退役動力電池回收模式及轉運包裝探討

何楊華　王文杰　郝皓　張科

摘 要：在能源危機與全球氣候變暖的壓力驅使下，新能源汽車產業迎來了爆發式增長，經過使用的新能源汽車動力電池也迎來了退役潮。盡管退役電池已不能滿足新能源汽車繼續使用的要求，但將其回收并梯次利用后仍有著相當的價值，在其他地方貢獻余熱。本文梳理了國內外動力電池回收模式、運輸相關規定、轉運包裝情況。最后提出了一系列建議，希望能促進動力電池回收產業進一步發展，走向健全。

關鍵詞：退役動力電池 回收 轉運包裝

1 背景

作為戰略性新興產業，新能源汽車近年來在政府和企業的不斷推動下發展迅猛，風頭正盛。根據公安部統計數據顯示，截至2022年底，全國新能源汽車的保有量已高達1310萬輛，占汽車總量的4.10%，扣除報廢和注銷量比2021年增加526萬輛，增長67.13%[1]。黨的二十大報告明確指出，加快發展綠色轉型，推進經濟發展綠色化、低碳化是實現高質量發展的必要環節。在此背景下，清潔低碳的新能源汽車市場會持續火爆。動力電池是新能源汽車的三大核心部件之一，其數量也隨著新能源汽車的火爆而發生井噴式增長，可以預見，隨著新能源汽車產業的不斷火爆，此現象還將一直持續。一般情況下，動力電池的剩余容量低于初始值的80%就不再符合電動汽車的使用標準，需要退役了，而這個時間節點約為5～8年。按照這個時間節點，中國已經迎來了新能源汽車動力電池更換和報廢的第一個高峰期。當今世界，資源的回收再利用問題不斷引起各國的的重視，對于具有高價值屬性的退役動力電池更是愈發重視。

2 國內外回收現狀

在廢舊舊電池回收方面，美國的法律體系較為完備，其相關的法律體系涵蓋了聯邦、州和地方的三個層次。在三個層次法律的相互補充、相互制約下，美國電池回收的法律體系逐步趨于完整。在聯邦層面上，聯邦政府通過發放許可證的方式來對電池制造商和廢舊電池回收商實行監管。而在州一級，大多數州采納國際電池委員會（BCI）提出的有關電池回收方面法規并在價格機制的指導下，讓零售商和消費者有序地參與舊電池的回收。例如，紐約州和加州制定的法律就要求消費者的一次性可充電電池應當被這方面的零售商無償回收。在地方一級，大多數城市也都陸續頒布電池回收方面的相關法規，以便提升廢舊電池的回收率，進而減少廢舊電池對環境造成一定程度的危害。

德國也非常重視動力電池的回收，在電池回收的法律法規和責任分工方面做了大量工作。法律、責任和義務的結合，構成了當前德國的動力電池回收體系。德國政府根據《報廢汽車指令》、《電池回收指令》等指令，制定了一套與之相關的回收法律，如《報廢汽車回收法》、《電池回收法》等，在這些法律的框架下，德國的廢舊電池回收行業有了明確的分工[2]，產業鏈上的生產者、消費者和回收者都具有一定的責任和義務。電池制造商需要向政府注冊，以生產或進口電池，而下游分銷商則負責建立一個電池回收商網絡。與此同時，用戶也有義務將廢舊電池送回相應的回收機構。此外，德國在電池回收方面尤其重視 “生產者責任延伸制度”并將其應用于產業供應鏈中。例如，寶馬公司致力于建立一個閉環的產業鏈來實現動力電池的價值鏈。通過對電池原材料的獲取、研發、生產、安裝，直至回收這一閉環過程的整合，實現企業動力電池產業價值的最大化。

