我國新能源汽車動力電池回收體系的發(fā)展現(xiàn)狀及建議

王 斑 （上海交通大學 中美物流研究院，上海 200030）

0 引言

隨著石油能源問題的日益凸顯及世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護問題的重視，新能源汽車已經(jīng)逐漸成為世界汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。在我國，由于政策傾斜力度的增加、消費者環(huán)保意識的不斷增強、大型車企及新興企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域的布局加深，進一步推動了新能源汽車市場的快速發(fā)展。據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計，2017年全年新能源汽車累計生產(chǎn)79.4萬輛，銷售77.2萬輛，比上年同期分別增長53.8%和53.3%[2]。國家“十三五”規(guī)劃提出，到2020年實現(xiàn)當年新能源汽車產(chǎn)銷200萬輛以上，累計產(chǎn)銷超過500萬輛[3]。作為新能源汽車的關(guān)鍵部件和動力源，動力電池的需求進一步提升，產(chǎn)量也得到快速的增長。

根據(jù)相關(guān)文獻研究及整車企業(yè)通常采取的質(zhì)保方案，新能源汽車動力電池的使用壽命約為5～8年，容量低于70%～80%時必須更換[4]。自2012年新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展以來，首批動力電池即將迎來大規(guī)模退役和報廢，據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心估算，到2020年，新能源汽車動力電池的報廢量將達到12～17萬噸，由此將引發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境問題等諸多風險。回收動力電池任務(wù)緊迫且意義重大。首先，廢舊動力電池中含有大量的錳、鈷、鎳等重金屬元素，電解液中包含六氟磷酸鋰等高毒性物質(zhì)，處置不當將造成嚴重的環(huán)境污染[5]；其次，廢舊動力電池的規(guī)范、高效、資源化的回收利用能夠在一定程度上緩解動力電池產(chǎn)業(yè)鏈上游鈷、鎳、鋰等貴金屬價格上漲的壓力，目前我國的鈷、鋰等依靠進口，如果能夠?qū)崿F(xiàn)回收再制造再利用，將創(chuàng)造重要的經(jīng)濟價值[6]；第三，新能源汽車動力電池在退役時，雖然不再滿足新能源汽車的性能要求，但依然有約70%的容量，可以充分運用在儲能、分布式光伏發(fā)電、低速電動車等領(lǐng)域，即梯次利用[7]。依據(jù)廢舊動力電池的剩余容量和使用狀態(tài)，實現(xiàn)梯次利用與拆解回收的動態(tài)互補，可以更加充分、高效地解決廢舊動力電池的問題。

目前針對動力電池回收利用的研究主要集中在回收利用技術(shù)層面，及對回收動力電池的經(jīng)濟性和環(huán)境影響分析[8-10]。已有部分定性研究關(guān)注動力電池的回收利用模式，如姚海琳等結(jié)合我國實際，設(shè)計了基于生產(chǎn)者責任延伸制（EPR）的新能源汽車動力電池回收利用模式，并提出保障該模式運行的支撐性政策[11]；趙世佳等比較了美國、德國和日本的動力電池回收體系，分析了我國新能源汽車動力電池回收利用存在的問題，并提出了具體建議[12]。此外，有少量研究通過定量的方法分析動力電池閉環(huán)供應(yīng)鏈中的決策問題。Gu Huaying等綜合考慮了政府補貼和電池回收造成需求不確定的情況下，風險厭惡的電動汽車制造商的最優(yōu)生產(chǎn)策略[13]；Yanyan Tang等考慮了在政府獎懲機制下，分別建立了3種單回收渠道和3種雙競爭回收渠道模式的Stakelberg博弈模型，以社會總福利最大化為目標確定了最優(yōu)的回收模式，并探討了政府監(jiān)督成本、節(jié)能減排量等對參與者利潤和消費者剩余的影響[14]。

1 新能源汽車動力電池回收利用體系發(fā)展分析

1.1 國外回收利用體系發(fā)展分析

目前國外動力電池回收利用體系的發(fā)展已經(jīng)較為規(guī)范，其中美國、德國和日本處于領(lǐng)先水平。以美國和德國為代表的歐美系和日本在其原有法律體系、國民環(huán)保意識、回收渠道布局等的基礎(chǔ)上，形成了具有各自特點的回收利用體系。

