新能源汽車產業鏈的環境污染與治理

蘇 幸

（江蘇恒譽環保科技有限公司，江蘇 宿遷 223800）

目前，學界普遍將電動汽車認定為新能源汽車，新能源汽車產業鏈覆蓋了上游的鋰礦、鈷礦、稀土礦等產業，中游的發電、電池加工等產業，下游的車輛組裝、使用與回收等產業。雖然倡導與發展新能源汽車產業的目的是降低對傳統能源的利用，保護環境，建立資源節約和環境友好的新產業，但從其發展現狀看，電力供應依然更多地依賴火力發電，多種金屬開采、電池使用都會對環境造成一定危害，這顯然與發展新能源汽車的初衷背道而馳。因此，有必要梳理新能源汽車產業鏈帶來的環境污染并給出治理對策。

1 新能源汽車產業鏈概述

新能源汽車產業鏈的上游是為電動車輛提供原材料的供應商，主要是鋰、稀土、鈷、錳、石墨、六氟磷酸鋰、鐵等的開采企業，所涉及的國內公司包括天齊鋰業股份有限公司、多氟多新能源科技有限公司、贛鋒鋰業股份有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公司和浙江華友鈷業股份有限公司等。中游企業包括兩部分，一是電池、電機、電控三大系統的組裝，這也需要正負極材料、電解液、隔膜等零部件的提供與組裝，國內比較有實力的企業包括比亞迪股份有限公司、寧德時代新能源科技股份有限公司等。同時，中游產業應當涵蓋電力的生產與提供者，即各類發電企業和電網企業。下游產業則是電動汽車的組裝、銷售和售后回收等。目前，國內多數汽車廠商都有新能源汽車上市，特斯拉公司作為全球新能源汽車龍頭，也在上海建廠生產，比亞迪股份有限公司則是國內電動汽車的龍頭企業，同時也有蔚來、理想、哪吒等一眾“新勢力”參與。而售后充電、換電、電錘回收等則沒有形成明顯的頭部企業。2021年前三季度，國內新能源汽車銷售總量達到175.01 萬輛，增長勢頭明顯。

2 新能源汽車產業鏈的環境污染

分析認為，新能源汽車產業鏈在多個環節都存在一定的污染，危害人類的生存環境。

2.1 礦產開采層面

目前，新能源汽車鋰電池所使用的金屬鋰在開采過程中存在較大的污染，常見的鋰礦開采方式為露天開采和鹽湖鹵水提鋰。前者需要以挖洞的方式獲得鋰輝石，然后經過浮選法、磁選法、重介質法和手選法等提取其中的鋰金屬。后者則采用離子交換法、蒸發結晶法、煅燒浸出法、納濾膜分離法和溶劑萃取法等獲得最終的鋰金屬。上述每種方法都會對環境造成一定的污染。在鹽湖提鋰技術中，煅燒浸出噴霧干燥時有酸霧出現，而所使用的鹵水也會造成土地鹽堿化，破壞高原地區本就脆弱的生態環境。露天開采同樣會造成粉塵、礦渣的污染，更重要的是該采鋰方式需要利用大量水資源，其在使用后很難處理得絕對干凈，造成水資源的長久性污染。同樣地，鈷礦、錳礦以及稀土礦的開采也會造成一定的環境污染，且很多污染都是不可逆的。

2.2 電力供應層面

目前，新能源汽車使用的電能主要來自電網，其運營加大了發電企業的發電量，而為了提供穩定的供電，目前國內依然更多地依靠火力發電。火力發電消耗的是煤炭、石油、天然氣等傳統能源，會造成一定的空氣污染，這也是目前新能源汽車一直備受質疑的主要原因。雖然目前國家大力倡導風電和太陽能發電，但基于技術的障礙，這些不穩定的電能不能大規模并入電網，甚至出現棄電情況。即使是政策大力支持的光伏發電，其組件在生產和使用中也會造成一定的環境污染。由此可見，電力供應層面依然有資源浪費和污染存在。

2.3 電池與整車組裝層面

目前，電池與整車的組裝已經有了標準化流程，理論上可以做到污染可控，但在實踐中依然存在操作不當等原因造成的污染現象。在電池制作中，清洗正負極制漿設備和涂布設備可能造成污染，這類設備運行時使用正極負極材料、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和膠等物質，若控制不理想，則會造成含毒廢水泄漏。同樣地，整車組裝階段，把控不當也會造成一定的污染。