受原材料短缺的影響，日本在電池回收方面也有著諸多布置，在某些方面做到了全球領先。自上世紀90年代始，日本就開始電池回收的布置，形成了由電池生產商、電池零售商、汽車銷售商、消費者所構成的電池回收網絡。迄今為止，日本已然建立了一個服務公司網絡，主要由電池制造公司主導[3]，借助零售商、經銷商和加油站免費收集用戶的廢舊電池，然后交由專業的電池回收公司處置。相應的，日本從基本法、綜合法、特別法三個層級出臺法律來為日本的電池回收行業保駕護航。同時，日本政府鼓勵汽車制造商投資在動力電池回收技術相關資源回收的研究。由于特殊的地理條件，日本的自然災害頻頻發生，這使得日本對應急電源以及家庭儲能電池的需求巨大，進而產生了許多“4 Energy”公司。該類型公司主要是致力于退役動力電池的梯次利用，生產二次利用的電池產品，延長電池的生命周期。

我國是世界最大的新能源汽車產銷國，有著相當龐大的動力電池回收市場。近年來，全國各地相繼出臺了相應的回收政策，明確了電池回收責任主體。對動力電池的回收、處理作出相應規范。目前國家發布的回收政策有《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范公告管理暫行辦法》等文件[4]。這為行業管理與回收監管提供了依據。我國報廢動力電池的數量同動力電池消費量一樣迅速增長，廢舊電池若不能恰當的回收處理會給環境帶來嚴重的污染并浪費寶貴的資源。

動力電池回收行業對回收政策、回收模式、回收處理技術有著廣泛的研究和探討，但是對于廢舊動力電池的轉運包裝，運輸監管等相關方面尚缺乏細致的研究。根據《聯合國關于危險貨物運輸建議書規章范本》的規定，鋰電池是列明危險品被列為第9類危險品雜項，鋰電池最大的風險在于極易燃燒和爆炸，短路、過充、泄露、破損、溫度失控等問題均會導致意外事故的發生。鋰電池產量的增長帶來運輸量的快速增長，運輸量的快速增長，由運輸帶來的安全壓力也隨之而來。近年來，動力電池運輸事故頻發，相繼發生2016年京港澳高速鋰電池運輸事故、2020年浦東機場鋰電池運輸事故、2021年上海外高橋鋰電池運輸事故、2022年深圳龍崗區橫嶺服務區動力電池運輸著火等事故。發生此類安全事故的重要原因便有運輸監管與包裝處理不到位，相關標準規范不健全。由此可見，動力電池的運輸安全與包裝安全等問題的妥善解決仍任重而道遠。

3 運輸相關規定與標準

在標準GB/T 38698.1-2020《車用動力電池回收利用 管理規范 第1部分：包裝運輸》[5]中，確定了回收動力蓄電池的分類的判定標準，采用不同的包裝與運輸要求。目前，我國的鋰電池運輸標準主要根據其相關內容進行制定。

國際上，與鋰電池的相關標準普遍遵循聯合國《關于危險貨物運輸的建議書 規章范本》（TDG）。TDG是聯合國在20世紀50年代制定的一份法律文件，用于規范危險貨物的國際運輸，是全球危險貨物運輸立法的基本文件。對于鋰電池出口的包裝更是有著嚴格的規定：

1.包裝容器上是否印刷有清晰、牢固、正確的聯合國UN包裝標記、批次及危險貨物標志，標記、標志和包裝是否符合相關要求[6]。

2.包裝件外表應清潔，不允許有殘留物、污染或滲漏[6]。

3.木箱、纖維板箱用釘緊固時應釘實，釘尖要盤倒，釘尖、釘帽不得突出；箱體應完好無損，打包帶緊箍箱體。瓦楞紙箱應完好無損，封口應平整牢固，打包帶緊箍箱體[6]。

4.各電池或電池組間、堆疊電池的上下層間應有不導電材料分隔以防止互相接觸[6]。

5.電池應有防短路的保護裝置[6]。

6.電池的電極不得支承其他疊加電池的質量[6]。

7.國際規章中對鋰電池或鋰電池組包裝的特殊規定[6]。

由于《規章范本》中有關鋰電池運輸技術要求部分，是由美國、法國等西方國家在2000年左右，根據3C產品的消費類鋰電池的技術特點制定。但動力電池在安全特性、包裝要求、運輸作業規范等方面，與消費類鋰電池有著較大的差別，難以滿足動力電池運輸安全的要求。所以對其相關規定的引用必須考慮實際情況與動力電池的區別。

