鉅大LARGE | 點擊量：617次 | 2021年08月08日
潛在污染之憂 動力鋰離子電池將迎來“報廢潮”
透過玻璃窗，一顆顆拇指大小、圓柱形的銀色金屬體，正從一臺日本進口的自動化機器里蹦出來，在隨后的加工線上，它們又整潔地被匯聚成一排，就像錫兵方陣那樣，一排排的顆粒金屬體，在一路走完20多個工藝流程后，它們將變?yōu)橐粋€強有力的機器心臟成為動力鋰離子電池包，以驅(qū)動電動汽車走向更遙遠的未知遠方。
這便是2017年十二月一日，筆者在深圳市比克動力鋰離子電池有限公司(下稱比克公司)加工線上所看到的一幕，這家目前擁有4000名員工的電池公司，正因新能源汽車產(chǎn)業(yè)的龐大需求而迅速擴張動力鋰離子電池產(chǎn)量。
兩年前，比克公司的電池產(chǎn)品中，惟有一半是新能源汽車動力鋰離子電池，但到今朝，動力鋰離子電池已占據(jù)公司90%的產(chǎn)品比例，而它在鄭州，還有一家比深圳總部更大的廠，正以夜繼日地加工著新能源汽車動力鋰離子電池。
在此背后，則是政策上對新能源汽車不斷加大的支持力度，以及政府官員支持新能源汽車發(fā)展的表態(tài)，公開數(shù)據(jù)顯示，到2020年，我國新能源汽車總銷量累計將達到500萬輛，其中，2020年產(chǎn)銷將會達到200萬輛，足足比2016年翻了4倍。
有多少新能源汽車，就會有多少驅(qū)動它的動力鋰離子電池。
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有關(guān)這個正處于迅猛擴張期的動力鋰離子電池市場，它目前所處業(yè)態(tài)到底要怎么樣?在環(huán)保范疇，將來被淘汰的動力鋰離子電池，又是不是會步蓄電池隨意傾倒的后塵?過去一個月，筆者走進新能源汽車動力鋰離子電池王國以探到底。
動力鋰離子電池快步飛奔
隨著新能源汽車的快速上升，將來將是動力鋰離子電池最好的10年。比克公司發(fā)展規(guī)劃中心副總裁李丹說。
從深圳北站出發(fā)，一路向東，穿過風光美妙的沿海鹽壩高速，抵達比克公司總部要1個多小時車程。相比于熱鬧的深圳市區(qū)，在龐大的廠區(qū)外面，不僅人煙稀少也分外靜謐，但走進車間，卻是一番熱火朝天的景象。
價值上百萬元的日本進口自動化設(shè)備，正不知疲倦地制造出一顆顆拇指大小、圓柱形的動力鋰離子電池(電芯)，一剎那，它們又一排排地出今朝自動傳送帶上，而從來料攪拌到最后的打包入庫，一顆動力鋰離子電池的加工，共要來料測試、涂布、模切、卷心入殼、注液、焊接頂蓋、抽氣、自放電探測等20多個工藝流程。
其中，來料攪拌第一環(huán)節(jié)尤為緊要。比克公司車間一名技術(shù)工人解析說，環(huán)境是不是足夠清潔，來料是不是合格，筆直影響到電池的質(zhì)量。
在車間之外，工作人員則正在緊張地為那些剛剛加工出來的電池打包，由幾輛惟有走進才能聽得見噪聲的叉車搬運，送往另一個車間進行組裝，一顆顆電池(電芯)組裝后，就變成了一個電池模組，若干個電池模組再組裝后，又變成了一個電池組。
組裝完成的電池組，將最后由比克公司運送到客戶手中。就像做心臟移植手術(shù)那樣，這些電池組又會被安置在江淮、東風、眾泰、華泰、海馬、獵豹汽車、北汽福田等車企加工的新能源汽車體內(nèi)，讓它們跑起來。
比克公司機器不停運轉(zhuǎn)之間，則是整個動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的快步飛奔。
比克公司供應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，目前它的深圳及鄭州基地均可實現(xiàn)日產(chǎn)達100萬只(顆)動力鋰離子電池。到2017年底，因為智能制造升級，它的整體產(chǎn)量將達到8GWh，而2016年，我國汽車動力鋰離子電池總產(chǎn)量則有30.8GWh。