2.4 鋰電池回收層面

新能源汽車還處于迅速發展階段，早期上市的新能源汽車已經報廢或面臨報廢，而目前國內尚未形成穩定、可行的鋰電池安全回收機制。經組分分析，鋰電池污染是多方面且很嚴重的。其一，正負極集流體通常有一定的回收價值，沒有明顯毒性與污染性，但石墨組成的負極材料不有效處理，會帶來一定的污染。其二，常用的正極材料三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等含有鈷元素，存在一定毒性。其三，電解液通常包含有機溶劑和鋰鹽，前者包括碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、乙二醇二甲醚（DME）等，有弱毒性，而后者目前基本上都采用六氟磷酸鋰，遇水會產生氟化氫，有劇毒。其四，電池外殼有部分是塑料材質，隔膜材質通常是聚烯烴，而粘結劑則通常采用丁苯橡膠、聚偏氟乙烯、丙烯酸等，它們都可以視為白色污染物。

3 新能源汽車產業鏈環境污染的治理對策

新能源汽車產業鏈以推廣和應用清潔能源為目標，但其清潔性只體現在汽車的運營階段。一方面，其使用的電能最終要轉化為對傳統能源的消耗；另一方面，其儲能所用的電池在原材料采集、制造過程中都對環境有一定的污染，而電池報廢后的處理也有極大的污染風險。對此，應當針對新能源汽車產業鏈的環境風險現狀制定有效措施，同時應當進一步創新科技，通過其他思路開拓新能源。

3.1 提升采礦門檻，加大監督治理力度

鋰、鈷、鎳、稀土等礦產資源的開采中，一些小型企業和相關人員缺乏環保意識，環保投入不夠，甚至沒有任何投入，開采后容易造成環境污染。對此，應當提升礦產開采資質，提升采礦門檻，保留大型礦業企業的開采資質，保證其能夠采取符合環保標準的措施。對于非法開采、污染物亂排亂放的情況，要嚴厲監管和打擊，淘汰落后企業。

3.2 加大綠電發展力度，創新供電技術

一方面，要大力發展綠色電力。事實上，在碳中和等政策的引導下，我國一直倡導和支持發展綠色電力。綠色電力是指在發電過程中利用可再生資源，不對環境造成污染。目前，海上風電、潮汐能發電、水電、生物能發電、海水溫差發電等都是可行的方案。對于被大力倡導的太陽能，其綠色電力屬性一直被質疑，因為光伏組件在制造過程中存在污染環境的情況。未來應當創新光伏發電方式，更加環保地利用風電。另一方面，要創新供電技術，使得綠色電力能夠有效地并入穩定的供電系統，被消費者使用。目前，我國每年棄風限電量高居不下，造成較大的浪費，因此創新電網傳輸科技顯得尤為必要。

3.3 建立可追溯的電池回收處理機制

為使得鋰電池在報廢后能夠全面地環保化處理，要建立電池廠商和整車廠責任制的回收機制。目前，我國供乘用車使用的鋰電池提供模式有整車廠自產和第三方供應兩種，前者典型的是比亞迪股份有限公司，后者典型的是寧德時代新能源科技股份有限公司。無論是何種模式，電池生產者應當對電池整個使用壽命過程負責，并在其報廢后進行回收。因此，建議采用實物標簽和電子標簽相結合的機制，給所有出廠電池一個編號，并定期對電池使用情況進行統計。在大數據技術的加持下，電池狀態甚至能夠實時地獲取。如果電池需要報廢，則與廠家聯系，讓廠家遍布各地的網點上門回收，統一進行環保化處理。

3.4 探索其他新能源汽車產業模式

現有的鋰電池新能源汽車模式并不能很好地解決能源危機，而帶來的產業鏈也會對環境造成新的污染。當前，可從兩方面探索其他新能源汽車產業模式。一是研發更為環保的電池。應當探索其他環保型電池，以替代有毒性金屬。目前，一些企業已經提出鈉電池、鋁電池等方案，如果能夠商用，將會替換現階段廣泛采用的鋰電池。二是尋求其他能源轉換方式。除了將電力儲存并釋放來驅動汽車之外，還可以探索其他能源轉換方式。目前，業界最為知名的是氫能源，其基本原理是先利用其他能量將水分解出氫氣，然后液化的氫氣與氧氣反應釋放能量，由此驅動汽車，當然，它也能夠應用在其他場景。由此可見，該能源轉換模式的思路是將氫作為能量載體，實現一個場景中能量的生成、儲存，并在另一個場景中應用。和以鋰電池為核心的電動能源不同的是，氫能源可以在理論上實現零污染和零排放。對于通過風力、光照、水力和潮汐等綠色方式獲得的電能，可以就地實現對水的電解從而得到氫氣，在一定條件下儲存和運輸，最終通過氫燃料發動機驅動乘用車，或將其應用在其他場景。

4 結論

當前，新能源汽車產業鏈上游的礦產開采、中游的電力供應與電池組裝、下游的電池報廢回收等環節都存在環境污染風險。未來，要嚴格管控污染，推動科技創新，探索少污染甚至零污染的能源轉換模式。