动力电池回收,靠政策还是靠技术?

撰文:李里里

编辑:李信马

题图:ICPhoto

8月3日,工信部发布消息称:“下一步将要坚持问题导向,研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业急需标准,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,持续实施行业规范管理,提高动力电池回收利用水平。”

图片来源:中华人民共和国工业与信息化部

简而言之,要规范行业,以促进发展。

两天前,工信部就召开了新能源汽车动力电池综合利用工作座谈会,在会上,与相关企业讨论了退役电池的回收利用、梯次及再生利用技术发展情况,也共同探讨了商业模式创新、管理制度建设、技术标准制定,以及行业上下游如何协作等问题。

探讨的同时,工信部、发改委、生态环境部等三部委联合也印发了《工业领域碳达峰实施方案》,这项指导方案强调了要推动新能源汽车动力电池回收利用体系建设,以及将制定出台新能源汽车动力电池回收利用管理办法等部门规章。

图片来源:中华人民共和国工业与信息化部

在具体方面,包括要实施废钢铁、废有色金属、废纸、废塑料、废旧轮胎等再生资源回收利用行业规范管理,鼓励符合规范条件的企业公布碳足迹,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等。

动力电池回收概念指数图片来源:wind

相关人士表示:“近期政策表态频繁,政府规范动力电池回收利用行业的动作不断细化,市场也将进一步得到扩容。”

受该政策利好影响,动力电池回收概念指数也强势拉升0.93%,截至8月1日,南都电源涨幅达20.02%;芳源股份涨11.37%,积成电子、迪生力涨停,华友钴业涨约9%,中伟股份、骆驼股份涨超7%,光华科技、超越科技涨逾6%,宁德时代涨超5%。

电池回收“蛰伏”多年,政策不断加码

电池用久了,电池正负极材料上会出现“沉积”现象,电池阻抗变大、活性锂减少,导致电池容量降低。当单个电芯电池容量降到80%以下时,虽然不影响额定功率,但对电池组而言,可能存在“容量不平衡”的情况,影响整体使用。

而容量介于20-80%之间时的退役动力电池适合用在电池性能要求不高的场景中,像家庭储能、低速车、太阳能路灯、野外移动电源、铁塔基站备用电源等。因此,政府提倡动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用,鼓励发展专业化的电池回收利用企业,严格设定动力电池回收利用企业的准入条件等。

一直以来,电池回收行业与政策都“颇有渊源”,从2012年开始,我国政府就多次发布动力电池回收的相关法律政策。

2012年,国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,提出要建立动力电池梯次利用和回收管理体系,梯次利用,就是“拆解组装后降级利用”的意思。

不过,当时电池回收行业市场规模并不大。

在2016年时,工信部发布了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》,除了梯次利用,也强调了再生利用过程,并细化和区分从事梯次利用和再生利用的相关企业应满足的不同要求。

再生利用,与梯次利用不同,需要通过化学手段将退役动力电池中的镍、钴、锂等金属材料分离出来进行回收,一般有预处理和后续处理两个阶段的工序。预处理要对退役电池进行彻底放电,再进行拆解和粉碎,成为"黑粉"。后续处理则通过火法工艺、湿法工艺和直接再生法等技术对"黑粉"中的金属材料进行提取。

除了再生技术外,也强调了企业在溯源管理及回收体系建设等方面的能力。

此后,溯源管理也成为了重点工作之一。2017年,国务院颁发了《生产责任延伸制度推行方案》,明确动力企业要建立动力电池生命周期追溯系统,确保废旧锂电池规范有序安全处置。同年,工信部、商务部和科技部也发布了《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》,旨在建立完善的废旧动力电池资源化利用标准体系。

2018年,工信部等部门共同发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,再次强调要落实生产者责任延伸制度,相关汽车生产企业要承担动力蓄电池回收的主体责任,其他企业也要在动力蓄电池回收利用各环节履行相应责任。

同时还联合其他部门共同颁布《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,方案提出到2020年,建立完善动力蓄电池回收利用体系,探索形成动力蓄电池回收利用创新商业合作模式。