聯合國《關于危險品運輸的建議書 規章范本》是制訂其他危險品規范的依據。由于危險品采取的運輸方式不同，應采取的國際法則或規章也有所不同。例如，公路運輸選擇歐洲陸運協會（ADR）關于如何分類、包裝、貼標簽和運輸危險品的操作要求；海洋運輸選擇《國際海運危險貨物規則》（IMDG CODE）；航運選擇國際民用航空組織ICAO–TI或國際航空運輸協會的危險品規范[7]。

4 現有電池轉運裝介紹

自從鋰電池的安全問題引起人們的注意，許多政府機構和監管委員會一直都致力于制定更為科學的規定。幾年前，國際航空運輸協會（IATA）發布了他們的鋰電池運輸指南，并宣稱他們的指南將將根據需要進行更新和擴展。美國聯邦航空局也針對鋰電池的安全問題不斷采取措施。所有動力電池包裝的設計都必須能夠防止可能導致的火災損壞。包裝的設計應防止任何可能導致短路等問題的碰撞。防止電池在包裝內移動至關重要。而且，考慮到裝卸的便攜性，包裝的要求可能還會因為運輸方式、電池尺寸、運輸數量的不同而不同。

當前動力電池的運輸包裝多以木制紙箱為主，如膠合板箱，瓦楞紙板等。膠合板箱由木頭和鋼材組合而成，堅固且重量輕，適用于重型電動汽車電池。瓦楞紙箱內襯有合適的發泡聚丙烯泡沫，以防止動力電池在運輸過程中發生碰撞。然后將它們堆疊并固定在托盤上。它們重量輕、體積小，可節省空間和運費。

歐洲的Reneos公司致力于為廢電池的包裝、運輸和處理提供量身定制的解決方案。他們宣稱Reneos包裝是：專為使用過的、損壞的甚至是關鍵的電池而設計；經過廣泛測試并兼容多種類型的EV電池；來自各種化學品的電池；具有不同幾何形狀或電池形狀的電池；

不同電池功率 （kWh） 的電池，為客戶的需求而量身提供解決方案。Thielmann也研發有電池安全箱旨在管理危險電池的處理，在其回收過程中對其進行處理。此公司保險箱提供了一個穩定安全的保護環境，從有缺陷和潛在危險的電池會自燃并釋放氣體這點出發，確保設計的包裝外不會形成火焰，外表面溫度不超過100℃;沒有碎片可以從包裝中逸出;并且始終保持包裝的結構完整性。以其產品700&3000為例，其材料選不可燃、不導電和吸收性緩慢的材料，箱子里配備氣體管理系統，包括過濾系統。箱子在火災事件后也能重復使用并可過濾燃燒產物，箱子也可進行堆疊。Chep的包裝則主要以環保和減碳為出發點，其包裝大多可折疊，設計輕巧且堅固，使用完全可回收的材料，值得一提的是，Chep的一些包裝具備RFID跟蹤功能，這無疑對確保電池的運輸安全有著更為重要的保證。