在以美國和德國為代表的歐美廢舊動力電池回收體系中有兩個突出的特點，一是職能完善、覆蓋廣泛的行業(yè)協(xié)會在其中扮演重要的作用；二是健全的法律法規(guī)框架成為回收體系的根本支撐。

早在1991年，美國國內(nèi)的5大電池制造企業(yè)發(fā)起創(chuàng)建了便攜式充電電池協(xié)會（Portable Rechargeable Battery Association），主要負責美國境內(nèi)電池回收渠道的構(gòu)建、運營和維持，目前新能源汽車動力電池也已經(jīng)納入該協(xié)會的職責范疇之中，并逐步向加拿大地區(qū)覆蓋。該協(xié)會已經(jīng)構(gòu)建起了由4萬多零售機構(gòu)、3萬多社區(qū)回收處理點和350多家企業(yè)級回收中心所構(gòu)成的回收網(wǎng)絡(luò)。美國另一大行業(yè)協(xié)會美國國際電池協(xié)會所頒布的《電池產(chǎn)品管理法》，創(chuàng)立了電池回收押金制度，在此制度下消費者在購買電池產(chǎn)品的同時，向售出方支付一筆押金，待消費者將廢舊電池歸還并支付回收處置相關(guān)費用后，售出方將押金退還。依靠電池生產(chǎn)企業(yè)的資助、消費者付出的押金等相關(guān)費用，行業(yè)協(xié)會得以維持運營，并推動廢舊動力電池的進一步綜合利用。德國8大電池制造商聯(lián)同電子電器制造商協(xié)會聯(lián)合成立了GRS基金，電池生產(chǎn)企業(yè)按產(chǎn)量向該基金繳納服務(wù)費，同時共享回收網(wǎng)絡(luò)。

在法律法規(guī)方面，美國從聯(lián)邦、州政府和地方政府3個層面建立了完整的動力電池回收利用法律法規(guī)框架。聯(lián)邦層面的上層是兼具綱領(lǐng)性和可操作性的《國家環(huán)境政策法》，下層則分為“污染控制”和“資源保護”兩大法律體系，其中《含汞和充電電池管理法案》對廢舊電池的生產(chǎn)、回收、運輸、貯存等過程均提出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，明確了對違規(guī)操作的處罰規(guī)定。州政府層面，大部分州都通過價格機制引導零售商和消費者等參與廢舊電池回收工作，紐約州制定的《紐約州回收法》、加州制定的《可充電電池回收與再利用法案》對零售商無償回收廢舊電池做出了規(guī)定。在地方層面，大部分市政府也制定了相應(yīng)的回收利用法規(guī)。德國根據(jù)歐盟制定的《廢棄物框架指令》、《電池回收指令》、《報廢汽車指令》等法規(guī)的基礎(chǔ)上，制定了《循環(huán)經(jīng)濟法》、《電池回收法案》、《報廢汽車回收法案》等，規(guī)定電池生產(chǎn)者有義務(wù)加入電池回收系統(tǒng)或按法定標準自行建立回收系統(tǒng)，電池銷售者有義務(wù)無償收集廢電池，電池消費者有義務(wù)將廢電池送至法定回收點。

日本有較好的國民環(huán)保意識和廢棄物回收基礎(chǔ)，因此日本的回收利用體系最大的特點是對國民自愿努力有較大的依賴，日本電池制造商的銷售網(wǎng)點都具備面向消費者回收廢舊動力電池的窗口，借助銷售渠道的廣泛性形成較全面覆蓋的回收渠道，由電池生產(chǎn)商、零售商、汽車生產(chǎn)企業(yè)、消費者所構(gòu)成的回收網(wǎng)絡(luò)中，電池生產(chǎn)商可以免費從消費者手中回收廢舊電池，并移交至專業(yè)的電池回收企業(yè)進行綜合利用處理。同時日本鼓勵各大汽車生產(chǎn)企業(yè)對動力電池的回收利用進行商業(yè)模式和技術(shù)的研究，如使用退役的新能源汽車動力電池作為應(yīng)急電源等。

