循環經濟視角下電動汽車動力電池的回收利用

王培玲，李 亮，袁 煥，焦仁強

(1.湖北理工學院 機電工程學院，湖北 黃石 435003；2.浙江海利普電子科技有限公司，浙江 海鹽 314300)

動力電池是電動汽車的核心部件，其生產成本較高，使用壽命較短，當容量衰減至額定容量的80%以下時，就無法為電動車提供動力[1],進入批量報廢階段。目前，因動力電池報廢而帶來的資源、成本和環境問題日益引起各界的重視。循環經濟是指通過對資源進行回收再利用，既能保護環境又能帶來巨大的經濟效益，實現社會的可持續發展[2]。電動汽車是交通運輸領域發展循環經濟的代表，雖然在使用過程中不會直接污染環境，但是作為核心部件的動力電池，若報廢處置不當，將會帶來一系列的環境問題。而且，動力電池(特別是鋰離子電池)中含有大量可回收利用的有價金屬，如果能夠對其進行恰當的回收利用，可以創造出新的價值。因此，電動汽車能否完全實現循環經濟發展，關鍵在于動力電池能否得到經濟化、生態化的回收利用。

1 我國動力電池回收利用現狀

1.1 政策現狀

2006年國家發改委、科技部和環保總局聯合制定的《汽車產品回收利用技術政策》首次提及動力電池的回收與利用，至今已經出臺了一系列相關政策。國家正大力營造、完善動力電池回收利用的政策環境[3]。雖然目前已頒布的一些部門規章、技術規范和標準等具有針對性，且涵蓋了廢舊動力電池回收的諸多方面，但都是一些指導性文件，并不具有強制性的法律效力，對企業的約束力不足。另外，這些政策沒有明確消費者的義務，沒有制定賞罰機制，消費者的回收積極性不高。

1.2 市場現狀

近些年，我國電動汽車市場穩步發展，2015—2019年的新能源汽車及純電動汽車保有量逐年升高。據相關統計數據，2018年動力電池的報廢總量為7.4萬t，市場回收量為5 472 t，僅占報廢動力電池總量的7.4%，截至2019年底，動力電池規范回收率只有20%。目前，正規市場上流通的退役動力電池數量遠低于行業預期。回收市場監管不嚴，導致正規回收渠道不暢，無法形成有效的市場化機制，使得絕大部分的廢舊動力電池沒有得到有效回收。

1.3 回收網絡現狀

電動汽車制造企業與回收企業共建的復合型回收網絡主要是以占據資源優勢的4S店作為回收服務網點，回收處理中心為電動汽車制造企業自營，資源回收利用環節外包給電池回收企業、梯次利用企業和廢物處理企業[4]。

以4S店為基礎的收集型回收網絡，雖然占據渠道優勢，但是單家車企的回收數量畢竟有限，其回收點位分散、回收計劃性差、回收量波動性大，且動力電池屬于危險品貨物，對回收倉儲的要求較高。單家車企由于缺乏規模效應，提高了倉儲成本，致使回收的動力電池不能得到及時地處理。另外，回收利用鏈條冗長和回收技術要求較高，使得回收成本高、盈利空間小，降低了回收的積極性。我國新能源汽車企業及第三方回收企業眾多，各自建立回收服務網點，因而形成了重復建設。同時，回收拆解企業及資源綜合利用企業眾多，各企業之間難以協調。因此，有必要探索共享型的聯合回收模式，提高規模效應。

2 循環經濟下動力電池回收利用的優化措施

2.1 拓寬回收渠道，形成便利的回收體系

1)優化回收服務網點。在電動汽車保有量比較高的地區，可建立集中貯存型回收服務網點。如果達到一定的規模，現有的集中貯存型網點可進一步改建升級為回收處理中心，以減少退役動力電池的周轉次數。

2)引進動力電池回收精準分類智能化裝置。當電動汽車保有量達到一定規模后，可借鑒垃圾分類回收的方式，在交通便利、滿足安全環保要求的合適地點投放一定數量的動力電池環保回收裝置，對不同種類的動力電池進行分類回收，形成便攜式的電池回收體系。該回收裝置環境必須友好，以防在儲存過程中電池性能發生改變，影響梯次利用和再制造。另外，該回收裝置不僅能實現精準分類，而且能夠實現現場返利，可以在一定程度上鼓勵和引導消費者選擇正規合適的動力電池回收網絡，能有效防止動力電池的不正規流向。

3)開展互聯網+動力電池回收。打破車企責任主體，在動力電池處理中心與電動汽車車主之間建立直接、快捷的回收渠道，如開發的動力電池回收APP、微信平臺等。建立快捷的回收渠道來承接消費者對動力電池報廢的需求，可減少中轉環節，將回收階段對動力電池的破壞降到最低,并實現快速回收利用。

2.2 完善回收機制，實現產業化和規模化回收

消費者是電動汽車的最終使用者，是廢舊動力電池產生的主要來源，只有消費者主動將動力電池進行回收，才能實現動力電池回收的產業化和規模化。增加動力電池回收卡、動力電池以舊換新卡等，讓消費者在購車時就了解動力電池回收的必要性和重要性，并逐步構建押金回收制度。在動力電池全生命周期信息和大數據追溯系統平臺未有效建立前，4S店定期電話回訪電動汽車用戶，了解電池使用情況，督促并提升消費者對動力電池回收的安全環保意識。當動力電池編碼有效實施后，通過編碼與電動汽車綁定，便于實行登記使用制[5]。

