新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池拆解信息管理研究

丁 嘯，李龍輝，王 攀

（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司，山東 膠南 300300）

我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，動(dòng)力蓄電池也將迎來(lái)“報(bào)廢潮”，據(jù)預(yù)測(cè)到2020年，我國(guó)動(dòng)力蓄電池累計(jì)退役量將達(dá)20萬(wàn)t。大量退役動(dòng)力蓄電池若不加以合理處置，將產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境、資源、安全問(wèn)題。我國(guó)政府部門(mén)高度重視對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的回收工作，并提出了構(gòu)建相應(yīng)的回收管理體系，先后發(fā)布多個(gè)政策文件，對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行規(guī)范管理。2018年2月工信部發(fā)布的《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》明確了動(dòng)力蓄電池回收利用管理范圍、相關(guān)方責(zé)任與要求、監(jiān)督措施等內(nèi)容，并提出構(gòu)建動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理體系，加強(qiáng)對(duì)綜合利用企業(yè)的規(guī)范監(jiān)管。與此同時(shí)，工業(yè)和信息化部發(fā)布的《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》也明確了動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理思路與實(shí)施程序，規(guī)定了溯源信息上傳內(nèi)容、主體、時(shí)間等要求。因此，我國(guó)的動(dòng)力蓄電池回收利用管理已經(jīng)邁入落地實(shí)施階段。

1 動(dòng)力蓄電池概述

近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。其中，銷(xiāo)量從2013年的1.8萬(wàn)輛增至2017年的77.7萬(wàn)輛，漲幅達(dá)4 216.7%。到了2018年，雖然受到補(bǔ)貼調(diào)整等影響，但新能源汽車(chē)銷(xiāo)量仍保持高速增長(zhǎng)。2018年1-8月，新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量達(dá)60.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)88%。

梯級(jí)利用是動(dòng)力電池回收利用最具前景的細(xì)分市場(chǎng)。近年來(lái)，動(dòng)力蓄電池產(chǎn)銷(xiāo)量逐年攀升，隨之而來(lái)的是大量面臨退役、報(bào)廢的電池。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《動(dòng)力電池PACK行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)測(cè)從企業(yè)質(zhì)保期限、電池循環(huán)壽命、車(chē)輛使用工況等方面綜合測(cè)算，2018年后新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池將進(jìn)入規(guī)模化退役，預(yù)計(jì)到2020年累計(jì)將超過(guò)20萬(wàn)t（24.6GW·h）。此外，如果按70%可用于梯次利用，大約有累計(jì)6萬(wàn)t電池需要報(bào)廢處理。預(yù)計(jì)到2020年累計(jì)退役動(dòng)力電池將超過(guò)23萬(wàn)t（21 GW·h）。

我國(guó)新能源汽車(chē)保有量不斷增加，退役后的動(dòng)力蓄電池若不能妥善回收利用，將會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。針對(duì)這種情況，國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)政策，規(guī)定新能源汽車(chē)動(dòng)力電池使用、回收、再利用等環(huán)節(jié)中各利益相關(guān)方涉及的義務(wù)和責(zé)任。鋰電池環(huán)保化、無(wú)害化處置也符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，政府推行“生產(chǎn)者責(zé)任延伸制”，要求生產(chǎn)者對(duì)電池回收負(fù)責(zé)，保證電池“源頭可控、去向清晰”，以便減輕回收拆解環(huán)節(jié)工作量[1]。同時(shí)，倡導(dǎo)以電池組的形式用于梯次利用，減少回收難度，提高行業(yè)效率。鋰電回收是經(jīng)濟(jì)性的選擇，廢舊鋰電池回收價(jià)值高，三元材料所含鈷、錳、鎳等金屬元素多為我國(guó)較為稀缺、進(jìn)口依賴較高、價(jià)格持續(xù)高位上漲的金屬資源，廢舊鋰電的回收具有很大的市場(chǎng)。