1.2 中國回收利用體系發(fā)展分析

目前我國尚沒有形成完善的回收體系，根據(jù)工信部等七部委印發(fā)的《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》的要求，新能源汽車動力電池回收利用體系如圖1所示。

圖1 動力電池回收體系

其中，廢舊動力電池的來源整體上可以劃分為3種：電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢舊動力電池、新能源汽車使用過程中產(chǎn)生的廢舊動力電池和梯次利用過程中產(chǎn)生的廢舊動力電池。電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢舊動力電池應(yīng)由電池生產(chǎn)企業(yè)負責回收并移交至回收服務(wù)網(wǎng)點；新能源汽車使用過程中產(chǎn)生的廢舊動力電池可以進一步劃分為3類，一類是隨車整體報廢的動力電池，這一類應(yīng)由專業(yè)的報廢汽車回收拆解企業(yè)負責將報廢汽車進行安全規(guī)范的拆解，并將拆解下來的廢舊動力電池移交至回收服務(wù)網(wǎng)點；另一類是維修、更換無法正常使用的動力電池，即整車不報廢，僅動力電池報廢，消費者通過4S店等售后服務(wù)機構(gòu)或電池租賃企業(yè)更換新的動力電池，而廢舊動力電池將由這些機構(gòu)負責移交至回收服務(wù)網(wǎng)點；第三類是梯次利用企業(yè)產(chǎn)生的廢舊動力電池，這一類電池不再符合梯次利用的要求，應(yīng)移交至再生利用企業(yè)，并由再生利用企業(yè)規(guī)范拆解，開展再生利用，其中不可利用殘余物，應(yīng)依據(jù)國家環(huán)保法規(guī)、政策及標準等有關(guān)規(guī)定進行環(huán)保無害化處置。

廢舊動力電池的回收利用體系可以大致分為兩個過程，第一個是回收過程，即廢舊動力電池通過各回收渠道和主體，如4S店、回收拆解企業(yè)等，移交至回收服務(wù)網(wǎng)點；第二個是綜合利用過程，回收上來的廢舊動力電池在回收服務(wù)網(wǎng)點完成檢測、篩選等流程后，具備梯次利用條件的廢舊動力電池將移交至梯次利用企業(yè)，不具備梯次利用條件或梯次利用后的廢舊動力電池，最終將統(tǒng)一流向再生利用企業(yè)，并通過再生利用形成再制造的電極材料，重新銷售給電池生產(chǎn)企業(yè)。

由上述分析可知，回收利用體系中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是回收服務(wù)網(wǎng)點，該網(wǎng)點起到樞紐和連接回收與利用兩個過程的關(guān)鍵作用。《辦法》中要求汽車生產(chǎn)企業(yè)在本企業(yè)新能源汽車銷售的行政區(qū)域（至少地級）內(nèi)，通過自建、共建、授權(quán)等方式建立。然而在實際操作中，依然存在回收服務(wù)網(wǎng)點的選址問題、建立方式選擇問題、共建或授權(quán)等方式中的權(quán)責劃分問題等一系列困難和挑戰(zhàn)。

目前新能源汽車行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)已經(jīng)嘗試通過自建廢舊電池處理生產(chǎn)線、并購和上下游合作等方式布局廢舊動力電池回收和綜合利用市場。參與方按其主營業(yè)務(wù)可大致分為4類，一是以格林美、光華科技為代表的第三方專業(yè)拆解機構(gòu)（對應(yīng)圖1中的再生利用企業(yè)）；二是以比亞迪為代表的整車企業(yè)（對應(yīng)圖1中的汽車生產(chǎn)企業(yè)）；三是以國軒高科、中航鋰電為代表的電池廠商（對應(yīng)圖1中的電池生產(chǎn)企業(yè)）；四是以華友鈷業(yè)等為代表的電池材料廠商。4類投資主體布局動力電池回收的情況如表1所示。

