新能源汽車動力電池回收面臨困境及解決方案

郭家昕 葉錦和 王之元 李秀文 龔明長安大學汽車學院 陜西省西安市 710000

1 引言

電動化是全球汽車產業發展趨勢之一，圍繞電動化相關的整車和零部件產業都在快速發展。直至 2015 年，我國動力電池的產量不斷增長，產能達到世界前三位，而且動力電池生產增長規模還在持續上升。目前我國大部分動力電池投入使用時間不長，未達到報廢要求，仍不需要規模性的進行報廢回收，但由于動力電池生產量、銷售量以及使用量的大幅增長，在不遠的將來必將面臨大批動力電池的回收報廢的情況。相關研究表明，我國車用動力電池報廢量在2020年前后預計增長為12～17萬噸[1]。我國動力電池報廢回收相關技術及政策的研究和發展緩慢，不能與相關產業產能大幅增長相匹配。報廢動力電池大量堆積卻不處理會嚴重污染生態系統，必須加快報廢動力電池回收再利用的研究進程。本文通過研究動力電池報廢回收現狀，目前企業與政府面臨困境，給出了相應的解決方案，對為我國報廢動力電池相關政策，技術和產業化的研究發展具有一定的導向和指導作用。

2 動力電池回收現狀研究

2.1 動力電池回收技術

動力電池的回收利用可依據電池余能量進行界定劃分。當動力電池余能低于80%時，不再滿足汽車的性能需求，需要退役。而含有80%余能的動力電池若直接報廢會造成大量浪費，可對其進行梯次利用，繼續運用于低速電動車和電池儲能領域等。當梯次利用的電池余能少于20%時，對電池進行報廢拆解，即把電池中仍可以利用的組分，用物理方法或化學方法分離出來，在進行后續加工處理得以利用。一般回收過程可分為預處理部分、電極材料修復、有價金屬的浸出以及化學純化四個工藝步驟。回收中按照提取方法的不同分類，可將動力電池的回收技術分為干法回收技術、濕法回收技術以及生物回收技術三類。

2.2 動力電池回收國內外政策

2.2.1 國內政策

我國一直以來都在倡導回收報廢動力電池，近年來國家頒布的有代表性的政策匯總如下：2012年7月《節能與新能源汽車產業發展規劃》明確提出要制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，引導動力電池生產企業加強對廢舊電池的回收利用，鼓勵發展專業化的電池回收利用企業；2014年7月《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出要研究制定動力電池回收利用政策，探索利用基金、押金、強制回收等方式促進廢舊動力電池回收，建立健全廢舊動力電池循環利用體系[2]。2016年1月《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策（2015年版）》提出明確建立動力電池編碼制度，形成可尋可查的追蹤體系；提出實施生產者責任延伸制度，電動汽車生產企業履行車用動力電池報廢回收梯次利用的主要義務。國家也會對相關回收利用企業進行經濟與技術支持，實施相應的激勵政策。

可以看出我國動力電池報廢回收政策與標準都不斷完善，相關規定更加明確，監管和管理力度進一步加強，對于報廢電池的回收方式的規定也更趨于多樣化。

2.2.2 國外政策

歐、美、日等汽車強國在傳統汽車方面一直處于世界領先地位，基于較完善的汽車工業體系，在新能源汽車領域展開大量研究，政府、企業與消費者共同形成有機的回收體系[2]。目前美國頒布了《資源保護和再生法》、《含汞電池和充電電池管理法》等文件，通過采取押金制度，促進消費者主動回收報廢動力電池；征收附加環境費，落實生產者責任延伸制度。歐盟在2008年采取的強制回收辦法中提到，報廢動力電池回收費用由電池廠商承擔，消費者有義務主動回收報廢動力電池。日本頒布的《資源有效利用促進法》則強制規定電池廠商和電池產品使用廠商都必須對其產品進行回收再利用，而且要求減低電池有害物的含量，實現無汞化。

