我國動力鋰電池回收利用的緊迫性及對策建議

劉文婷 高宏

摘 要：隨著新能源汽車的快速發展，車用廢舊動力鋰電池的回收利用已成為業內關注的焦點。我國動力鋰電池回收產業發展空間巨大，但目前尚未形成規模化和規范化的回收利用體系，在安全性能、技術研發、回收網絡、政策法規等方面均存在短板。本文首先分析了我國動力鋰電池回收利用的緊迫性，其次重點闡述了電池回收利用領域發展現狀和存在的問題，最后提出了相應的對策建議。

關鍵詞：動力鋰電池；回收；梯級利用；安全性

中圖分類號：F206 文獻標識碼：A 文章編號：2095-7866 （2017） 06-026-006

工業經濟論壇 URL： http//www.iereview.com.cn DOI： 10.11970/j.issn.2095-7866.2017.06.004

引言

當前，我國已成為全球最大的動力電池生產國。特別是近年來，我國新能源汽車市場日益蓬勃發展。作為新能源汽車的“心臟”，動力鋰電池產業也在迅猛增長。面對日漸緊逼的首批新能源汽車動力電池退役潮，動力鋰電池回收利用市場正在形成，規范我國車用動力電池回收利用的相關政策也即將出臺，但如何處理好漸成規模的退役動力電池的回收利用，將是影響新能源汽車發展的重大課題[1-6]。

一、動力鋰電池回收利用的緊迫性

（一）我國動力鋰電池即將迎來“報廢潮”

近年來，在國家政策的引導和推動下，我國新能源汽車產業發展迅猛。2016年新能源汽車全年銷量為50.7萬輛，保有量已突破100萬輛，位居全球第一。2017年1-9月，新能源汽車產銷量分別為42.4萬輛和39.8萬輛，同比增長40.2%和37.7%。按照新能源汽車電池5-8年的使用年限計算，目前已經有部分新能源汽車面臨電池回收的問題。而且，據預測我國動力電池將在2020年前后進入報廢高峰，屆時，其報廢量將超過24.8萬噸，約為2016年報廢量的20倍。報廢電池如何處理已迫在眉睫。

（二）退役電池回收利用的經濟效益和社會效益顯著

我國動力電池以鋰電池為主，其退役后主要有梯次利用和拆解回收兩種方式。首先是梯次利用。動力鋰電池被淘汰后，可繼續用于新能源分布式發電站、路燈、通訊基站等儲能領域，也可用在電動場地車、游覽車等低速電動車上，具有很大的再利用價值。其次是拆解回收。一是環保效應顯著。報廢后的鋰電池正極材料、電解質若處理不當，將會對環境產生巨大污染。二是經濟效益高。一方面，可以緩解我國資源瓶頸。例如，我國重要的戰略金屬鈷元素，近年來進口依賴度高達95%，而且價格持續上升。當前60%-70%的鈷用于電池生產，以成熟的技術對其進行回收利用意義顯著。另一方面，經濟價值不容小覷。據估計，從廢棄電池中回收鈷、鎳、鋰、錳、鐵和鋁等多種金屬所創造的市場規模在2018年將超過53億元，2020年將超過100億元。

（三）退役電池在通信基站儲能梯次利用有望先行

近年來，我國對退役鋰電池的梯次利用展開了積極探索，建立了部分示范工程。特別在通信基站儲能領域，鋰電池已逐漸取代鉛酸電池，而磷酸鐵鋰電池以重量體積輕巧、超長壽命、可大電流快速充放電、耐高溫、綠色環保、使用場景受限小等優勢成為最佳選擇。磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池的比較如表1所示。例如，中國鐵塔股份有限公司擁有國內180萬座通訊基站，是最適合開展動力鋰電池遞次利用的企業之一。自2016年起該公司將純電動大巴退役下來的動力鋰電池，經過檢測、分選和重組后用于通信基站儲能，在經濟、環境效益等方面優勢明顯。

二、我國動力鋰電池回收利用面臨的主要問題與挑戰

（一）退役動力鋰電池的安全性難以保證

退役動力鋰電池的質量直接影響梯次利用的安全。一方面，鋰電池自身的安全性難以保證。鋰金屬化學特性活潑、易爆炸，在生產、運輸和使用過程中，電芯的內外部短路、環境溫度過高、機械外力濫用、過充電等都可能引發事故；此外廢舊動力鋰電池在回收、拆解、處理過程中操作不當，也極易起火爆炸。另一方面，廢棄動力鋰電池品質不高。盡管新能源汽車企業已建立監測平臺，但數據采集頻次過低、密度太小，不足以有效分析電池的衰減情況，再進行二次利用壽命預測時，準確度會有偏差，電池的一致性無法保障。而由大量退役電池單體組成的儲能系統遵循“木桶理論”，即最差的電池決定了整個儲能系統的性能，若將有問題的電池繼續用于通信基站，整個系統將面臨巨大的安全風險。

（二）技術難度造成梯次利用成本瓶頸

在通信基站領域，梯次利用電池的關鍵指標是成本和安全。然而，現階段動力鋰電池回收利用價格是儲能鋰電池價格的65%-85%，價格優勢不明顯。目前梯次利用主要有兩種方案。第一種方案是將退役動力鋰電池進行拆解電芯，集中篩選重新組成標準化模塊。但退役動力鋰電池的回收、運輸、電池測試、篩選和系統重組等環節技術難度大、工藝復雜，且人工成本高昂，使退役電池梯次利用的經濟意義蕩然無存。據報道，采用機械法和濕法回收廢舊磷酸鐵鋰電池，其回收處理1噸廢舊電池的成本為8540元，而再生材料的收益僅8110元，虧損430元。