2.3 發展車電分離模式，建立電池租賃回收利用體系

車電分離作為一種新型的電動汽車銷售模式，不僅可以降低購買新車的門檻，而且用戶可按照用車需求選擇不同性能的電池，在一定程度上推進了動力電池的梯次利用。換電和電池租賃模式能夠減少動力電池回收不可控風險。租賃企業可對動力電池實現規模化回收，不需經過回收服務網點直接進入回收處理中心，縮短了回收產業鏈，在很大程度上實現了資源的集中和統一分配，便于廢舊動力電池快速進入回收渠道，且有利于動力電池全生命周期的各項把控。因此，電動汽車生產商、電池生產商、第三方電池租賃企業和政府需要聯動建立覆蓋主要城區的換電、租賃網絡，以滿足人們的換電需求。同時，該模式一定要明確動力電池的所有權歸屬問題，形成完善的運營體系，解決電池模組標準化與兼容性的問題，保證后續回收環節的順暢進行。

2.4 完善梯次利用環節，實現資源利用最大化

將回收的動力電池應用在比汽車電能要求更低的場合，可緩解大量動力電池進入再生階段的壓力，充分發揮動力電池的容量價值，延長動力電池的生命周期，實現動力電池使用價值的最大化，促進綠色、循環、可持續發展目標的達成。

1)開展小規模工程應用，探索梯次利用場景，挖掘潛在市場。在不同場景下開展小規模工程應用，明確不同狀態電池適用的梯次利用程度以及邊界使用條件，為后續安全、經濟地開展大規模儲能工程奠定基礎。

2)加快國家標準以及配套的行業標準、企業標準的制定進程。目前，梯次利用企業的準入條件不清晰，市場缺乏規范性，尚未制定明確的動力電池退役標準，導致梯次利用電池品質存在一定的差異，降低了梯次利用電池系統的質量，增加了回收使用成本。因此，建立相應的行業標準規范，才能滿足梯次利用良性發展的需要，最大程度地發揮回收利用的經濟效益和社會效益[6]。

3)充分利用互聯網技術，形成共生共贏的產業鏈。我國動力電池回收再利用產業鏈主要包括生產環節、梯次利用環節和再生環節。這3個環節相對孤立，沒有建立起協同機制。生產環節應重視有利于回收利用標準化的電池研發設計，梯次利用環節應重視梯次利用后電池的有序、合理回收。因此，梯次利用企業要與產業鏈上其他企業加強合作，實現深度融合發展[7]。

3 共建共享動力電池回收網絡

在各城市選擇恰當的位置共建共享型、集中儲存型的回收服務網點，以集中回收本地區所有車商的動力電池，形成規模效應。然后，以省為單位，共建共享型回收處理中心，集中對各城市回收服務網點回收的廢舊動力電池進行檢測分類，以進行梯次利用或再生利用，并將滿足梯次利用的電池交付至不同層次的梯次利用企業[8]，使其由高層次到低層次循環流動，最大化其再利用價值。將完全不滿足最低層次梯次利用的電池交付至電池材料回收企業進行再生利用。將毫無利用價值的電池交廢物回收處理企業進行無害化處理，最大化減輕對環境的污染。

共建共享型回收網絡(如圖1所示)，可減少回收機構的重復建設，節約建設成本。同時，回收處理中心與各電池生產企業、梯次利用企業可以更好地開展合作，共同開展廢舊動力電池回收技術的研究；引進智能機器人，提高檢測、評估及拆解的自動化水平。將回收處理、梯次利用中的技術瓶頸實時反饋，以使各動力電池生產企業在生產設計時就能充分考慮到回收再利用時拆解、檢測、重組各環節的安全性和一致性，不斷完善動力電池的結構、連接方式和關鍵技術，實現綠色設計和標準化設計。通過回收處理中心集中回收、拆解，統一協調、調配，實現合理的動力電池梯次利用及再生利用。

圖1 共享型回收網絡

建立共享型的回收體系，需要信息技術的有效支撐。借助物聯網、大數據等信息化手段，建立完善的信息化交流平臺，實現回收信息的共享，最大化實現信息對稱[9]。各回收服務網點在滿足本地區動力電池回收需求的基礎上，做好回收信息的統計，實時反饋本地區動力電池的回收數量。電動汽車制造商及梯次利用等企業應依托回收服務網點及信息平臺加強對本地區廢舊動力電池的跟蹤，保證各環節主體能夠對動力電池的回收利用情況進行監測和管理[10]，全面對接全國的中心服務站點，建立共享的回收管理系統網絡。

4 結束語

在循環經濟理念下對動力電池實行監測，并按照逆向物流的運作模式進行回收利用是實現經濟社會可持續發展的有效途徑。聯合產業鏈上相關企業共同開展動力電池的回收利用，跨區域、跨行業、跨企業合作，建立有效的合作機制，以集中回收退役動力電池，形成規模效益，突破技術壁壘，實現動力電池的標準化、通用化，以進一步推廣動力電池租賃等車電分離模式，實現動力電池的統一管理和有序回收。創新關鍵技術，在全國建立共享型的回收體系，共享共用回收渠道資源，可以有效解決重復建設的弊端，加快節約型社會建設的步伐。