到2020年,工信部再次颁布《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》,提出相关企业进行合作的提议,鼓励“梯次利用企业”与“新能源汽车生产、动力蓄电池生产商”及“报废机动车回收拆解企业”三方加强信息共享,利用已有回收渠道,高效回收废旧动力蓄电池用于梯次利用。

2021年8月份,生态环境部发布《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)》,防止锂电池回收过程成再次造成的污染问题。到2022年2月份,工信部等八部门联合印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》,强调要推进再生资源规范化利用,并针对完善废旧动力电池回收利用体系单独作出指导说明。

今年以来,政府关于动力电池回收的文件不断,在不久前的2022年世界动力电池大会上,也同样设置了“动力电池回收利用实现绿色低碳发展”的分论坛,电池回收相关的企业包括格林美、邦普循环等与会,并分别披露了各自在动力电池回收领域的布局与进展。

为何锂电池回收越来越受重视?

首先,这在环保层面上是必要的。

锂电池材料中具有金属元素,燃烧后会形成金属含量较高的“灰渣”,如果处理不当,会渗透到土壤中,导致水土污染。电池材料本身也容易与环境中的物质发生化学反应,像其中的钴、镍、铜、铝、锰等金属具有富集效应,会聚集在自然界的食物里,并通过食物停留在人体体内,危害身体健康等。

其次,我们要迎来一波动力电池“退役潮”了。随着新能源汽车发展,动力电池退役量也呈现出“指数级”的增长,让回收变得十分紧迫且重要。

此前,在2017年,我国的新能源汽车的年销量为77.7万辆,2021年达到330万量,而今年上半年的销量为260万量,同比增长近118%。对应的动力电池装机量则为44.5GWh、65GWh、71GWh、80GWh、226GWh和178GWh。

而动力电池使用寿命一般在5-8年左右,如果按照年份来算,2017年的新能源汽车将在今年开始退役。在今年年初时,工信部也表示:“中国将‘真正’迎来第一波动力锂电池的退役潮。”中国工业节能与清洁生产协会秘书长王震坡表示,未来5年,动力电池平均每年退役量将达到20GWh—30GWh或16万吨,到2026年时,累计退役量将超过142.2GWh或92.6万吨。

此外,动力电池回收的背后,是可观的经济价值。EVTank根据退役电池数量估计,到2026年中国废旧锂离子电池回收市场规模将达到943.2亿元。近年来,锂电池的需求增长导致上游金属原料价格出现爆发式的增长趋势。例如,碳酸锂就从2021年年初的5万元/吨,涨到了现在50万元/每吨,这使得通过回收电池提取的金属市场价也变得水涨船高。

只要材料的精度达到电池级标准,完全能用到动力电池制备中。通过回收电池提取的锂,就可以用在磷酸铁锂和三元锂电池生产中,在性能方面,与原材料制备的电池并无差异。而且,目前,锂盐价格依然居高不下,其产能扩张周期较长,产量大上升仍需要时间,通过回收动力电池来缓解锂原料的紧张也不失为良策。

从“碳中和”的角度,电池回收的意义十分重大。国家发展新能源汽车的目的是减少化石能源的使用,降低能耗水平,但目前制备锂电池的过程伴随着大量的碳排放,无论是开采锂矿,制备锂盐,还是生产电池所需正负极材料,电解液等产品,都需要大量能耗,甚至会排放污染气体。

即便将生产过程全部转为电力能耗,也并不“绿色”。一般每制备1Kwh(电池容量)的动力电池,需要消耗90Kwh(度)左右的电力,而目前电力系统中主要还是煤电等化石能源电力为主,绿色电力占比并不高。

回收电池再利用,能从整体上降低电池产业的“能耗成本”,达到“低碳”发展的效果。

欧洲为此也制定了《新电池法》,对新能源汽车动力电池中的“钴、铅、锂、镍”四种金属的“再生原材料最低占比”提出了相应的要求。法案指出,到2030年,动力电池中钴、铅、锂、镍再生原材料含量占比分别要达到12%、85%、4%、4%;到2035年则需要提升至20%、85%、10%、12%。

这意味着,未来中国动力电池厂商要想在欧盟开展业务,得保证电池生产所用的原材料,有一部分是来自回收再生渠道。

电池回收技术难不难?