公開數(shù)據(jù)顯示，2016年全國動力鋰離子電池市場份額中，比克公司排名第六，在它前面的五名分別為寧德時代、比亞迪、沃特瑪、國軒高科和力神，其中，寧德時代和比亞迪兩者總和則幾乎占了整個市場的半壁江山。
但與將來相比，目前國內(nèi)汽車動力鋰離子電池總產(chǎn)量仍有突進的空間，高工產(chǎn)研鋰電研究所則預(yù)測說，2020年我國汽車動力鋰離子電池產(chǎn)量將達到141GWh，這相當于將來3年，汽車動力鋰離子電池產(chǎn)量將翻近5倍。
有關(guān)將來的上升前景，比克公司給出的是年均復(fù)合上升率40%。而比亞迪在惠州、深圳坑梓的兩個動力鋰離子電池基地，到2020年，它的產(chǎn)量要從2016年的10GWh增3倍，變?yōu)?4GWh。剛剛挑戰(zhàn)比亞迪成功，晉升我國動力鋰離子電池行業(yè)一哥的寧德時代，2020年電池總產(chǎn)量則會達到50GWh。
不同路線與競爭對手
與電壓要求并不高的老年代步車、兩輪電動汽車，往往蓄電池就可滿足動力需求不同，汽車要更強的電力，新一代的動力鋰離子電池隨之出現(xiàn)，包括比克公司所加工的動力鋰離子電池在內(nèi)，它都屬于能量密度高、電壓高、重量輕、體積小的鋰離子電池，這也是目前國內(nèi)市場的主流動力鋰離子電池。
即便如此，僅在鋰離子電池序列，它也有四條細分路線，不僅鋰路線眾說紛紜，褒貶不一，鋰電之外，它也有潛在競爭對手不確定的威脅存在。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，以動力鋰離子電池所選用正極材料來區(qū)分，汽車動力鋰離子電池中的鋰離子電池，就分為磷酸鐵鋰離子電池、三元材料電池、鈷酸鋰離子電池和錳酸鋰離子電池四種，其我國內(nèi)又以磷酸鐵鋰離子電池和三元材料電池為主。
因涉足鋰離子電池行業(yè)較早，目前比克公司就擁有磷酸鐵鋰和三元材料兩條技術(shù)路線，早在2006年，它便在我國加工出第一顆磷酸鐵鋰離子電池，但目前，它所走的卻是三元材料路線。
相對來說，三元材料比磷酸鐵鋰的密度更高，靈活性更好。李丹說，10年前，我們就判斷三元材料是將來的技術(shù)路線了。到今朝，我們的三元材料電池能量密度已經(jīng)做到240Wh/kg(瓦時/公斤)。
據(jù)李丹解析，三元材料鋰離子電池能量密度方面優(yōu)點分明，且可以為汽車節(jié)省空間，它緊要供應(yīng)中高端乘用車，磷酸鐵鋰則首先用在大巴上，原由是大巴空間大，客車是它的市場。
另據(jù)我國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)，2016年我國加工的新能源汽車中，磷酸鐵鋰離子電池總配套量占比72.26%，其中72%供應(yīng)給純電動客車;三元電池總配套量占比22.91%，其中的73%供應(yīng)給純電動乘用車。
但到2017年，這一比例正在急速變化。我國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長劉彥龍表示，從2017年上半年的總量來看，三元材料電池占比已經(jīng)超過了磷酸鐵鋰離子電池，預(yù)計全年二者占比將相當。安全度上，三元材料電池優(yōu)于磷酸鐵鋰離子電池，公開統(tǒng)計顯示，從2011年至今，我國境內(nèi)至少發(fā)生過22起新能源車火災(zāi)事故，其中由磷酸鐵鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)高達20起，而由三元材料鋰離子電池引發(fā)的惟有2起。
