對之卻步，除非金屬價(jià)格高到2011 年的份兒上?，F在大宗商品和有色金屬、稀土產(chǎn)品價(jià)格都在低谷徘徊，用這些方法回收金屬相當不劃算，更別提事后麻煩更大的廢液處理。照目前的技術(shù)水準，單只廢液處理一項，就足以吃掉可憐的回收金屬收益。而負極材料都是石墨(硅電池只是試驗室規模)，該材料太便宜，只能做丟棄掩埋處理。幸好石墨本身并不污染環(huán)境，只占用空間。在目前技術(shù)條件下，沒(méi)有公司會(huì )主動(dòng)投入回收產(chǎn)業(yè)。

總結：國內動(dòng)力蓄電池品種繁多，電池構造復雜且沒(méi)有固定標準，造成拆解回收工藝復雜，回收成本高，企業(yè)缺乏回收熱情，難以形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，且重組技術(shù)手段不成，加之政府缺乏監管及鼓勵政策，動(dòng)力蓄電池回收面臨極大困難。

二、回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向及趨勢

1.管理制度需要進(jìn)一步明確，獎罰需分明

為加強新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)管理，規范行業(yè)和市場(chǎng)秩序，工業(yè)和信息化部陸續制定了《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規范條件》及其配套《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規范公告管理暫行辦法》。

今年以來(lái)，政府部門(mén)著(zhù)力開(kāi)展《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理辦法》的研究制定工作，該《辦法》的制定基于生產(chǎn)者責任延伸制度理念，立足于對動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理?！掇k法》涵蓋產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、回收、梯級利用、再生利用等相關(guān)階段，明確動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)、汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、梯級利用企業(yè)以及報廢汽車(chē)回收拆解企業(yè)等承擔各階段動(dòng)力蓄電池回收利用的相關(guān)責任。目測這也是為了以后強制性監管作準備，在環(huán)保這個(gè)基本國策的前提下，沒(méi)有哪個(gè)企業(yè)敢觸高壓線(xiàn)，哪怕只是應付監管將廢舊電池在倉庫堆放起來(lái)，也能避免在無(wú)監管狀態(tài)下的大規模二次污染。

2.急需建立動(dòng)力電池回收標準體系

目前我國對退役動(dòng)力蓄電池的殘余價(jià)值評估、健康狀態(tài)評價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)還不成熟，梯級利用和再生利用環(huán)節相關(guān)技術(shù)研發(fā)相對滯后，需行業(yè)專(zhuān)家協(xié)同合作，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新與應用，攻堅克難，突破技術(shù)難點(diǎn)。比如在電池拆解方面，需要進(jìn)行柔性化的配置，將拆解流水線(xiàn)進(jìn)行分段細化，針對不同的電池pack，在制定拆解操作流程時(shí)，要盡可能復用現有流水線(xiàn)的工段和工序，以提高作業(yè)效率，降低重復投資。同時(shí)，需要完整記錄動(dòng)力蓄電池在服役期間運行數據，梯次利用的廠(chǎng)家可以根據這些數據，建立電池模組的壽命模型。

現動(dòng)力電池回收急需技術(shù)標準，電池容量達到需要進(jìn)入回收程序，何種程度可以進(jìn)入下一階梯利用，何種程度不能再進(jìn)行梯次使用，都沒(méi)有明確的標準可以參照，這需要政府層面建立相關(guān)規范和標準。更深層次，如果以后將動(dòng)力電模組的外形尺寸，內部結構作一個(gè)較為統一的法規規范，那將為下游電池回收產(chǎn)業(yè)節約龐大的支出，也將進(jìn)一步降低梯次使用的電池成本，為自動(dòng)化電池拆解創(chuàng )造了可能，對電池回收產(chǎn)業(yè)推進(jìn)有極大的幫助。根據小道消息，目前這方面法規在醞釀中，不知是否會(huì )很快發(fā)布并實(shí)施。

3.建立新的商業(yè)運營(yíng)模式，尋找盈利點(diǎn)

對于動(dòng)力電池回收，只有不停鉆研技術(shù)，提高金屬冶煉效率及降低成本，如果產(chǎn)生規模效應，在國家的補貼和扶持政策下能夠站穩腳跟，那以后還是可以大有可為的。

