車用動力電池梯次利用GB/T 34015系列標準解讀

王彩娟,朱相歡,秦劍峰,陳 波

(1.中華人民共和國吳江海關,江蘇 蘇州 215200; 2.蘇州市吳江區檢驗檢測中心,江蘇 蘇州 215200)

目前,歐洲、美國和日本等發達國家沒有專門針對新能源汽車動力電池回收利用的法律法規,但在廢舊電池的整體回收方面有相對完善的法律法規[1]。

2020年12月10日,歐盟委員會發布了新電池法規提案2020/353(COD),定于2022年1月1日起實施,逐步替代現行電池指令(2006/66/EC),除部分條款外,現行電池指令將從2023年7月1日起失效。法律等級也將由“指令”變為“法規”,將更大程度地確保投放歐盟市場的所有電池在整個生命周期中可持續、高性能、高安全,這也體現在對廢舊電池的收集、處理和回收上。新法規規定了便攜式廢舊電池收集率的要求:到2023年12月31日,45%;到2025年12月31日,65%;到2030年12月31日,70%。針對廢舊電池的回收利用,美國主要從聯、邦、州等3個層級立法,形成了一套完善的電池回收管理法律制度體系,立法主要針對鎘鎳電池、小型密封鉛酸電池、含汞電池以及其他所有類型的電池[1]。日本汽車回收利用法中規定,報廢汽車回收拆解企業有義務拆卸電池,并已形成以《循環型社會形成推進法》和《資源有效利用促進法》為基本框架的法律體系。這些法律,涵蓋了產品的生產、消費、使用、回收和處置等各個階段[1]。

在政策扶持和市場需求的影響下,近10年,我國新能源汽車行業發展迅猛。但同時由于鋰離子動力電池的使用壽命有限,早期投入使用的新能源汽車動力電池將陸續進入“報廢期”。我國新能源汽車用動力電池的第一次"退役潮"即將到來。我國已于2016年發布《生產者責任延伸制度推行方案》[2],要求建立電動汽車動力電池回收利用體系。我國車用動力電池回收利用系列標準GB/T 34015《車用動力電池回收利用梯次利用》[3-6],涵蓋了電池余能檢測、拆卸要求、梯次利用要求、產品標識、利用設計指南和剩余壽命評估等多個標準,其中部分標準已陸續發布。

本文作者對已發布的4個GB/T 34015標準進行解讀,以幫助相關企業及時了解車用動力電池回收梯次利用對回收對象、設施、人員、場地和產品標識等方面的要求,以便相關企業為后續車用動力電池回收利用做好準備。

1 我國動力電池回收利用的要求

1.1 政策法規

自2018年以來,動力電池回收利用規范性政策法規的頒布實施進入快車道,如表1所示。2020年出臺的規范性政策,針對原有規范性政策進行了補充,根據產業發展現狀,完善了梯次利用管理等相關內容;另一方面,對原有規范性政策進行了修訂和細化,使規范要求能夠響應產業規范化發展的需要,促進回收企業進行規范化建設及運營[7]。

表1 2018年以來我國動力電池回收利用相關政策法規[7]Table 1 Policies and regulations related to power battery recycling in China since 2018[7]

續表1

1.2 標準

目前,我國車用電池回收國家標準,按再生利用、管理規范和梯次利用,可分為3大標準系列[8]。

GB/T 33598《車用動力電池回收利用再生利用》系列標準,分為4個部分:第1部分——拆解規范,第2部分——材料回收要求,第3部分——放電技術規范,第4部分——回收處理報告編制規范。

GB/T 38698《車用動力電池回收利用管理規范》系列標準,分為4個部分:第1部分——包裝運輸,第2部分——回收服務網點建議,第3部分——裝卸搬運,第4部分——存儲。

GB/T 34015《車用動力電池回收利用梯次利用》系列標準,分為6個部分:第1部分——余能檢測,第2部分——拆卸要求,第3部分——梯次利用要求,第4部分——梯次利用產品標識,第5部分——可梯次利用設計指南,第6部分——剩余壽命評估規范。

GB/T 34015前4個部分的標準都已發布,各標準的制訂目的、發布和實施時間如表2所示。

表2 GB/T 34015梯次利用系列標準Table 2 The series standard GB/T 34015 of echelon use

2 標準解讀

2.1 GB/T 34015—2017和GB/T 34015.2—2020

GB/T 34015—2017規定參照GB/T 31486—2015《電動汽車動力蓄電池電性能及試驗方法》[9],分別進行單體和模塊電池室溫、低溫和高溫放電容量測試,實現對車用廢舊鋰離子動力電池和金屬氫化物鎳動力電池單體、模塊的余能檢測(詳見表3)。GB/T 34015—2017沒有規定具體的回收流程,而是規定了需要回收的單體或模塊電池的剩余容量測試方法,是梯次利用前期樣品的篩選標準。

表3 標準GB/T 34015—2017測試的要求Table 3 Test requirements for standard GB/T 34015—2017

GB/T 34015.2—2020為電池樣品拆解規范,規定了電池包或模塊拆卸過程中場地、設施、人員及作業要求(詳見表4)等。拆解規范實際上就是電池進入回收流程的“樣品制備”標準。

表4 標準GB/T 34015.2—2020的要求Table 4 Requirements for standard GB/T 34015.2—2020

廢舊動力電池拆解的作業程序應嚴格遵循安全、環保和資源循環利用三原則。動力電池屬帶電設備,易起火爆炸;動力電池包組屬重物,拆解過程需要進行切割。這些特點,使得拆解過程存在一定的危險性,因此,拆解的作業程序應遵循安全原則。動力電池中含有重金屬、冷卻液和電解液等有毒有害的有機物質,處理不慎就會造成環境污染,因此,拆解的作業程序應遵循環保原則。廢舊動力電池中含有大量有價金屬元素,經物理拆解,再經化學回收,可進行再生利用,因此,拆解的作業程序應遵循資源循環利用原則[10]。

