动力电池回收百亿市场空间待挖掘

2019-11-25来源: ESM关键字:动力电池

“我爸的卡罗拉PREMIUM开了12年,总里程数已经突破22万公里,发动机却从未大修过。如果是电动汽车,它的电池早就报废了吧?”当我和朋友说起动力电池,他这样回复我。的确,对普通消费者来说,电动汽车的电池容量衰减问题,一直是他们介意的因素。

 

 

锂离子电池作为当前纯电动汽车用电池研发的主要方向,在新能源汽车市场上有较好的应用。虽然该类电池具备无记忆性、自放电率低、高比能量、高比功率等优点,但是由于锂离子的活性会随着使用而不断降低,锂电池的容量会在使用过程中自然衰减。业内标准认为,当动力电池的容量衰减至额定容量的80%以下时,它就不再适用于电动汽车。在此标准基础上,中国汽车技术研究中心预测,到2018年至2020年,全国累计报废动力蓄电池将达12万至20万吨;到2025年,动力蓄电池年报废量或达35万吨。

 

不过,动力电池的生命并不在被汽车淘汰的那一刻终结,它还能在其他领域实现剩下的价值。动力电池的全生命周期一般包括生产、使用、报废、分解以及再利用。“如何充分利用每颗电池且不污染环境”这涉及动力电池的梯次利用和回收体系。

 

 

图1 动力电池全生命周期过程图

 

淘汰掉的动力电池还有哪些用处?

 

目前,市面上常见的纯电动汽车主要采用磷酸铁锂电池和三元锂电池。实验室数据表明,在以1C的充放电倍率给三元锂电池持续充放电,经过800-1000次充电循环后,电池的容量降低到新电池容量的80%。在相同条件下,磷酸铁锂电池的理论循环寿命可达2000+次。不过,在极高温或极低温等工作环境中,电池的使用寿命一般会有不同程度的缩减。一些主流的电池厂家承诺,在标准条件下三元电芯充放电循环次数>500次。电芯组装成电池包时,其电压和内阻可能不一致,致使循环寿命降为400次左右。

 

据国标规定,动力电池容量衰减至80%以下,则要求强制回收。以最新上市的比亚迪e2标准续航版为例,该款车型是一辆纯电动汽车,内置永磁同步电机和三元锂电池组,综合工况续航里程为305kM。众所周知,车辆的实际行驶的距离往往低于综合工况续航里程数,有车友在城际高速测试出比亚迪e2标准续航版的实际续航里程为231 kM。按照三元锂电池组实际循环寿命400次来算,该车型在行驶9.24-12.2万公里后就需要换新的电池。换掉的电池经过回收机构的简单处理,还能应用在低速电动车、电动自行车、储能设备中。

 

梯次利用和拆解回收有什么区别?

 

动力电池的处理方式主要有梯次利用和拆解回收两种。以电动乘用车为例,动力电池在汽车内部主要以电池Pack(电池包)的形式集成,电池包被回收以后还需要拆散成单颗电芯,然后做剩余寿命检测,再进行分选、系统集成。经过多道程序之后,再投入到低速电动车、电动自行车、储能设备等应用中。而容量<50%的电池不具备梯次利用的条件,它需要进入到下一个环节,由专业的动力电池回收机构进行拆解回收。

 

拆解回收大致的操作流程是:将电池放入盐水中彻底放电,放完电后再破碎处理,提取可再利用的材料。比如,从废弃的三元锂电池中,可以提取出镍、钴、锰、铝等材料。只是废旧电池若处置不当,很容易带来环境污染。如何在分解过程中保证不污染环境?提取的材料还能给企业带来盈利?这需要企业和政府的共同努力。

 

当前动力电池回收面临的困难

 

2015年,我国超越美国成为全球最大的电动汽车市场。该年度,中国电动汽车销量首次破10万辆,达到33.11万辆。同时,这也意味着随着电动汽车日益普及,与之配套的动力电池也迎来了新的发展。

 

 

图2 2012-2020年中国新能源汽车销量趋势

 

 

图3 2014-2021年中国动力电池总装机量预测  

 

而根据电动汽车动力电池的特性,一辆电动汽车行驶10-12万公里之后很可能电池容量衰减到80%以下。如果一辆纯电动汽车一年跑2万多公里,预计5-6年需要换新的电池。由此,业内人士预估,截止至2019年年底,第一批电动汽车报废潮即将来临,到2020年退役动力蓄电池将达24GWh。另外,盖世汽车研究院研报显示,到2025年,我国需要回收旧电池容量预计达到137.4GWh。

 

虽然动力电池回收体系在理论上可形成闭环,但是在实际操作中,因成本高、利润低等问题,导致回收较为困难。据媒体报道,国内动力电池回收市场主要有三大主力,包括以比亚迪、宁德时代等为主的整车及电池厂商,以格林美、天奇股份等为主的第三方回收机构,还有以华友钴业、厦门钨业等为主的电池材料供应商。

 

除了上述的正规动力电池回收厂家之外,在该行业还有很多不正规的小作坊。一些小商贩用高于动力电池回收厂家的价格收购报废动力电池,把它们转卖给小作坊。小作坊再通过拆解电池获取可回收的材料,再通过贩卖这些材料来盈利。小作坊往往并不考虑容量在50%-80%的电池还有梯次利用的空间,且在拆解的过程中也不正规,极有可能造成土壤污染。

 

此外,宁德时代的实验数据表明,将1吨磷酸铁锂通过梯次利用,可获得3万元左右的收益,而直接回收原材料只能获得1万元左右的收益。三元锂电池的收益对比则更加明显,1吨三元锂电池通过梯次利用,可获得8万元的收益,直接拆解只能获得约4万元收益。可见,小作坊式的回收并不能带来更大的效益。

 

 

图4 1吨动力电池在正规厂家和小作坊手中的收益对比  

 

同时,报废的电池流入小作坊也加剧了梯次利用工作的难度。一些正规电池回收厂家因为没有足够的用来题词利用的电池,导致工厂无法维持正常运行。此时,建立起健全的动力电池回收体系十分关键。

 

我国颁布了一揽子动力电池回收政策

 

目前,中国动力电池回收工作在近年来已经有了初步的发展。特别是从2018年开始,以工信部、发改委带头的中央机构陆续推出了一揽子政策。

 

 

表1 我国动力电池回收政策汇总  

 

值得注意的是,工信部在2019年11月7日发布《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》中特别提到:动力蓄电池(不包括铅酸蓄电池),对其服务网点选址、布局、场地、设施、安全管理、环保等提出要求,以及包装、贮存、运输等细节进行了规定。

 

此外,还提到“回收服务网点应通过编码采集工具等方式,采用信息 化手段详细记录电池编码、电池类型、电池产品类型、电池 数量、电池来源、电池去向企业等相关信息,保留记录三年备查,按照国家溯源管理有关规定,及时、准确、规范地将信息反馈给新能源汽车生产或梯次利用等企业”。该指南相比于此前的行业规范,针对行业内的准入门槛及服务细则提出更高的要求,对动力电池的源头与去向进行追踪,保障了废旧电池不落入小作坊。

 

当前政策刚刚发布,它将给动力电池回收体系建设带来怎样的改变,目前仍待观察。记者相信,经过多个政策的鼓励与规范,我国动力电池回收将逐渐步入正轨。


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