工信部节能与综合利用司近日召开新能源汽车动力电池综合利用工作座谈会,相关负责人指出将研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》,健全动力电池回收利用体系,支持柔性拆解、高效再生利用等一批关键技术攻关和推广应用。
参会企业介绍了退役动力电池回收、梯次及再生利用技术攻关、商业模式创新等工作,围绕完善管理制度、健全技术标准体系、加强产业链上下游协作等开展研讨。
8月1日,工信部、国家发改委、生态环境部印发《工业领域碳达峰实施方案》提出,加强再生资源循环利用,延伸再生资源精深加工产业链条,促进钢铁、铜、铝、铅、锌、镍、钴、锂、钨等高效再生循环利用。围绕电器电子、汽车等产品,推行生产者责任延伸制度。推动新能源汽车动力电池回收利用体系建设。
工信部数据显示,今年上半年,在碳达峰碳中和目标引领和下游旺盛需求带动下,我国锂离子电池产业实现高速增长。根据行业规范公告企业信息和行业协会测算,上半年全国锂离子电池产量超过280GWh,同比增长150%,全行业收入突破4800亿元。在锂离子电池环节,上半年储能电池产量达到32GWh,新能源汽车动力电池装车量约110GWh。锂离子电池产品出口同比增长75%。
此前,在2022世界动力电池大会动力电池回收利用实现绿色低碳发展分论坛上,新能源汽车动力电池退役预测研究成果发布。结果显示,未来5年,动力电池平均每年退役约20~30GWh/16万吨,预计到2026年累计退役超过142.2GWh/92.6万吨。
天风证券研报指出,预计2030年我国动力电池总退役量有望达到380.3GWh。中性预期下,预计2030年我国动力电池回收市场规模有望达758.4亿元,2021~2030年复合年均增长率为58.1%,其中梯次利用市场规模313.5亿元,再生利用市场规模444.9亿元。
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随着新能源 汽车 产量和消费量逐年递增,电池报废率也随之增加。2013年前后是国内新能源 汽车 大规模推广的起点,按照动力电池设计使用年限普遍为5到8年,那么2020年前后无疑是动力电池的 报废高峰期 。据估算,2020年国内累计退役的动力电池规模或将达到 20万吨 (约25GWh) ,2025年累计退役量约为 78万吨 (约116GWh) 。
在如此巨量的退役电池面前,电池报废后该如何处理成为最大的难题。 众所周知,废弃电池内含有的多种贵金属和危险物质,如若处理不当不仅会造成 资源浪费 ,更有可能造成 环境污染 ,所以废旧电池综合回收及处理一直是新能源业内焦点。
目前来看,国内对于废旧动力电池的回收和利用主要有两种方式,一种是 再生利用 ,另一种是 梯次利用 。
先来说说再生利用,它是是对废旧电池进行 拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理后进行资源化利用 。以常见的三元锂电池为例,内部含有大量的锰、镍、钴等有色金属,就算长期使用,直到电池衰减到初始容量的30%以下,里面的一些金属元素仍可以被回收利用,从而被重复利用再加工,尤其是钴和镍更是较为稀缺的矿藏资源。 不过电池回收工艺的过程极为复杂,成本也极高。
听起来很简单,但实际操作的难度很大。首先是要对电池进行彻底放电,然后对电池内部各种材料如隔膜、电解液、正极、负极等材料等进行拆分,取出各部分材料,最后才能冶炼回收金属元素。
目前国内动力电池的主流回收工艺有几种,如 物理拆解 、 干法冶金 、 湿法冶金 等几种工艺,不同的工艺处理都有各自的优缺点,而且针对不同类型的电池也有不同的回收工艺。比如湿法冶金适合磷酸亚铁锂电池的回收,优点是工艺 稳定性好 ,不足在于 成本高 和 工艺复杂 。而干法冶金回收钴和镍的效果更好,优点是 工艺简单 ,但 污染较大 ,这里需要专业的防污染措施。
由于电池回收难度之大,所需要投入的人力物力无疑也是巨大的。有数据显示,目前1吨磷酸铁锂电池回收成本在 8500元 左右,而经过一系列回收处理之后, 市场价值仅9000元左右 ,基本没什么利润可言。
值得注意的是,目前电池回收业务除了小部分被掌握在有资质、有规模且正规的大型第三方回收企业旗下之外,很大一部分退役电池还是被一些作坊类企业分摊,这些非正规的小作坊通过分散的中介将4S店或者废弃回收站里的关系收集动力电池,使用原始、低成本的手工拆解方法将电池拆解后,再加工卖给相关企业赚取利润,但由于非专业拆解以及废液处理,因此环境污染、甚至爆炸的风险较高。
梯级利用是对废旧电池进行必要的检测、分类、拆分、电池修复或重组后,当电池容量降至初始容量的70-80%以下,动力电池就难以满足 汽车 续航要求, 但这些动力电池却可以重新用于低速电动车、电动工具、太阳能/风能储能装置等领域。
在正规的梯级回收利用中,符合安全标准的退役 汽车 动力电池会找到一个“ 新岗位 ”,尽量 榨干它们的剩余价值 。例如给动力/续航需求较弱的电动车辆使用、给通讯基站、路灯等装置当储能装备。
整体来看,梯级利用的一大优势是 无需把电池完全拆解,更环保也更安全 。但经济效益较低,毕竟这些退役电池主要应用在储能、照明等领域,未免有点大材小用。尽管梯级利用的产生的效益有限,但也是今后动力电池回收利用行业的重点方向,因为不可能所有的闲置退役电池都能被快速的再生利用, 而梯级利用恰好是一种周期较长的电池回收方式 。
如今的电池回收市场,主要的参与者有第三方的电池回收企业 (格林美、邦普等) 、电池生产厂商 (宁德时代、比亚迪等) 、电池材料生产厂商 (赣锋锂业、华友钴业等) 以及小作坊等。值得一提的是,随着此前工信部文件提出 谁产谁负责 , 谁污染谁治理 ,明确了 汽车 生产企业将承担动力蓄电池回收的主体责任,主机厂也在陆续布局电池回收业务。特斯拉去年底也在官网上宣布上线电池回收服务。
不过,由于车企不可对电池进行直接拆解,因此大多数车企选择与电池回收企业合作的方式,这其中 既有梯级利用,也有通过再生利用 。比如比亚迪利用e6车型回收的磷酸铁锂电池组建造了浙江省最大规模的梯次储能电站、比亚迪、三星联合格林美公司成立了福建格林美再生资源有限公司、博世联合宝马集团,用退役电池建造大型光伏电站储能系统。而特斯拉在去年9月份也上线了电池回收服务,官网表示, 报废的锂离子电池均不会做填埋处理,可100%回收利用。
此外,诸如像丰田、大众、通用这样巨头车企都建立了各自完整的电池回收体系,似乎为未来大量退役电池做好了准备。
虽然电池回收的参与者众多,但国内电池回收体系的规范尚未形成。近期发布的 《新能源 汽车 产业发展规划(2021-2035年)》 ,再次强调了完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系,鼓励共建共用回收渠道,建立健全动力电池运输仓储、维修保养、安全检验、退役退出、回收利用等环节管理制度,这将引导动力电池回收利用行业朝着更规范更 健康 的方向发展。
(文/电车资源 大师兄)