因此，動(dòng)力電池回收市場(chǎng)或?qū)⒂瓉?lái)新機(jī)遇，中國(guó)電池聯(lián)盟聯(lián)合北京綠色智匯能源技術(shù)研究院發(fā)布的《動(dòng)力電池回收利用行業(yè)報(bào)告（2018）》顯示，退役的動(dòng)力電池將按照先實(shí)施梯級(jí)利用、后實(shí)施資源再生利用的方式進(jìn)行回收利用。據(jù)測(cè)算，電池回收梯級(jí)利用市場(chǎng)規(guī)模約41億元，再生利用市場(chǎng)規(guī)模24億元，不少企業(yè)也紛紛加大布局以迎接市場(chǎng)。新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用產(chǎn)業(yè)正在步入快速發(fā)展期，未來(lái)一段時(shí)期將會(huì)有大量的潛在競(jìng)爭(zhēng)者通過(guò)項(xiàng)目投資、兼并收購(gòu)、尋求合作聯(lián)營(yíng)等途徑進(jìn)入此領(lǐng)域，這將進(jìn)一步加劇該行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)[2]。但現(xiàn)存的動(dòng)力鋰電池的回收渠道中存在較多的回收小作坊，回收渠道不規(guī)范或?qū)π袠I(yè)發(fā)展造成較大困擾。

2 動(dòng)力蓄電池的要求

新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池可加以回收利用，從廢舊動(dòng)力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場(chǎng)規(guī)模在2018年將超過(guò)53億元，2020年將超過(guò)100億元，2023年廢舊動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)將達(dá)250億元。不同類(lèi)型的動(dòng)力電池金屬含量不同，對(duì)應(yīng)的可回收利用金屬量及價(jià)格也不同。據(jù)預(yù)測(cè)，2018年新增報(bào)廢的動(dòng)力電池中，鎳的可回收利用量較高為1.8萬(wàn)t。進(jìn)行測(cè)算后，鎳相應(yīng)的回收價(jià)格達(dá)14億元。與鎳相比，鋰的回收量相對(duì)較少，但測(cè)算后的回收價(jià)格遠(yuǎn)超過(guò)鎳，達(dá)到26億元。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展確實(shí)給動(dòng)力電池行業(yè)帶來(lái)了更多機(jī)遇，但是關(guān)于動(dòng)力電池回收和再利用的問(wèn)題也是無(wú)可避免的挑戰(zhàn)。《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》已出臺(tái)，新能源汽車(chē)監(jiān)測(cè)與動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理平臺(tái)上線，層層壓力更是席卷而來(lái)。

國(guó)家能源局印發(fā)《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》的通知，旨在加強(qiáng)新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展。該辦法鼓勵(lì)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、報(bào)廢汽車(chē)回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等通過(guò)多種形式，合作共建、共用廢舊動(dòng)力蓄電池回收渠道[3]。

在政策、利益、責(zé)任等多重動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)力電池主流企業(yè)均已展開(kāi)針對(duì)動(dòng)力電池回收的布局。隨著回收需求的爆發(fā)、政策的規(guī)范以及行業(yè)龍頭的不斷布局，動(dòng)力電池回收的市場(chǎng)即將打開(kāi)。同時(shí)，動(dòng)力電池行業(yè)的龍頭布局鋰電回收的模式有助于回收體系的建立，進(jìn)而引導(dǎo)行業(yè)向規(guī)范化發(fā)展。隨著技術(shù)突破與規(guī)模化制造的逐漸展開(kāi)，梯次利用與回收拆解在部分領(lǐng)域有望率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

眾所周知，市面上首批電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入置換期，鋰離子電池大規(guī)模報(bào)廢無(wú)可避免。想要將新能源汽車(chē)徹底打上“綠色環(huán)保”標(biāo)簽，邁過(guò)動(dòng)力電池處置這道坎是必不可少的。同時(shí)，新能源汽車(chē)近年來(lái)一直受政策關(guān)照，在節(jié)能減排和綠色低碳的全球倡議下獲得了巨大的發(fā)展空間。隨之而來(lái)的是，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也備受青睞，但如何回應(yīng)外界對(duì)于新能源汽車(chē)“環(huán)保”性的質(zhì)疑也值得重視，故研究新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池拆解具有重要意義。

3 動(dòng)力蓄電池的拆解

在新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的拆解過(guò)程中，操作應(yīng)符合動(dòng)力蓄電池相應(yīng)的拆解規(guī)范，而相關(guān)規(guī)范應(yīng)符合當(dāng)前動(dòng)力蓄電池拆解的整體技術(shù)條件，并能指導(dǎo)電池拆解方以安全、高效、環(huán)保和節(jié)約資源為目的進(jìn)行作業(yè)。動(dòng)力蓄電池的信息包含產(chǎn)品的制造商、產(chǎn)品類(lèi)型、電池類(lèi)型、上市年份、尺寸大小、額定容量、標(biāo)稱電壓、額定質(zhì)量、正負(fù)極材料和電解液類(lèi)型等技術(shù)參數(shù)。蓄電池包的手冊(cè)中還應(yīng)包含蓄電池模塊的數(shù)量、串并聯(lián)方式等技術(shù)參數(shù)，蓄電池模塊的手冊(cè)編制中還應(yīng)包含蓄電池單體的數(shù)量、串并聯(lián)方式等技術(shù)參數(shù)。