比克公司最終選擇三元材料鋰離子電池路線，而動力鋰離子電池行業(yè)排名前兩位的寧德時代和比亞迪，選擇的仍是磷酸鐵鋰和三元材料同時發(fā)展。這也意味著，鋰動力鋰離子電池中的不同技術(shù)路線，仍將會持續(xù)存在。
鋰動力鋰離子電池不確定性的另一面，在于新技術(shù)的崛起。作為新興行業(yè)，鋰離子動力鋰離子電池行業(yè)的技術(shù)更新速度較快，且發(fā)展方向具有一定不確定性。寧德時代在其招股書上如是說。
何為新技術(shù)?被稱為鋰離子電池之父的古迪納夫，2017年即宣稱，固態(tài)電池有了新沖破，用固態(tài)傳導(dǎo)物質(zhì)取代易燃的液態(tài)電解液，將處理許多煩惱。
古迪納夫上述表態(tài)，對應(yīng)的是目前的鋰離子動力鋰離子電池均是液態(tài)的現(xiàn)狀。從技術(shù)上來講，固態(tài)電池不僅可以傳導(dǎo)更大電流，也會提升電池容量，封存也會變得更加容易，一旦它轉(zhuǎn)為實際使用，勢必對目前行業(yè)格局造成顛覆。
雖然尚未商業(yè)化，但這種顛覆目前看起來為時并不遠。日本豐田汽車公司即預(yù)計在2020年開始銷售固態(tài)電池汽車，無獨有偶，英國戴森公司也將推出固態(tài)電池汽車的日期定在了2020年。
不僅是固態(tài)電池，另一種新的電池技術(shù)，氫燃料動力鋰電池也已經(jīng)取得實質(zhì)性進展。2016年十月二十五日，由東方電氣集團與成都一家客車公司聯(lián)手打造的氫燃料動力鋰電池城市客車正式下線。這也是東方電氣集團首臺燃料動力鋰電池動力系統(tǒng)的城市客車。
氫燃料動力鋰電池的優(yōu)點在于，它不僅能量轉(zhuǎn)換效率高，并且只出現(xiàn)水和熱，對環(huán)境無污染。在2017年的一次相關(guān)論壇上，科技部部長萬鋼表示，氫能燃料動力鋰電池目前在壽命、可靠性、使用性能上基本達到車輛使用要求，我國已初步掌握了相關(guān)核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料動力鋰電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺。
比克已經(jīng)留意到了技術(shù)的變化。李丹說，我們一直在觀察和跟進。
潛在污染之憂
與鉛酸蓄電池等傳統(tǒng)電池相比，鋰動力鋰離子電池具有更好的電能優(yōu)點，同時它又不含鉛、鎘等對人類和環(huán)境具有重大危害的重金屬，被許多業(yè)內(nèi)人士津津樂道也在此，但這并不意味著它沒有潛在的環(huán)境污染威脅。
數(shù)據(jù)顯示，鋰動力鋰離子電池的污染威脅，在于它報廢之后的后端解決環(huán)節(jié)。倘若回收處置不當，它也極有可能重蹈當年鉛酸蓄電池覆轍，對環(huán)境造成嚴重污染。盡管鋰動力鋰離子電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，但從技術(shù)工藝上來講，除了鋰，它的電解液中，依然有鎳、鈷、錳等重金屬，電解液含氟有機物也有污染。此外，報廢之后，它仍有300~1000V不等的高壓，在回收、拆解、解決過程中操作不當，還是可能會有起火爆炸、重金屬污染、有機物廢氣排放等多種問題。
以鋰動力鋰離子電池電解液中的六氟磷酸鋰為例，它在空氣環(huán)境中容易水解出現(xiàn)五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì)，對人體、動植物有強烈腐蝕用途，因此要特別留意溶劑和六氟磷酸鋰的解決。