2.2 GB/T 34015.3—2021

標準GB/T 34015—2017和GB/T 34015.2—2020,均是梯次利用產品材料準備階段的要求,未延展至梯次利用實際操作層面。GB/T 34015.3—2021則是在這兩個標準的基礎上,規定了車用動力電池梯次利用實際操作的要求,包括總體要求、外觀及性能要求和梯次利用產品一般要求,適用于退役車用鋰離子動力電池單體、模塊和電池包或系統的梯次利用,退役車用鎳氫動力電池單體、模塊和電池包或系統的梯次利用參照執行。

總體要求即對產品生產“前、中、后”全生命周期的要求:一般要求為產品生產前的信息獲得和生產后的管理要求,特別提出梯次利用產品生產企業應承擔梯次利用產品的售后、回收等相關責任;梯次利用產品報廢后,應交由符合國家法律法規要求的再生利用企業進行回收處理,不應隨意丟棄處理。企業要求規定,梯次利用產品生產企業必須對被利用電池充分溯源,并進行有效評估。基本信息檢查與登記要求為電池原有生產信息、使用信息和基本參數的登記要求。

外觀及性能要求為進入梯次利用后的電池相關性能要求,包括外觀要求、余能要求、循環壽命要求、安全性要求和其他性能要求等。

梯次利用產品要求是對梯次利用產品成品的出廠要求,包括梯次利用產品標識標簽、包裝及應符合相關法律法規的要求。梯次利用產品標識標準GB/T 34015.4—2021已經與GB/T 34015.3—2021同時發布。

2.3 GB/T 34015.4—2021

該標準適用于對退役車用動力電池的梯次利用產品進行標識。規定了車用動力電池回收利用中梯次利用產品標識的標識構成、標志要求、標示位置、標示方式及標示要求。

標準規定標識構成應至少包含以下7項內容:①符合標準GB/T 34015.4—2021中4.2規定的梯次利用產品標志;②產品中文名稱;③梯次利用生產企業名稱或注冊商標;④梯次利用產品生產日期;⑤梯次利用產品規格型號;⑥梯次利用產品執行標準;⑦符合GB/T 34014—2017《汽車動力蓄電池編碼規則》[11]要求的梯次利用產品編碼。

此外,梯次利用產品標志由等邊三角形回收符號和電池標志構成。梯次利用產品應在產品表面易于讀取的部位及產品外包裝、使用說明書和廣告宣傳材料上的可見位置,標示梯次利用產品標識。由于產品尺寸或結構等原因,無法在產品表面標示標識的,可僅標示梯次利用產品標志和梯次利用產品編碼。受產品功能、外觀設計等影響,無法在明顯部位標示標志的,應在企業公開的產品技術文件中予以說明。

GB/T 34015.3—2021和GB/T 34015.4—2021的發布,為我國車用動力電池梯次利用回收產品的生產和銷售提供了標準化依據。結合其他相關標準的不斷出臺,預示著我國車用動力電池回收利用已步入全流程標準化管理階段。

3 面臨的挑戰

雖然動力電池回收利用潛力很大,但在電池拆解不便、電池健康度殘值評估復雜及回收經濟效益較低的背景下,動力電池回收市場的形成仍面臨不少挑戰:

動力電池標準化生產難度大,不同車企、不同車型的動力電池車載環境不同,對動力電池的外觀形狀、內部化學材料和外殼材質等要求都有較大差異,增加了回收利用工作的難度,使得后期無法進行規模化的電池拆解,增加了回收成本。同時,拆解動力電池可能會造成較大的人身傷害和環境危害,拆解不當或電池設計缺陷,都可能導致電池發生內部或外部短路,出現升溫、漏液,甚至起火、爆炸。

動力電池回收循環體系尚不完善,回收技術水平還需不斷提升。目前動力電池回收技術大多還處于初始廢物處理階段,回收設備裝置也正處于開發研制環節,電池回收行業尚未建立“生產→回收→再生產”的循環回收體系。

目前動力電池回收面臨較多困境,回收水平低、安全風險高,導致回收成本上升,利潤空間有限,企業投資意愿不強。此外,回收需要經過電能檢測、拆解、粉碎和萃取等多個環節,每個環節都需要專業的設備和人員,如果沒有成熟的技術和較大的市場規模,回收企業將會入不敷出。

4 結論

GB/T 34015—2017系列4個標準的發布實施,將使我國退役動力電池回收利用初步實現有章可循。4個標準循序漸進,指導企業對退役電池的剩余容量進行判斷后,提供了安全高效地將電池從電動汽車移除、分類的方法,之后進一步指導企業,對退役電池開展可梯次利用性的判斷,同時,要求企業規范梯次利用產品的標識,保障消費者的知情權。為車用動力電池梯次利用提供了層層遞進的技術指導。

車用動力電池梯次利用對相關企業來說是機遇,更是挑戰。企業建設時,應未雨綢繆,預先按照電池梯次利用回收標準規定的場地、設備、人員、作業及存儲等技術要求來進行。同時,車用動力電池的能量密度高于便攜設備用電池,在梯次回收利用過程中需重點關注安全性能,保證回收利用階段的生產安全。應特別注意,國標規定,車用動力電池梯次利用生產企業對所生產的產品,在全生命周期內都須承擔生產、售后、回收等相關責任。