表1 國內(nèi)企業(yè)布局廢舊動力電池回收情況

2 中國新能源汽車動力電池回收利用體系存在的主要問題

一是回收利用體系尚未形成。這與動力電池回收行業(yè)所處的階段有關(guān)，目前絕大部分動力電池尚未退役，電池生產(chǎn)、汽車生產(chǎn)、梯次利用、再生利用等企業(yè)之間尚未建立起完善有效的合作機制，彼此之間的成本投入、權(quán)責劃分、運營模式等關(guān)鍵問題尚未在實踐中得到充分的驗證和完善，尤其是行業(yè)較高的熱度吸引了部分并不規(guī)范的投機者，進一步加劇了行業(yè)的無序競爭。同時，在政策和法規(guī)方面，仍有進一步細化和完善的空間。

二是激勵政策措施保障少。目前受限于回收利用的技術(shù)水平和規(guī)模制約，行業(yè)內(nèi)的相關(guān)公司大多數(shù)處于略微盈利甚至虧損的狀態(tài)中，經(jīng)濟性較差。相關(guān)的財稅激勵政策仍不健全，影響了行業(yè)內(nèi)公司主動開展回收和利用相關(guān)投入的積極性。

三是動力電池回收和利用的相關(guān)技術(shù)和工藝水平有待提高。目前行業(yè)內(nèi)的企業(yè)在梯次利用和再生利用等方面的技術(shù)儲備不足。按動力電池的生命周期來看，動力電池的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的生態(tài)設(shè)計問題、使用環(huán)節(jié)中的回收時點提示算法、梯次利用中的創(chuàng)新技術(shù)以及再生利用中的金屬高效提取等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)有待創(chuàng)新和突破。行業(yè)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)標準。

四是動力電池回收利用成本較高，盈利性較差。首先，對廢舊動力電池要進行余能檢測、分選等環(huán)節(jié)，需要前期較大的投入和技術(shù)儲備；其次，梯次利用后的再生回收過程需要經(jīng)過放電、安全拆解、粉碎、提取等多個環(huán)節(jié)，對于安全性要求較高，設(shè)備投入和人力成本居高不下，短時間內(nèi)難以形成規(guī)模優(yōu)勢；此外，由于動力電池技術(shù)的迭代和進步，不同車型的廢舊動力電池類型、結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)都有較大差異，增加了回收的復(fù)雜性和成本。

3 中國新能源汽車動力電池回收利用體系的發(fā)展建議

一是加快建立回收利用體系。以已出臺的有關(guān)政策為標準，推動汽車生產(chǎn)企業(yè)為主導加快建立回收渠道。確保回收服務(wù)網(wǎng)點的布局合理，運轉(zhuǎn)有效，生產(chǎn)者責任制度能夠得到落實。同時建立起市場化機制，借鑒發(fā)達國家成熟市場的經(jīng)驗，推動產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的建設(shè)和各類參與主體的合作共贏。同時充分宣傳和教育個體車主，引導其主動參與到回收環(huán)節(jié)中。

二是對動力電池實施全生命周期的溯源管理。充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化的手段，保證動力電池全生命周期的信息記錄，保證各環(huán)節(jié)主體能夠?qū)恿﹄姵氐幕厥绽们闆r進行監(jiān)測和管理。降低回收利用過程中的信息收集難度，提高安全性和準確性。

三是建立規(guī)范完整的行業(yè)標準體系。動力電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、連接方式、關(guān)鍵工藝等環(huán)節(jié)都對后續(xù)的回收利用產(chǎn)生重要的影響，應(yīng)建立起從生產(chǎn)到再生利用，覆蓋全生命周期的標準體系，推動發(fā)布關(guān)于梯次利用、拆解指導等標準。

四是營造創(chuàng)新發(fā)展的環(huán)境。利用補貼機制和優(yōu)惠政策提高參與企業(yè)和個體車主的積極性。鼓勵企業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)和商業(yè)模式上進行創(chuàng)新的研究和試點，并在試點中發(fā)現(xiàn)問題，解決并不斷的完善。鼓勵社會資本投資或設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金，扶持和培育創(chuàng)新企業(yè)的成長。

4 總結(jié)

推動新能源汽車動力電池的回收利用，是保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)，需要政府、行業(yè)、企業(yè)和車主等各方的廣泛參與和支持。隨著回收需求的逐漸爆發(fā)，政策的規(guī)范和行業(yè)龍頭的示范作用將使動力電池的回收更為科學和高效。

未來的研究方向可以從定量研究的角度，分析動力電池回收模式中的決策問題等。