廢舊汽車電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索

李躍鵬，雷舒雅

(1.成都大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.成都大學(xué)法學(xué)院，四川 成都 610106)

0 引言

隨著新能源汽車被確定為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，成都制定了一系列促進(jìn)地方新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)，主要針對(duì)提高新能源汽車市場(chǎng)應(yīng)用相關(guān)政策，電動(dòng)汽車相關(guān)配套設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)等，這些政策有效的促進(jìn)了成都新能源汽車銷量增加和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。截至2020年底，成都新能源汽車保有量約9.3萬輛，相比上年增長(zhǎng)了15%。新能源汽車經(jīng)過5～6年推廣普及，越來越多的動(dòng)力電池陸續(xù)進(jìn)入報(bào)廢期，如成都截至2020年底就有過萬噸電池進(jìn)入報(bào)廢期。鋰電池作為電動(dòng)汽車主要能量載體，其具有毒性和致癌性，如果對(duì)電池不規(guī)范和惡意處理，會(huì)對(duì)生產(chǎn)生活的環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，新能源汽車廢舊電池含有銅、鈷、鋰都具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，回收不當(dāng)也是資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。動(dòng)力廢舊電池的回收主要通過梯級(jí)和再生利用兩種手段，但通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，成都區(qū)域?qū)τ趶U舊電池的回收體系和網(wǎng)絡(luò)還不健全，需要通過多元渠道建立和完善回收體系。同時(shí)，新能源動(dòng)力電池的回收各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，低技術(shù)含量回收處理方式，不僅無法為企業(yè)帶來效益，反而可能虧損，危害環(huán)境安全。如何有效地回收利用好新能源汽車電池，如何加大新能源汽車電池回收技術(shù)的研發(fā)力度，如何提高電池回收企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，不僅對(duì)環(huán)境保護(hù)、電動(dòng)汽車、電池回收技術(shù)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用，而且有利于區(qū)域環(huán)境的持續(xù)健康發(fā)展，也對(duì)新時(shí)代下人類社會(huì)和生態(tài)協(xié)同發(fā)展有著重要的意義。

1 汽車電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車自2014年進(jìn)入急速增長(zhǎng)階段，按照乘用車電池5～6年使用壽命測(cè)算，2014年產(chǎn)乘用車用動(dòng)力電池將在今年開始批量進(jìn)入報(bào)廢期；此外，經(jīng)歷2014—2015連續(xù)兩年超高速增長(zhǎng)基數(shù)較高的商用車用動(dòng)力電池也將在今年批量進(jìn)入報(bào)廢狀態(tài)，并且由于商用車搭載電池容量更高，其報(bào)廢量預(yù)計(jì)相比乘用車更為可觀。根據(jù)專家測(cè)算，2018年動(dòng)力電池回收為“電池正極材料前驅(qū)體”原材料的市場(chǎng)達(dá)17億元，至2023年有望達(dá)到205億元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到65%。雖然目前由于前期基數(shù)較低，回收市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小，但隨著新能源汽車市場(chǎng)確定性的持續(xù)高增長(zhǎng)，動(dòng)力電池回收市場(chǎng)也將隨之逐漸爆發(fā)。然而，相比新能源汽車的增長(zhǎng)的爆發(fā)趨勢(shì)，動(dòng)力電池回收行業(yè)卻也迎來了新的挑戰(zhàn)，相對(duì)落后的回收策略也讓整個(gè)動(dòng)力電池回收市場(chǎng)岌岌可危。

歐美國(guó)家對(duì)動(dòng)力電池的回收與利用研究起步較早，特別是在動(dòng)力電池的梯級(jí)利用和再回收利用上，通過技術(shù)和商業(yè)的運(yùn)作，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效應(yīng)。2010年加州大學(xué)開展了包括電池再次利用具體的性能要求、家庭低能耗設(shè)備的產(chǎn)品研發(fā)、電池綜合價(jià)值的方法體系等研究[1]。研究應(yīng)用全新電池作為參照，對(duì)鈦酸鋰、磷酸鐵鋰和三元體系電池模塊開展研究，應(yīng)用全新的實(shí)驗(yàn)方案和算法體系，對(duì)電池開展綜合價(jià)值評(píng)價(jià)，研究動(dòng)力電池最優(yōu)壽命評(píng)估辦法[2]。