對于動(dòng)力電池的梯次利用衍生產(chǎn)品，客戶(hù)在知情的情況下，會(huì )對產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性、安全性等心存疑慮，產(chǎn)品的推廣會(huì )存在一定的阻礙。在產(chǎn)品的推廣和應用方面，要充分考慮客戶(hù)的現狀和訴求，多種商業(yè)運作方式相結合，在充分幫助客戶(hù)獲利的基礎上，獲得自己的利益?？沙浞纸梃b其他行業(yè)的一些成功經(jīng)驗，如分期付款、分時(shí)租賃、盈利后結算、托管運營(yíng)、甚至免費供貨(靠后續增值服務(wù))等，探索梯次利用方面的有效商業(yè)模式。

總結：目前國內汽車(chē)動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)的運營(yíng)模式總體還處于摸索階段，現在急需政府介入，在制定政策和建立標準體系上引導企業(yè)逐漸走上健康的發(fā)展道路。也需要產(chǎn)業(yè)上下游一起成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立健康的產(chǎn)業(yè)鏈，尋找可行的盈利點(diǎn)。

三、借鑒日本的經(jīng)驗

直到今天，日本沒(méi)有針對動(dòng)力電池的專(zhuān)門(mén)法規。但日本環(huán)保法規(《資源有效利用法》、《節能 法》與《再生資源法》)明確的情況下，沒(méi)有理由單獨為動(dòng)力電池制訂一部法律，況且法律本身也不能解決技術(shù)問(wèn)題。

日企在新能源車(chē)領(lǐng)域起步比我們早十幾年，豐田的普銳斯誕生于1997年。按照日本人極其重視垃圾回收(全國垃圾處理率達到100%)推理，日本應在新能源車(chē)誕生5年內建立動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)鏈，但實(shí)際上并沒(méi)有。即便對于豐田而言，回收鎳氫電池(混動(dòng)車(chē)用動(dòng)力電池)，同樣面臨無(wú)利可圖的困境。

日本直到2011年才在本土啟動(dòng)回收鎳氫電池項目的。在本土，豐田與住友金屬合作，借助后者世界一流的高純度提取技術(shù)，豐田實(shí)現了混合動(dòng)力車(chē)動(dòng)力電池中鎳的多次利用，該項業(yè)務(wù)可回收電池組中50% 的鎳;同時(shí)豐田化學(xué)工程和住友金屬礦山配置了每年可回收相當于1萬(wàn)輛混合動(dòng)力車(chē)電池用量的專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn);而2012 年，本田則與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作做了類(lèi)似的事情。不過(guò)，本田回收項目可以回收超過(guò)80% 的稀土金屬，用于制造新鎳氫電池。在幾年前，混合動(dòng)力車(chē)電池中回收的鎳只能用來(lái)生產(chǎn)不銹鋼。隨著(zhù)高精度鎳提取及分離技術(shù)的發(fā)展，現在回收的鎳可以用來(lái)生產(chǎn)新電池。豐田已經(jīng)將鎳回收利用技術(shù)推廣到海外工廠(chǎng)。

回收電池雖然是責任所在，但日企也是依靠回收金屬(包括對日本來(lái)說(shuō)極為寶貴的稀土元素)作為回收產(chǎn)業(yè)驅動(dòng)力。

在歐洲，豐田則表現出更積極的態(tài)度，這與歐洲更為苛刻的環(huán)保法規有關(guān)。豐田去年宣布，實(shí)現對混動(dòng)車(chē)電池100 % 的回收目標，之前回收率91%。豐田同時(shí)延長(cháng)SNAM公司(法國)、優(yōu)美科(Umicore)集團(比利時(shí))合作關(guān)系，由后兩者分別對鎳氫電池和鋰電池進(jìn)行回收。而豐田(含雷克薩斯)自2000 年起，已經(jīng)在歐洲累計銷(xiāo)售了8 5 萬(wàn)輛混動(dòng)車(chē)，比目前我國的新能源車(chē)車(chē)保有量還要大。同時(shí)，為了延長(cháng)動(dòng)力電池的使用壽命，避免處理高峰的產(chǎn)能限制。豐田還推進(jìn)動(dòng)力電池梯次利用項目。去年，豐田將凱美瑞混合動(dòng)力車(chē)的廢舊電池用于黃石國家公園設施儲能供電。日產(chǎn)也與住友合作，利用電動(dòng)車(chē)聆風(fēng)的廢舊鋰電池開(kāi)發(fā)蓄電池系統，作為太陽(yáng)能發(fā)電的輔助儲能系統，用于在夜晚和光照不足天氣下的獨立供電。住友商事與日產(chǎn)合資成立的4REnergy公司，以電動(dòng)車(chē)EV 廢舊鋰電池的商業(yè)再利用為目標，其公司成立5年來(lái)，已經(jīng)成為商業(yè)上最成功的鋰電池回收企業(yè)。