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21年專注鋰電池定制

退役的電池應如何處理

鉅大LARGE  |  點擊量:944次  |  2019年06月10日  

隨著新能源車保有量越來越大,動力電池的需求量也在不斷攀升,數(shù)據(jù)顯示。我國新能源車動力電池總裝機量高達57.35GWh,其中在2018年就達到了32.86GWh,同比增長137%,占總裝機量的57.3%。

如果按照電池壽命8年來算,那首批大規(guī)模退役時間將會在2026年前后。另外,國內(nèi)有研究機構(gòu)也預計了今后幾年動力電池回收數(shù)量,2019年11萬噸、2022年42萬噸,動力電池的回收與利用可以用刻不容緩來形容。

既然退役的電池那么多,怎么處理好呢?

對于動力電池的回收與利用,目前較為主流的有兩種方法,一是再生利用(拆解電池提煉金屬和原料),二是梯級利用(二次或多次利用)。

1.再生利用

目前動力電池主要分三元鋰電以及磷酸鐵鋰兩種,它們都含有鈷、鎳、錳、鋰等重金屬,其中鈷和鎳更是我國較為稀缺的礦藏資源,不回收就浪費了。

一般來說,實際容量低于初始容量的30%便無法梯級利用,目前歐盟主要采用火法冶金-濕法分離提純、熱解-濕法提純、破碎-熱解-蒸餾-火法冶金這幾種工藝提取有用金屬,而國內(nèi)的鋰電池回收企業(yè)則普遍采用熱解-機械拆解、物理分選、濕法冶煉這幾種工藝進行回收處理。

而在回收率方面,因為動力電池的成分比例相當復雜,所以針對不同類型的電池也有相對應更高效的回收工藝,例如火法冶金回收鈷和鎳更高效(但鋰的回收不好),而濕法冶金則更有利于磷酸亞鐵鋰的回收。

(動力電池重金屬提純)

雖然動力電池再生利用有方法可循,但實際回收起來經(jīng)濟效益并沒有想象中的高。

據(jù)一份論文表示,目前1噸磷酸鐵鋰電池回收成本在8500元左右,而通過一系列工序提純金屬之后,所得市場價值僅9000元左右,基本沒什么利潤可言。

而三元鋰電方面,因為有鈷、鎳、錳等金屬,回收的效益會比磷酸鐵鋰更高,但因為鈷有毒性,操作不當容易造成二次污染甚至引起爆炸,因此對回收企業(yè)的設備、人員也有更高的要求,這也變相增加了回收成本,降低了經(jīng)濟效益。

不過話說回來,一臺電動車跑8年,很難做到容量損失70%以上,而對于這類退役動力電池而言,梯級利用明顯更適合。

2.梯級利用

所謂梯級利用就是把難以滿足汽車續(xù)航要求的動力電池用于低速電動車、電動工具、太陽能/風能儲能裝置等領(lǐng)域,TA們對動力電池的輸出功率、續(xù)航需求沒有汽車那么高,符合安全標準的退役汽車動力電池往往就能滿足使用需求。

(動力電池的多領(lǐng)域梯級利用)

*根據(jù)鋰電池容量劃分,100%~80%容量滿足汽車動力使用、80%~30%容量滿足梯級利用,30%以下進行再生利用(拆解)。

目前包括北汽新能源、長安等11家車企已經(jīng)和中國鐵塔達成合作,把退役動力電池用在通信基站的儲能設備當中。

(動力電池用在通訊基站的儲能設備當中)

雖然梯級利用無需把電池完全拆解,但因為電芯一致性難以保證,所以在實際應用中依然會遇到諸多問題,例如離散動力電池模組如何整合在一起、如何通過SOC、SOH、SOP等指標精確預測電池壽命等等。

除了技術(shù)層面存在難度之外,還需要考慮到經(jīng)濟效益。因為動力電池成本相當高昂(占到電動車總成本的三分一),這些退役電池用在儲能、照明等領(lǐng)域未免有點大材小用,甚至在某些領(lǐng)域用電池儲能(波谷充電)再輸出電能的成本比直接使用電網(wǎng)供電還高。

而此前特斯拉也通過研究,并公開表示動力電池的二次利用沒有多大經(jīng)濟效益。

既然再生利用、梯級利用經(jīng)濟效益都不高,那退役動力電池的回收就唯有靠政府推動。

退役動力電池回收,誰在做?