2 電池回收產(chǎn)業(yè)的前景

2.1 電池回收的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

將廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行資源化處理，可以提取有價(jià)金屬(鋰、錳、鋁、銅、鐵等)，這些有價(jià)金屬可帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。廢舊動(dòng)力電池電漿中的鎳、鈷、鋰純度相比起礦石和礦物鹽中提取的原料純度會(huì)高出許多，這也是廢舊動(dòng)力電池拆解利用市場(chǎng)獲利的根本原因。廢舊電池體量越來越大，為電池回收和其他原材料生產(chǎn)企業(yè)提供了源源不斷的資源庫。廢舊動(dòng)力電池的回收處理技術(shù)的提升和成本的降低，勢(shì)必帶來更大的機(jī)遇，具備核心優(yōu)勢(shì)的廢舊動(dòng)力電池回收企業(yè)才可能是最后的贏家。未來隨著新能源乘用車市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，三元材料鋰動(dòng)力電池覆蓋率的進(jìn)一步提升，也將促使電池生產(chǎn)的各種原材料飛速增長(zhǎng)，電池所需的鈷、鎳等貴金屬也將持續(xù)高價(jià)位，從而突顯出廢舊電池回收的巨大經(jīng)濟(jì)效益。2018年超過53億元、2020年超過100億元、2023年廢舊動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)將達(dá)250億元[3]，如圖1所示。

圖1 廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模統(tǒng)計(jì)

2.2 電池回收的社會(huì)效應(yīng)

廢舊動(dòng)力電池作為一種高危廢棄物，如若處理不當(dāng)，不僅會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，而且會(huì)給人和動(dòng)植物的健康帶來嚴(yán)重的傷害[4]。近年來，我國(guó)提出了“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo)，促使我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的加速轉(zhuǎn)型，在傳統(tǒng)汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)變的過程中，對(duì)電池的儲(chǔ)能設(shè)計(jì)和長(zhǎng)效循環(huán)利用的要求也就越來越高。對(duì)廢舊動(dòng)力電池的持續(xù)有效回收和利用體系的構(gòu)建，是環(huán)境友好型、節(jié)約型社會(huì)的重要方面，也是加快推進(jìn)我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要體現(xiàn)。成都若在電池回收領(lǐng)域取得突破性發(fā)展，將在構(gòu)建川渝協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。

3 動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題

電池技術(shù)的是當(dāng)今世界各種重點(diǎn)研究和突破的領(lǐng)域，在車輛電動(dòng)化趨勢(shì)的國(guó)際共識(shí)下，電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破不僅關(guān)系到國(guó)家科技事業(yè)的發(fā)展，也是地球環(huán)境保護(hù)的重要方面?？茖W(xué)家們一致致力于研究出儲(chǔ)能更高、充電更快、體積更小、成本低廉、安全可靠的電池技術(shù)。我國(guó)不斷出臺(tái)相關(guān)推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展、電池技術(shù)研究、電池梯級(jí)利用以及回收等相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。成都也根據(jù)自己的區(qū)域特點(diǎn)制定2020—2022年電池回收利用回收試點(diǎn)方案，著力助推成都市動(dòng)力電池回收體系的建立，開展電池回收環(huán)保宣傳等措施和實(shí)施方案，鼓勵(lì)和試點(diǎn)企業(yè)開展電池回收相關(guān)服務(wù)，這些相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策對(duì)電池回收產(chǎn)業(yè)提出完整和可行的實(shí)施方案，對(duì)電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著巨大的促進(jìn)作用，但仍然面臨諸多發(fā)展問題。