2.3 企業中動力電池回收的現狀

企業的發展方向對動力電池回收領域發展有一定的引導作用。在報廢電池回收領域，美國Toxco公司的雀爾分廠在預處理方面，通過液氮冷卻的方法釋放電池中剩余的電量來保證后續回收工作的安全，然后對報廢電池進行破碎處理，回收其中的有用材料。奔馳于2017年開始與回收公司合作，欲將動力電池梯次利用到電網儲能領域。2010年，日產汽車通過和住友金屬礦山公司合作，成立4R能源公司對動力電池實施梯次利用。而我國市場上報廢動力電池回收的主體仍為獨立的回收公司，動力電池企業和整車企業的直接參與的程度較小，回收工作尚未形成完整體系。

3 面臨困境與現存問題

3.1 回收技術面臨困境與現存問題

GB/T34013-2017《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》規定：動力電池單體有圓柱形電池、方形電池和軟包電池三種，每種形狀的電池單體又有多種尺寸規格，而且極柱分布位置也不盡相同。動力電池單體多樣化導致在不同系統間的梯次利用時，電池單體間可互換性差，需要其他零件的配合才能在新的系統中發揮作用。不同電池廠商生產的電池在材料的選擇和配比方面存在差異，回收工藝繁瑣，而電池回收企業在拆解回收的相關技術薄弱，報廢電池中有價值的成分提純回收率較低，回收成本高。

3.2 政府面臨困境與現存問題

我國消費者的回收意識不強，而且缺乏成熟的回收利用體系支撐，導致回收成本高。這一角度大致分成兩個方面：其一即為法律法規方面。目前的法規較為零散且不具有系統性，并且其落實可操作性很差，沒有具體的實施標準，不同地區的法規執行標準也不相同。最主要的是目前的法律法規并非強制管理，因而落實難度進一步加大。其二是因為國家目前缺乏經濟激勵制度。 政府對回收企業的激勵與補貼的不足致使回收的積極性降低，還有其對相關企業以及回收機構的獎懲制度不明確使得其不注重電池回收這一流程。

3.3 企業面臨困境與現存問題

當前我國再生資源回收的方式最主要的是小企業與個體戶回收。但是這種回收方式過于粗放，有很多的缺點，例如無法實現專業化的規模回收，會產生二次污染；技術與工藝裝備落后；回收企業因其規模小過于分散管理困難；可再利用的材料回收率很低。這種粗放的回收模式限制了電池回收利用相關企業的規模化發展。所以目前回收企業在沒有利益驅使時不會主動回收處理報廢電池的一個主要原因即為報廢動力電池數目少時回收收益很低。但是當報廢電池數量較多的時候，批量回收動力電池所獲收益因回收工藝復雜及成本過高而回報周期很長，進而使得很多的企業都對回收處理望而卻步，進一步給企業的工業化發展帶來了巨大的阻礙。

4 解決方案

①加強動力電池的相關標準建設，從而使生產廠商，整車企業以及回收機構標準統一，提高效率，節約成本。

②落實生產者責任延伸制度，可以以電池編碼為信息載體，構建“新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺”，實現動力蓄電池來源可查、去向可追、節點可控、責任可究，對動力蓄電池回收利用全過程實施信息化管控。

③制定詳細的規章制度，積極宣傳，對消費者做出積極引導，增強公眾的回收意識。相應的，企業與政府要聯合起來對新能源汽車消費者進行培訓，使其了解在動力電池的使用中，電池余能信息、全生命周期追溯技術等估算指標，從而使消費者可以及時退役余能不足80%容量的動力電池。

④回收模式以整車企業為主體。整車企業在豐富的網點設立相應回收動力電池的機構，為消費者回收動力電池提供了方便；整車企業則需要將廢舊動力電池直接交至動力電池處理單位；整車企業應從動力電池處理單位了解各種動力電池的處理難度，然后反饋給相應部門在生產設計時的注意事項，進而實現綠色設計。

⑤采取押金置換回收報廢動力電池的豬肚可以促進消費者主動回收報廢電池，可以提高回收率。

⑥應當鼓勵研發對報廢動力電池回收利用中的工藝與相關技術，要鼓勵高校與企業進行合作來推動報廢電池回收的研究項目，來開發更加先進的回收技術，在保護環境的同時進一步提高經濟收益。