業(yè)內(nèi)人士表示，鋰離子電池在資源再生循環(huán)利用過程中，經(jīng)過熱解、粉碎等物理預(yù)解決和浸出、萃取等化學解決后，只能得到鎳、鈷、錳萃余液，要想進一步提純，非得引入大量的氨水來進行解決，如此一來，必然排出有害的含氨廢液。進一步，過量的含氨廢液排入水體，將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，造成水中生物大量死亡，而高濃度氨氮廢水被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽則對人類的健康造成極大的威脅。更為致命的是，動力鋰離子電池報廢高峰，也將在隨后幾年到來。
據(jù)我國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，到2020年，我國電動汽車動力鋰離子電池累計報廢量將達到12萬~17萬噸。而其他研究機構(gòu)預(yù)測的數(shù)據(jù)則更高，屆時報廢量將超過24.8萬噸，這約莫是2016年報廢量的20倍。包括李丹在內(nèi)的諸多業(yè)內(nèi)人士普遍認為，我國首批動力鋰離子電池將會在2018年前后出現(xiàn)大規(guī)模退役，在將來3到4年內(nèi)，動力鋰離子電池將會出現(xiàn)報廢潮。
數(shù)量非常大，而且動力鋰離子電池和一般的日用電池完全是兩個數(shù)量級的概念。國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛說。與相對環(huán)保的加工環(huán)節(jié)不同，后期一旦解決不好，有可能是一場新的環(huán)保災(zāi)難。
這也對鋰動力鋰離子電池的回收，提出了新挑戰(zhàn)。
問題何解?國內(nèi)最大、致力于動力鋰離子電池回收的廣東邦普循環(huán)科技有限公司副總裁余海軍說，要做好報廢電池的回收，在于做到從哪里來又回到哪里去，這也就是定向循環(huán)的模式。通過對廢舊新能源汽車拆解及電池回收再利用，在戒備廢舊電池污染土壤的同時，還能提升電池利用效率、創(chuàng)造新的利潤空間，降低新能源汽車的成本。動力鋰離子電池在資源再生循環(huán)利用過程中，可以再次得到國內(nèi)依靠進口的鎳、鈷、錳等稀缺原材料。
而面對2020年，業(yè)內(nèi)普遍所預(yù)計的，鈷、鎳、錳、鋰等金屬回收市場規(guī)模將超過上百億元的市場，類似于比克公司這樣的動力鋰離子電池制造公司也在行動。
以比克公司為例，它將計劃總投資2億元，建設(shè)占地3萬平方米的廢舊新能源汽車拆解及回收再利用項目，預(yù)計2017年項目建成并達到年綜合解決2萬輛報廢汽車及3萬噸動力鋰離子電池的能力。
余海軍表示，有序的動力鋰離子電池回收，前提條件是三碼合一，即電池編碼、汽車VI碼和回收編碼，將這些錄入國家平臺，才能保證電池報廢以后的流向可控。
但目前，我國采用的是加工者責任延伸制，大部分電池加工者加工的廢料、邊角料，都在誰加工，誰負責要求下，內(nèi)部解決完畢，而不必向外部披露信息。對此，余海軍提議，我國是不是可以借鑒國外的信息公開模式，將產(chǎn)業(yè)鏈上的所有環(huán)節(jié)涉及信息向社會公開，從而促使產(chǎn)業(yè)發(fā)展。王秉剛表示，國內(nèi)已經(jīng)制定政策和技術(shù)標準，全部為引導(dǎo)性或推薦性指揮文件，有關(guān)正規(guī)的動力鋰離子電池回收公司均有參考指揮用途，但有關(guān)非正規(guī)的貿(mào)易商來說很難起到約束用途，有關(guān)此，國家應(yīng)當出臺有足夠支撐力、約束力和強制力的法律法規(guī)。