3.1 電池回收體系不健全

廢舊電池的回收是一套系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)體系，回收體系中需要技術(shù)性、市場(chǎng)性、政策性的環(huán)境輔助和規(guī)范。完備的廢舊動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)鏈涉及動(dòng)力電池研發(fā)、動(dòng)力電池及汽車制造、汽車銷售與服務(wù)、動(dòng)力電池更換回收、廢舊動(dòng)力電池運(yùn)輸、廢舊動(dòng)力電池評(píng)價(jià)、廢舊動(dòng)力電池二次使用、再生處理等。盡管廢舊電池回收體系還有待完善，相關(guān)的技術(shù)也需要加快發(fā)展和市場(chǎng)推廣[5-6]。據(jù)調(diào)研，成都區(qū)域企業(yè)的廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò)不健全，需要通過政策引導(dǎo)電池回收產(chǎn)業(yè)鏈的建立和完善，包括電池回收、運(yùn)輸、處理、市場(chǎng)推廣等具體環(huán)節(jié)。電池回收體系中要求有成熟的終端回收企業(yè)、專業(yè)的物流運(yùn)輸途徑、完善的電池回收處理技術(shù)、完備的再銷售市場(chǎng)體系。這些環(huán)節(jié)的建立才能夠真正促進(jìn)新能源電池回收產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

3.2 電池回收技術(shù)不成熟

成都新能源動(dòng)力電池的回收各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，低技術(shù)含量回收處理方式，不僅無法為企業(yè)帶來效益，反而可能虧損，危害環(huán)境安全。如何有效回收利用好新能源汽車電池，如何加大新能源汽車電池回收技術(shù)的研發(fā)力度，如何提高電池回收企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，既對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，也對(duì)新能源汽車的發(fā)展和電池回收企業(yè)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。

3.3 監(jiān)管和激勵(lì)機(jī)制有待加強(qiáng)

國(guó)家及地方政府已明文規(guī)定了退役動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)鏈各主體的相關(guān)責(zé)任，但由于獎(jiǎng)罰制度不完善，且監(jiān)管手段缺乏，導(dǎo)致目前各相關(guān)主體對(duì)政策執(zhí)行不到位。因?qū)ν艘蹌?dòng)力電池回收行政監(jiān)管力度相對(duì)欠缺，雖然制定了相關(guān)的回收法規(guī)制度，但是對(duì)于違規(guī)的行為處罰尚無明確定論，導(dǎo)致相當(dāng)一部分退役動(dòng)力電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)收集、定向流動(dòng)、專業(yè)化回收，形成了個(gè)體粗放回收模式。電池回收需要較高的技術(shù)水平作為支撐，也需要更多較大的市場(chǎng)規(guī)模支撐回收的經(jīng)濟(jì)效益，受到規(guī)模和技術(shù)水平的限制，目前回收金屬和高附加值的成分比較低，經(jīng)濟(jì)性不足，需要有更多的財(cái)稅激勵(lì)措施[7]。國(guó)內(nèi)還沒有出臺(tái)對(duì)新能源汽車退役動(dòng)力電池回收的激勵(lì)政策和補(bǔ)貼機(jī)制，企業(yè)見在回收方面無利可圖，自然而然就沒有興趣去對(duì)廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行有效的回收。

4 成都汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策

4.1 發(fā)展多元化回收技術(shù)及體系

如果汽車電池容量不足額定值的80%，則電池可以進(jìn)入報(bào)廢程序但仍可進(jìn)行梯次利用，用于低速車或其他儲(chǔ)能設(shè)備。目前，部分廢舊動(dòng)力電池被粗放制成小型充電設(shè)備，或造假處理為新電池，甚至粗放提取貴金屬，帶來安全和環(huán)境雙重隱患。六氟磷酸鋰作為汽車動(dòng)力電池的主要成分，極容易水解產(chǎn)生氟化氫、五氟化磷等劇毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境具有非常大的危害[8]。相對(duì)于磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池中一些稀有金屬含量高，再生利用效益較高，小作坊傾向于回收三元鋰電池，但其對(duì)三元鋰電池的處理令人擔(dān)憂。廢舊動(dòng)力電池需要良好的工藝技術(shù)支撐，不同的工業(yè)技術(shù)會(huì)造成不同回收效果，也直接影響到對(duì)環(huán)境的保護(hù)。據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)大多采用濕法冶金工藝，三元鋰電池全組回收率低于44%，鐵鋰電池全組回收率低于28%，同時(shí)結(jié)合破碎分選等其他工藝，兩種電池全組回收率可以達(dá)到90%以上。

