動力蓄電池回收利用研究進展

張偉 曾祥兵 朱紅 姚朝華 陳賓

奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司 安徽省蕪湖市 241002

隨著電動汽車的快速發(fā)展，動力蓄電池的回收利用問題也越來越凸顯[1]。市場普遍預(yù)計，2018年將迎來第一個動力電池報廢高峰。2018年~2020年，全國累計報廢的動力電池體量將達到12萬~20萬噸。有更激進的觀點認為，到2020年，報廢量將達到28萬~30萬噸[2]。大量退役的動力蓄電池如果不加以合理處理，將產(chǎn)生嚴重的環(huán)境、資源和安全問題。

2018年，工業(yè)和信息化部等七部委相繼聯(lián)合發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》、《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》，明確指出對動力蓄電池回收利用實施全生命周期溯源管理，并將于2018年8月1日正式執(zhí)行。雖然從2012年開始，國家?guī)缀趺磕甓汲雠_相應(yīng)的政策推動廢舊電池的回收與利用，但是我國的回收利用發(fā)展仍處在初級階段，仍舊有很多亟待解決的問題。

1 動力蓄電池回收現(xiàn)狀

動力蓄電池溯源及回收利用的目的主要為實現(xiàn)動力蓄電池全生命周期的管理（如圖1所示）及廢舊動力蓄電池的無害化、綠色化、資源利用最大化處理，達到動力蓄電池來源可追、去向可查、過程可控、責(zé)任可究，最終實現(xiàn)動力蓄電池的合理化利用。

目前動力蓄電池回收處理的途徑主要有兩種：動力蓄電池梯次利用與動力蓄電池再生利用。動力蓄電池回收利用的直接主體是梯次利用企業(yè)與再生利用企業(yè)，但是做好動力蓄電池的回收再利用需要動力蓄電池上下游產(chǎn)業(yè)的全面參與，包括電池生產(chǎn)企業(yè)、整車生產(chǎn)企業(yè)、銷售、維修網(wǎng)點、原材料生產(chǎn)企業(yè)等。目前國內(nèi)主要的回收利用企業(yè)有贛州豪鵬、湖北格林美、湖南邦普、廣州光華和衢州華友，也是首批獲得國家認可資質(zhì)的動力電池綜合利用企業(yè)，五家企業(yè)各自掌握動力電池梯次利用、回收、拆解和再制造等業(yè)務(wù)的核心技術(shù)。目前各新能源車企及電池生產(chǎn)企業(yè)均在積極的與國家認可的專業(yè)回收企業(yè)進行多方位的合作，或積極整合相關(guān)資源組建動力電池回收利用公司。

1.1 梯次利用

為了實現(xiàn)動力蓄電池價值最大化，充分發(fā)揮電池的容量價值，在保證安全的前提下，可將乘用車退役的電池優(yōu)先進行多層次多用途的梯次利用，比如儲能裝置、物流車、電動叉車等專用車領(lǐng)域。經(jīng)過梯次利用使用后達到二次報廢程度的電池，將進入到再生利用環(huán)節(jié)。

1.2 再生利用

為了更好的整合動力蓄電池產(chǎn)業(yè)資源，實現(xiàn)動力蓄電池價值最大化，可聯(lián)合動力電池生產(chǎn)企業(yè)、整車生產(chǎn)企業(yè)、梯次利用企業(yè)、再生利用企業(yè)及原材料生產(chǎn)企業(yè)等動力電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)單位共同打造動力電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，實現(xiàn)動力蓄電池原材料的重復(fù)再利用，減少對Co、Ni等礦產(chǎn)資源的依賴，降低動力蓄電池的綜合成本，實現(xiàn)動力蓄電池行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

圖1 動力蓄電池全生命周期閉環(huán)圖

動力蓄電池的再生過程一般經(jīng)過5個過程，即放電、拆解、粉碎、分選等預(yù)處理流程，然后分離出電池內(nèi)的金屬外殼、正負極材料等，再將電極材料經(jīng)過特定的回收工藝處理，最終篩選得到有價值的金屬材料（Co、Ni等）[3]。產(chǎn)業(yè)化的回收過程一般分為由物理回收和化學(xué)回收，化學(xué)回收又分為濕法回收和火法回收。

賈曉峰等[4]介紹了上述三種產(chǎn)業(yè)化的回收工藝流程，并對每種工藝的經(jīng)濟效益進行分析計算，得到如表格1所示的三元電池和磷酸鐵鋰電池盈虧表。如表1 所示，每回收1噸磷酸鐵鋰電池，用物理回收法虧損661元，濕法回收法虧損1695元，火法回收法虧損-1496元，因此，對于磷酸鐵鋰電池更適宜用物理回收。對于三元材料電池，雖然用物理回收收益最高，但是隨著Co、Ni礦產(chǎn)資源的缺少，正極材料成本越來越高，最常用的濕法回收還是擁有更好的市場前景。