第二種方案是在退役動力鋰電池基礎上直接改造使用，電池無需拆解，通過在電池的前端加裝相應的DC或者AC轉換器，再直接接入開關電源中作為備用電源使用。曾有測試數據顯示，某基站斷電之后仍堅持了20個小時，但此方案難以大規模推廣。一方面，現階段我國動力電池生產企業多達四五百家，電池的尺寸、接口、大小尚未實現標準化，給電池回收利用的便捷性、回收裝備開發等造成極大不便。另一方面，退役電池若要再利用到備用電源中，電池材料對雜質含量的控制、批次穩定性以及一致性的要求都非常高，很難形成規模化市場，導致成本居高不下。

（三）市場混亂，回收網絡體系不健全

一是無資質的小作坊充斥市場。當前，我國鋰電池回收市場長期處于散、亂、差狀態，90%以上的廢舊電池都流入了無資質的翻新小作坊。這些小作坊工藝設備落后，在回收后，僅對廢棄鋰電池進行簡單修復，甚至重新包裝后就流回二手市場。而一些損壞或報廢的鋰電池，則面臨無人回收的局面。二是回收網絡體系不健全。按照規定汽車生產企業應負責退役動力鋰電池的回收，但汽車生產商通常將責任上移至電池供應商，而電池生產企業又沒有全國性的回收網絡，導致現階段我國電池回收率不足3%。

（四）回收利用的法規體系亟待完善

一是現有的政策法規支撐力和約束力不足。當前，我國已出臺包括《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策》等30多項產業政策鼓勵動力電池的梯次利用，但這些均為引導性或推薦性指導文件，對于不法貿易商沒有任何約束力。二是責任主體不明確。電池生產商、整車企業、回收利用企業、消費者等相關主體責任不清，導致電池回收進程緩慢。數據顯示，2016年我國進入拆解程序的動力鋰電池不足1萬噸，超過八成的已回收電池仍滯留在汽車生產企業。三是缺乏有效的商業模式。在整個產業鏈環節中，如何盈利、收益怎樣分配、相關成本由誰承擔等問題亟待解決。例如，高昂的回收費用由誰支付成難題。格林美、邦普循環科技、超威集團等專業電池回收企業數量少，規模小，且利潤微薄甚至長期處于虧損窘境，而主機廠、電池廠、拆解廠也都未找到合適的運營模式。四是缺乏復合型人才。動力鋰電池的回收處理過程涉及物理、化學、材料、工程等多個交叉學科，需要從事人員有相當豐富的知識儲備，然而我國復合型人才稀缺。

三、對策建議

（一）退役電池梯次利用必須把安全性置于首位

一是提高鋰電池本質安全水平。加快安全設計、安全制造和安全使用的整體研究工作，引入成熟的易燃易爆產品防護手段，提高現場失效和濫用條件下鋰電池的本質安全水平。二是加強安全檢測評估工作。相關研究機構應盡快建立安全測試平臺，加強對電池組件進行過充、熱箱、針刺、擠壓、溫度沖擊、外部短路、跌落等各項試驗研究，提高成品的安全性能。三是加強電池全生命周期的監控。建立大數據追溯平臺，實現電池全生命周期信息記錄，為安全再利用提供評估依據。

（二）支持在通信基站儲能率先開展鋰電池梯次利用

一是抓住動力鋰電池梯次利用時機，降低使用成本。支持骨干企業、科研院所盡快開展動力鋰電池在通信基站的梯次利用，引導企業研發適用于高倍率充放電循環、高低溫、惡劣環境和低維護等條件下使用的鋰電池產品，努力提高性能、降低成本。二是關注5G發展新動態。鋰電池儲能希望在國內通信基站市場有所作為，數量多且體積小、布局靈活、功耗小的5G通信基站后備電源應成為未來發展重點方向，中小型數據中心也將成為通信基站鋰電池應用新領地。三是淘汰落后工藝裝備和產品，使動力鋰電池回收材料和再利用電池具有經濟可行性和安全性。

（三）培育鋰電池回收利用市場良性發展

一是提高準入門檻。建議從建廠規模、設備產能、安全環保系數等方面提高電池回收企業的準入門檻。強化資質管理，堅決淘汰和取締尚無資質憑證的企業。二是建立可全程監控的良性回收體系。利用互聯網、大數據、物聯網，開展信息采集、數據分析、流向監測等，防止小商販的局部拆解，實現動力鋰電池的全部完整回收。三是布局回收網點建設。鼓勵汽車生產企業、電池生產企業、回收拆解企業與綜合利用企業等通過多種形式，合作共建、共用廢舊動力鋰電池回收利用網絡。四是大力發展具有回收專業水平的企業。扶持和培育龍頭企業，發揮企業的示范和帶動作用，同時也要防范企業借環保的旗號騙取優惠政策的違法行為。

（四）完善動力鋰電池回收利用政策措施

一是細化政策，強化落實。如制定和實施獎懲措施，對梯次利用和回收企業按照電池套數、容量等進行補貼或稅收優惠，對違反法律規定的企業進行嚴厲的懲罰；借鑒國外成功經驗，如歐盟實行生產者承擔回收費用的強制回收制度、美國采取附加環境費等方式落實“延伸生產者責任”制度。二是整合資源，建立共贏的商業模式。各利益相關方的協作與分享是趨勢，聯盟合作優于單打獨斗。如比亞迪與格林美合作構建“材料再造-電池再造-新能源汽車制造-動力電池回收”的循環體系。三是通過完善鋰電池標準體系促進電池回收規模化發展。對動力鋰電池的結構設計、連接方式、工藝技術、集成安裝等標準進行研究，從動力電池分類、電池的成分等方面建立統一的標準和體系，為鋰電池回收利用的規范化和規模化發展奠定基礎。

參考文獻

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