首先，在動(dòng)力蓄電池的拆解過(guò)程中，操作人員應(yīng)佩戴相應(yīng)的絕緣手套、防機(jī)械傷害手套、安全帽、絕緣鞋（靴）、防護(hù)面罩、防觸電絕緣救援鉤等安全防護(hù)裝備。此外，還應(yīng)配備相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)防護(hù)罩、專(zhuān)用起吊工具、起吊設(shè)備、專(zhuān)用拆解工裝臺(tái)、專(zhuān)用抽排系統(tǒng)、專(zhuān)用取模器、專(zhuān)用模塊拆解設(shè)備和絕緣套裝工具等。

動(dòng)力蓄電池的拆解流程應(yīng)包括預(yù)處理和拆解等兩個(gè)階段，作業(yè)程序應(yīng)按照?qǐng)D1所示的廢舊動(dòng)力蓄電池拆解作業(yè)程序進(jìn)行編制，對(duì)于不含動(dòng)力蓄電池模塊的，可省略“動(dòng)力蓄電池模塊拆解”這一環(huán)節(jié)。

圖1 廢舊動(dòng)力蓄電池拆解作業(yè)程序

預(yù)處理階段包含絕緣檢測(cè)和處理環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)應(yīng)注意廢舊動(dòng)力蓄電池絕緣檢測(cè)的流程，包括絕緣檢測(cè)的方法、設(shè)備、工具和注意事項(xiàng)等，并應(yīng)以量化的形式說(shuō)明當(dāng)出現(xiàn)何種情況時(shí)需進(jìn)行放電或絕緣處理，說(shuō)明放電的安全限值，說(shuō)明解除放電電壓保護(hù)操作與放電或絕緣處理的方法、設(shè)備、工具、注意事項(xiàng)等。在冷卻液收集說(shuō)明的環(huán)節(jié)中，需注意對(duì)冷卻液采用合適的液體排空方法、排空設(shè)備及收集裝置等。

在動(dòng)力蓄電池的拆解過(guò)程中，應(yīng)注意動(dòng)力蓄電池包（組）的結(jié)構(gòu)示意圖，包括外部正面圖、側(cè)面圖及內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖等。動(dòng)力蓄電池包拆解應(yīng)具備專(zhuān)用拆解工裝臺(tái)，并采用專(zhuān)用起吊工具和起吊設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移。動(dòng)力蓄電池拆解信息如表1所示。

由表1可知，電池包和電池模塊的拆解內(nèi)容有所區(qū)別，電池包的拆解內(nèi)容相當(dāng)而言更多。此外，還應(yīng)注意其他安全事項(xiàng)，例如，拆解時(shí)應(yīng)注意避免拆除的螺栓等金屬件與高低壓連接觸頭位置的接觸，以免造成短路起火，同時(shí)要備用專(zhuān)用磁吸工具，用于取出脫落在縫隙中的金屬件等。對(duì)于屬于危險(xiǎn)廢物的部分，應(yīng)提示拆解方按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸，并交由有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。對(duì)除蓄電池外的拆解產(chǎn)物需特殊儲(chǔ)存的應(yīng)進(jìn)行說(shuō)明，并粘貼提示標(biāo)識(shí)，說(shuō)明安全性檢查周期及注意事項(xiàng)等。其間對(duì)蓄電池單體的儲(chǔ)存容器、環(huán)境、安全性檢查周期應(yīng)加以考慮。

表1 動(dòng)力蓄電池拆解信息

另外，在新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的拆解過(guò)程中，要注意絕緣防護(hù)，對(duì)高低壓連接插件的接口應(yīng)用絕緣材料及時(shí)封堵等。當(dāng)完成新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的拆解作業(yè)后，將拆解信息及動(dòng)力蓄電池模塊或單體轉(zhuǎn)移信息按照國(guó)家相關(guān)要求上傳至溯源信息系統(tǒng)。

4 結(jié)論

做好新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的回收，有助于節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)有利于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，我國(guó)出臺(tái)的一系列關(guān)于新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收的政策，也對(duì)合理回收新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池起到了重要作用。本文主要介紹了整車(chē)企業(yè)需要的動(dòng)力電池拆解信息，對(duì)動(dòng)力蓄電池的回收利用具有積極的應(yīng)用價(jià)值。