實(shí)施動(dòng)力電池身份識(shí)別，建設(shè)電池回收處理信息平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)開展動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)采集、分析、流向追蹤監(jiān)測(cè)[9]。鼓勵(lì)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、銷售商、回收處理企業(yè)深化合作，搭建網(wǎng)絡(luò)回收平臺(tái)，完善逆向物流、以舊換新等線下回收模式，促進(jìn)多渠道回收體系發(fā)展。

4.2 創(chuàng)新完善產(chǎn)業(yè)監(jiān)管和扶持政策

成都電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，政府可加快制訂動(dòng)力電池領(lǐng)域生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度方案，明確動(dòng)力電池全壽命周期各環(huán)節(jié)(包括生產(chǎn)、使用、回收、梯次利用、拆解等)的責(zé)任主體以及責(zé)任劃分，尤其是動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)和新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)的責(zé)任劃分。對(duì)渠道暢通、網(wǎng)絡(luò)健全、技術(shù)成熟、設(shè)施完備、綠色環(huán)保、技術(shù)含量高，并取得相關(guān)廢舊機(jī)動(dòng)車拆解資質(zhì)的企業(yè)，俱在行業(yè)具有標(biāo)桿示范作用，給予廢舊電池回收企業(yè)的試點(diǎn)資質(zhì)，給予企業(yè)資金、稅收、政策等方面優(yōu)惠扶持。

4.3 加強(qiáng)科研人才培養(yǎng)和資金投入

汽車廢舊電池的回收技術(shù)與新能源汽車的技術(shù)息息相關(guān)，因此在電池回收技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也需要新能源汽車及電池技術(shù)的發(fā)展，包括對(duì)電池的儲(chǔ)電能力、快充能力、安全環(huán)保長(zhǎng)效等多方面技術(shù)研發(fā)，這些新技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新就需要人才和研發(fā)的進(jìn)一步投入。建議新能源電池生產(chǎn)廠家、相關(guān)科研院所應(yīng)撥付更多資金用于技術(shù)創(chuàng)新，保證新能源電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。政府可成立專門基金項(xiàng)目，用于支持新能源電池、材料、能源等技術(shù)研發(fā)[10]。成都已經(jīng)建立起一系列的高新科技園區(qū)，也擁有國(guó)內(nèi)外大型汽車廠商的產(chǎn)業(yè)基地，有良好的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心，在建立廢舊電池回收和利用體系上，充分利用互聯(lián)網(wǎng)以及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)能夠取得更長(zhǎng)足的發(fā)展。成都的相關(guān)高校應(yīng)針對(duì)新能源電池開設(shè)專門專業(yè)，為國(guó)家培養(yǎng)出更多優(yōu)秀新能源電池研發(fā)人才。新能源電池生產(chǎn)廠家應(yīng)注重科研人才培養(yǎng)，加強(qiáng)培訓(xùn)；必要時(shí)可選派部分優(yōu)秀科研人才到國(guó)外新能源電池生產(chǎn)廠家進(jìn)行參觀訪問，增加見識(shí)，提升自身研發(fā)能力，促進(jìn)成都電池回收產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展是成都經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展新的著力點(diǎn)，盡管成都電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有待完善，但是通過技術(shù)和體系的創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)政策的完善、以及研發(fā)投入的加大等措施，是能夠有效推進(jìn)成都電池回收產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步融合發(fā)展，進(jìn)而加快成都在電池回收技術(shù)以及新能源汽車技術(shù)的發(fā)展步伐。