國內許多企業也設計了眾多專利來進行針對性的解決動力電池包裝箱的一些問題。廣汽汽車集團設計的包裝箱可將箱蓋翻轉打開，箱壁可翻轉連接于底板上，方便快捷、省力，解決了安裝與拆卸不便的問題并在箱內設置安裝孔，固定電池，避免產生晃動，進而不利于電池的安全運輸[8]；邦普設計的廢舊動力電池運輸安全包裝箱則主要考慮電池運輸過程中的安全問題，側重于解決電池受潮而產生的危害。通過設置兩個透氣口，并在吸附板內部填充吸濕劑來保證電池的安全；常州普萊德新能源電池科技有限公司設計的動力電池包裝箱主要針對當前市面上眾多木制包裝箱著組裝過程較為繁瑣，不易拆卸，拆卸過程中易造成損壞，進而提升成本；各包裝箱的連接部件使用鋼釘進行連接，員工操作效率較低，容易產生安全問題這些方面來進行解決，通過側板結構和底板采用插接的連接方式，蓋板扣合在側板結構上的設計來解決問題，且其側板結構、底板以及蓋板均能夠循壞利用，節約成本；昆明五威科工貿有限公司通過設置通過充氣閥向電池箱內填充阻燃性隔絕氣體，在一定程度上避免了電池箱內發生火災的可能性。

5 結論與啟示

結合上述分析，可以看出目前在商業化的動力電池裝運裝置方面還有所欠缺，在專利方面，大多專利從動力電池裝卸的便攜性，可重復使用等角度考慮，也有個別專利考慮避免動力電池在轉運過程中受潮來保證電池安全。但是動力電池由于其內部材料的活躍性，極易發生燃爆事故。退役動力電池經過多年的使用，其內部的材料的特性已然發生了巨大的變化，危險程度遠高于新電池。并且鋰離子動力電池電解液閃點多數低于40℃[9]， 一旦電解發生液泄漏并與氧氣接觸，就會導致電池發生燃爆。而目前市面上使用的大多轉運裝置缺少通過應用智能化技術來對退役動力電池運輸狀態進行全過程監測。就目前市場情形來看，鋰電池的材料價格偏昂貴，一塊動力電池的價格就是數萬元。若是在運輸過程中缺乏對溫度的監測，或工作不到位，在運輸途中一旦由于意外原因使電池發生碰撞，就極易產生電池溫度升高最終發生燃爆的現象。這不僅會造成巨大的經濟損失，還可能引發重大的人員安全事故。若是在高速或者城市快速路上發生燃爆，還可能會波及周圍車輛。在如今科技迅速發展的時代，顯然對退役動力電池轉運包裝的重視程度是不夠的，目前的設計缺乏智能化的技術在這方面的應用。在當前大力倡導發展智慧物流的背景下，退役動力電池價值高且運輸的風險程度也大，應當考慮在動力電池的裝運包裝中加入溫濕度監測、異常溫度升高預警和自動滅火等裝置，以保障其轉運過程的安全性，并通過物聯網的方式實行實時監測。將動力電池的裝運包裝運輸過程并入智慧物流體系中，實現智能化監測，應是未來的大勢所趨，也是進一步提升動力電池運輸安全性的關鍵所在。

基金：國家社科基金項目，《區塊鏈背景下新能源汽車動力電池回收生態系統構建及治理研究》（20BGL200）。

參考文獻：

[1]2022年我國機動車保有量達4.17億輛[R]. 公安部網站，2023-01-11.

[2]電動汽車市場快速增長，如何實現降本與突破電池約束？[J].汽車與配件，2022（09）：44-47.

[3]白旻，張旻昱，王曉超.碳中和背景下全球新能源汽車產業發展政策與趨勢[J].信息技術與標準化，2021（12）：13-20.

[4]新能源汽車之路：發展與環保兼顧[J].檢察風云，2019（06）：36.

[5]吉亮.出口鋰電池檢驗監管熱點問答[J].中國海關，2022（04）：52.

[6]GB/T 38698.1-2020， 車用動力電池回收利用 管理規范 第1部分：包裝運輸[S].

[7][1]李志強，田洋洋，劉隨強.鋰電池運輸包裝設計與跌落仿真分析[J].包裝工程，2022，43（21）：137-143.DOI：10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.21.018.

[8]廣州汽車集團股份有限公司. 動力電池包裝箱：CN201921651303.4[P]. 2020-06-16.

[9]余海軍，謝英豪，李長東.廢舊電動汽車用動力電池運輸安全的試驗研究[J].安全與環境工程，2014，21（05）：170-173+180.