在世界动力电池大会上,宁德时代与天齐锂业,就电池回收技术话题展开了争论。

宁德时代董事长曾毓群在世界动力电池大会上表示:"目前我们镍钴锰的回收率已经达到了99.3%,锂的回收率达到了90%以上。"

对于锂回收率达到90%以上的说法,天齐锂业相关人士直接质疑称"实验室应该能做到,但是商业上我个人还没见过"。

宁德时代则马上回应:"欢迎到广东邦普看先进量产技术。"

电池提取技术主要分为采用湿法工艺和干法工艺,回收过程较为复杂,无论哪种工艺都涉及到“拆解”和“提取”两个部分。“拆解”难度高的原因,一是基于安全性方面的考虑,电池结构组装首要满足其密封性、耐压性等,较少考虑后续的拆解是否简单容易等。像市场上新型的电池结构如“刀片电池、麒麟电池”等,也整体上提高了维修拆解的难度。

二是每个电池企业的电芯级别、模组级别标准不一,电池封装技术也不同,这使得市场上的电池规格众多,很难形成较为统一的拆解技术,会给“收到退役电池不多,且规格又混乱”的企业带来了许多技术难题。

其次是“提取”难。通过精细拆解技术,需要将电池中的正负极材料、电解液、隔膜等7种材料分开,进行破碎预处理,采用物理机械法或高温热解法分选。或者直接进行溶解浸出,对不同物质分别采用化学沉淀、溶剂萃取,或离子交换方式进行提取。

具体的提取工艺设计起来非常繁杂,想要提高提取率,对化学添加剂剂量、温度变化等控制要求非常高。市场上许多小企业的提取手段也较为“粗鲁”,多为机械物理回收,金属的提取率甚至在50%以下,不仅成本高,也会造成二次浪费。

这也是让政府“头疼”的地方。

关于“拆解”与“提取”的难题,蜂巢能源高级副总裁张放南表示,可在电池设计端就考虑拆解的便利性,发展易拆解电池,从源头解决拆解难题,并提倡从电芯级别、模组级别做到标准化,最好整车整包(电池包)都做到统一。

四川省新能源汽车创新中心董事长华剑锋也表示:“只有从设计时就关注回收问题,才可能真正形成全生命周期管理”。

电池回收技术方面虽然存在一定难度,但行业当下的主要问题在“回收”上。

目前,市场正处发展初期,参与企业可分为三类:电池生产商、整车制造商,以及第三方专业回收企业。由于市场不规范,大量企业可快速涌入该领域,导致了资源配置不合理、正规企业回收率低,以及市场价格不规范等问题。

据统计,动力电池回收相关企业的注册量超过2000家,但是进入工信部“白名单”的企业仅有45家,正规渠道回收的退役动力电池往往不到全行业数量的30%。大量的废旧电池流向了“小作坊”、“黑作坊”等非正规渠道。虽然工业和信息化部党组成员、副部长张云明在动力电池大会上表示,我国在地市级行政区已建设了1万多个回收服务网点,但这些回收点回收的退役电池数量并不高。

中国工程院院士孙逢春表示:“目前,动力电池回收各环节涉及企业多,信息流通难以保障,退役电池持有企业与后端回收利用企业信息不对称,小企业囤货、正规企业无货源;行业内,钴、镍、碳酸锂等材料的回收价格大幅飙升,涨幅甚至超过新材料价格”。

中国电池产业研究院院长吴辉对此表示,短期内,相关企业依靠自身回收渠道,但是长期来看,随着行业的逐步成熟,技术和工艺领先的企业将脱颖而出。随着政府政策的不断出台,相信未来行业将会进一步得到规范。对企业来说,虽然电池回收技术存在难点,但由此降低的碳排放,或许能够在未来的碳市场上,转化为相应的回报。

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