目前包括德國、日本、美國在內(nèi)的國家都制定了相應的法律法規(guī),督促電池生產(chǎn)企業(yè)、車企或是經(jīng)銷商回收退役電池。

舉個例子,德國《電池法》在2009年已經(jīng)生效,法規(guī)規(guī)定動力電池的生產(chǎn)、進口需要在政府登記,而經(jīng)銷商則要組織回收。與此同時德國環(huán)境部還資助了兩個動力電池回收項目(LiBRi項目和LithoRec項目),來促進德國退役動力電池的回收利用研究。

而在美國,聯(lián)邦政府制定了《含汞和可充電電池管理法案》,確定了生產(chǎn)者責任延伸制度,電池生產(chǎn)商負責組織回收退役電池。另外,美國很早就對退役動力電池梯級利用進行了研究,美國先進電池聯(lián)合會(USABC)和美國能源部分別在1996年和2002年資助了動力電池的回收利用研究。和美國一樣,日本《促進建立循環(huán)型社會基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進法》等法規(guī)體系也規(guī)定電池生產(chǎn)商自行回收退役動力電池,政府給予生產(chǎn)商相應的補助。

最后說說我國,2018年年初,七部委聯(lián)合印發(fā)《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,規(guī)定了車企承擔動力電池回收責任。而為了更高效地進行梯級利用,《暫行辦法》還要求電池生產(chǎn)企業(yè)采用標準統(tǒng)一、協(xié)議開放的易回收設計,還要向車企提供電池拆解、存儲技術(shù)信息,方便進行再生/梯級利用。

除了國家政策之外,各個地方也出臺更為細致的回收方案,例如深圳市提出,對汽車按照20元/kWh的標準計提動力電池回收處理資金,然后給予該金額的50%作為回收補貼。

既然政策出來了,車企、電池生產(chǎn)企業(yè)同樣要積極響應。

除了上文提及到長安、比亞迪、北汽新能源等多家車企已經(jīng)和中國鐵塔合作,實現(xiàn)梯級利用之外,電池生產(chǎn)企業(yè)也在積極響應,包括但不僅限于下面幾個例子:

北汽新能源、上汽、吉利聯(lián)合寧德時代布局回收業(yè)務。

比亞迪、三星聯(lián)合格林美公司成立了福建格林美再生資源有限公司。

比亞迪獲簽英國18MW、43MW、50MW集裝箱儲能項目。

比克電池已實現(xiàn)綜合處理2萬輛報廢汽車和3萬噸退役動力電池的回收能力。

大眾計劃在德國薩爾茨吉特建立一家電池回收工廠,2020年起每年接收近1200噸退役動力電池。

博世聯(lián)合寶馬集團,用退役電池建造大型光伏電站儲能系統(tǒng)。

奔馳與回收公司合作實施了Lunen項目,用退役電池建造電網(wǎng)儲能設施。

特斯拉CTO、聯(lián)合創(chuàng)始人之一Straubel成立了RedwoodMaterials新公司,主打全行業(yè)的電池回收(再生利用、非梯級利用)。

通用和ABB合作,利用雪佛蘭Volt沃藍達的退役電池組組建儲能系統(tǒng)。

日產(chǎn)和住友集團合資成立4REnergy公司,用聆風的退役電池作為商用、住宅的儲能設備。

……

截至目前,國內(nèi)已有393家車企,44家報廢汽車回收拆解企業(yè)、37家梯級利用/42家再生利用企業(yè)加入了新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺。無論在國內(nèi)還是歐美日等發(fā)達地區(qū),退役動力電池的回收利用產(chǎn)業(yè)鏈都在日益成熟。

電池成本將以15%的速度下降,到2025年電池成本將下降至50美元/千瓦時,屆時安全問題和電網(wǎng)融合問題將成為最關(guān)鍵的競爭要素?!拔磥恚谶h景的智能物聯(lián)操作系統(tǒng),電動汽車將成為綠色的移動智能終端,同清潔能源系統(tǒng)有機融合,為碎片化的可再生能源網(wǎng)絡提供動態(tài)平衡”。

從動力電池企業(yè)之間的競爭來看,于清教認為,如果不考慮差異化競爭,在補貼退坡之后,本土電池供應商的日子將更加艱難。適應智能網(wǎng)聯(lián)化的趨勢,將成為動力電池企業(yè)占據(jù)競爭主動權(quán)的舉措。

除了AESC與遠景集團的合作之外,值得注意的是,4月17日上海車展上,華為與寧德時代也簽訂了合作協(xié)議。雖然具體的合作內(nèi)容沒有透露,但經(jīng)濟觀察網(wǎng)記者從活動現(xiàn)場了解到的信息顯示,雙方極有可能在智能電池控制領(lǐng)域達成合作。此外,與遠景集團一樣,華為在光伏、儲能、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域也有所布局。

事實上,在今年的電動汽車百人會上,中國科學院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高就曾提到,在整車智能化方面,現(xiàn)在更多是在談駕駛智能化、共享出行,其實還有能源的智能化。全國政協(xié)副主席、中國科學技術(shù)協(xié)會主席萬鋼認為,在電動化、智能化的進程中,新能源汽車將逐步發(fā)展為移動儲能終端,實現(xiàn)與能源網(wǎng)的互聯(lián)互通,新能源汽車將推動能源消費變革,而能源生產(chǎn)的變革又將促進新能源汽車全運營周期的零排放。

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