2 回收利用困難

2.1 市場混亂

雖然國家出具了相應(yīng)法規(guī)，回收利用企業(yè)必須擁有相應(yīng)的資質(zhì)，但是目前擁有資質(zhì)的企業(yè)僅僅有5家。其他無資質(zhì)的企業(yè)或者個人，由于技術(shù)與資金方面的限制，不僅技術(shù)落后，且不顧環(huán)境污染，將回收利用的廢舊電池，任意排放與丟棄，造成很大的安全隱患。甚至有些企業(yè)直接將回收的動力蓄電池人工拆解，應(yīng)用于老年代步車、充電寶等，拆解過程不規(guī)范、電池去向不可追溯，安全無法保障。

2.2 管理體系不健全

在電動汽車動力蓄電池回收中，前期汽車生產(chǎn)企業(yè)為責(zé)任主體，后期責(zé)任主體為梯次利用企業(yè)與回收利用企業(yè)。汽車生產(chǎn)企業(yè)負責(zé)電池編碼與整車VIN碼的匹配，企業(yè)溯源系統(tǒng)的建立，信息記錄及上傳，回收服務(wù)網(wǎng)點的建立，負責(zé)收集廢舊動力蓄電池，記錄上傳廢舊動力蓄電池的信息、集中貯存并移交至與其協(xié)議合作的有資質(zhì)的梯次利用企業(yè)與回收利用企業(yè)。

但是，在實際回收業(yè)務(wù)中，如何規(guī)范移交廢舊蓄電池，如何建立回收渠道，如何建立回收服務(wù)網(wǎng)點及上傳制度，并公開網(wǎng)點信息，如何建立回收利用的管理程序文件，如何建立以新能源為主體的動力電池生產(chǎn)、銷售、維修、回收、再利用的全生命周期生態(tài)圈等工作，都還處于摸索階段，體系都不夠健全和完善，都存在各種困難。因此，做好動力電池回收，必須建立統(tǒng)一的標準管理體系。

2.3 無規(guī)模化效應(yīng)

在2015年之前，新能源電動車銷量非常有限，目前可回收利用的動力蓄電池也有限，導(dǎo)致企業(yè)難以形成規(guī)模化效應(yīng)。而且市面上各動力蓄電池的結(jié)構(gòu)不同、材料體系不同，使得電池回收企業(yè)無法形成標準化、智能化的生產(chǎn)線，加大了回收的難度，回收成本上漲。

2.4 成本太高

處理動力電池往往要比處理其他電池花費更高的成本。從動力電池的全生命周期看，主要包括運輸成本、測試成本、拆解成本、環(huán)保成本、包裝成本、倉儲成本、售后成本。巨大的處理成本要比采購新電池的成本還要高，往往使企業(yè)喪失回收的熱情和積極性。

3 回收利用建議

我國動力電池回收利用產(chǎn)業(yè)尚未真正成型，回收利用發(fā)展緩慢。根據(jù)我國動力蓄電池的回收利用現(xiàn)狀，可以從以下幾個方面考慮：（1）押金和獎勵并行制度：政府出臺相應(yīng)政策進行引導(dǎo)，培育消費者動力電池回收的意識，并提高企業(yè)和消費者的積極性。（2）回收網(wǎng)點建設(shè)：首先組織建設(shè)更加完備的溯源體系，然后政府層面組織建設(shè)網(wǎng)點，畢竟回收企業(yè)是無力承擔全國回收網(wǎng)點的建設(shè)。（3）無害化處理成本轉(zhuǎn)移：在培育消費者動力蓄電池回收意識的同時，提出征收附加環(huán)境費的方式，將回收成本轉(zhuǎn)移給消費者；（4）生產(chǎn)商面向產(chǎn)品設(shè)計：電池生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計時，考慮回收利用便捷、環(huán)保性。

4 結(jié)語

隨著電動汽車的快速發(fā)展，動力蓄電池的回收利用必將是近幾年重點關(guān)注的問題。但是，現(xiàn)階段我國回收利用管理體系還不夠健全，技術(shù)不夠成熟，溯源網(wǎng)絡(luò)不夠完善，巨大的回收成本使得很多企業(yè)望而卻步。因此，需要政府的大力扶持與引導(dǎo)，堅持動力蓄電池全生命周期理念，押金與獎勵并行，調(diào)動整個動力電池生態(tài)圈積極性，讓各企業(yè)在動力蓄電池回收利用各環(huán)節(jié)履行各自相應(yīng)責(zé)任，共同協(xié)作，保障動力蓄電池的有效利用和環(huán)保處置。

表1 不同回收技術(shù)經(jīng)濟效益對比