“我爸的卡羅拉PREMIUM開了12年，總里程數已經突破22萬公里，發動機卻從未大修過。如果是電動汽車，它的電池早就報廢了吧？”當我和朋友說起動力電池，他這樣回復我。的確，對普通消費者來說，電動汽車的電池容量衰減問題，一直是他們介意的因素。

 

       鋰離子電池作為當前純電動汽車用電池研發的主要方向，在新能源汽車市場上有較好的應用。雖然該類電池具備無記憶性、自放電率低、高比能量、高比功率等優點，但是由于鋰離子的活性會隨著使用而不斷降低，鋰電池的容量會在使用過程中自然衰減。業內標準認為，當動力電池的容量衰減至額定容量的80%以下時，它就不再適用于電動汽車。在此標準基礎上，中國汽車技術研究中心預測，到2018年至2020年，全國累計報廢動力蓄電池將達12萬至20萬噸；到2025年，動力蓄電池年報廢量或達35萬噸。

 

       不過，動力電池的生命并不在被汽車淘汰的那一刻終結，它還能在其他領域實現剩下的價值。動力電池的全生命周期一般包括生產、使用、報廢、分解以及再利用。“如何充分利用每顆電池且不污染環境”這涉及動力電池的梯次利用和回收體系。

圖1 動力電池全生命周期過程圖 制圖：國際電子商情

 

      淘汰掉的動力電池還有哪些用處？

 

       目前，市面上常見的純電動汽車主要采用磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。實驗室數據表明，在以1C的充放電倍率給三元鋰電池持續充放電，經過800-1000次充電循環后，電池的容量降低到新電池容量的80%。在相同條件下，磷酸鐵鋰電池的理論循環壽命可達2000+次。不過，在極高溫或極低溫等工作環境中，電池的使用壽命一般會有不同程度的縮減。一些主流的電池廠家承諾，在標準條件下三元電芯充放電循環次數＞500次。電芯組裝成電池包時，其電壓和內阻可能不一致，致使循環壽命降為400次左右。

 

       據國標規定，動力電池容量衰減至80%以下，則要求強制回收。以最新上市的比亞迪e2標準續航版為例，該款車型是一輛純電動汽車，內置永磁同步電機和三元鋰電池組，綜合工況續航里程為305kM。眾所周知，車輛的實際行駛的距離往往低于綜合工況續航里程數，有車友在城際高速測試出比亞迪e2標準續航版的實際續航里程為231 kM。按照三元鋰電池組實際循環壽命400次來算，該車型在行駛9.24-12.2萬公里后就需要換新的電池。換掉的電池經過回收機構的簡單處理，還能應用在低速電動車、電動自行車、儲能設備中。

 

      梯次利用和拆解回收有什么區別？

 

      動力電池的處理方式主要有梯次利用和拆解回收兩種。以電動乘用車為例，動力電池在汽車內部主要以電池Pack（電池包）的形式集成，電池包被回收以后還需要拆散成單顆電芯，然后做剩余壽命檢測，再進行分選、系統集成。經過多道程序之后，再投入到低速電動車、電動自行車、儲能設備等應用中。而容量＜50%的電池不具備梯次利用的條件，它需要進入到下一個環節，由專業的動力電池回收機構進行拆解回收。

 

       拆解回收大致的操作流程是：將電池放入鹽水中徹底放電，放完電后再破碎處理，提取可再利用的材料。比如，從廢棄的三元鋰電池中，可以提取出鎳、鈷、錳、鋁等材料。只是廢舊電池若處置不當，很容易帶來環境污染。如何在分解過程中保證不污染環境？提取的材料還能給企業帶來盈利？這需要企業和政府的共同努力。

 

      當前動力電池回收面臨的困難

 

       2015年，我國超越美國成為全球最大的電動汽車市場。該年度，中國電動汽車銷量首次破10萬輛，達到33.11萬輛。同時，這也意味著隨著電動汽車日益普及，與之配套的動力電池也迎來了新的發展。

圖2 2012-2020年中國新能源汽車銷量趨勢 制圖：國際電子商情

圖3 2014-2021年中國動力電池總裝機量預測  制圖：國際電子商情

 

       而根據電動汽車動力電池的特性，一輛電動汽車行駛10-12萬公里之后很可能電池容量衰減到80%以下。如果一輛純電動汽車一年跑2萬多公里，預計5-6年需要換新的電池。由此，業內人士預估，截止至2019年年底，第一批電動汽車報廢潮即將來臨，到2020年退役動力蓄電池將達24GWh。另外，蓋世汽車研究院研報顯示，到2025年，我國需要回收舊電池容量預計達到137.4GWh。

 

       雖然動力電池回收體系在理論上可形成閉環，但是在實際操作中，因成本高、利潤低等問題，導致回收較為困難。據媒體報道，國內動力電池回收市場主要有三大主力，包括以比亞迪、寧德時代等為主的整車及電池廠商，以格林美、天奇股份等為主的第三方回收機構，還有以華友鈷業、廈門鎢業等為主的電池材料供應商。

 

       除了上述的正規動力電池回收廠家之外，在該行業還有很多不正規的小作坊。一些小商販用高于動力電池回收廠家的價格收購報廢動力電池，把它們轉賣給小作坊。小作坊再通過拆解電池獲取可回收的材料，再通過販賣這些材料來盈利。小作坊往往并不考慮容量在50%-80%的電池還有梯次利用的空間，且在拆解的過程中也不正規，極有可能造成土壤污染。

 

       此外，寧德時代的實驗數據表明，將1噸磷酸鐵鋰通過梯次利用，可獲得3萬元左右的收益，而直接回收原材料只能獲得1萬元左右的收益。三元鋰電池的收益對比則更加明顯，1噸三元鋰電池通過梯次利用，可獲得8萬元的收益，直接拆解只能獲得約4萬元收益。可見，小作坊式的回收并不能帶來更大的效益。

圖4 1噸動力電池在正規廠家和小作坊手中的收益對比  制圖：國際電子商情

 

       同時，報廢的電池流入小作坊也加劇了梯次利用工作的難度。一些正規電池回收廠家因為沒有足夠的用來題詞利用的電池，導致工廠無法維持正常運行。此時，建立起健全的動力電池回收體系十分關鍵。

 

      我國頒布了一攬子動力電池回收政策

 

       目前，中國動力電池回收工作在近年來已經有了初步的發展。特別是從2018年開始，以工信部、發改委帶頭的中央機構陸續推出了一攬子政策。

表1 我國動力電池回收政策匯總  制圖：國際電子商情

 

       值得注意的是，工信部在2019年11月7日發布《新能源汽車動力蓄電池回收服務網點建設和運營指南》中特別提到：動力蓄電池（不包括鉛酸蓄電池），對其服務網點選址、布局、場地、設施、安全管理、環保等提出要求，以及包裝、貯存、運輸等細節進行了規定。

 

       此外，還提到“回收服務網點應通過編碼采集工具等方式，采用信息化手段詳細記錄電池編碼、電池類型、電池產品類型、電池 數量、電池來源、電池去向企業等相關信息，保留記錄三年備查，按照國家溯源管理有關規定，及時、準確、規范地將信息反饋給新能源汽車生產或梯次利用等企業”。該指南相比于此前的行業規范，針對行業內的準入門檻及服務細則提出更高的要求，對動力電池的源頭與去向進行追蹤，保障了廢舊電池不落入小作坊。

 

       當前政策剛剛發布，它將給動力電池回收體系建設帶來怎樣的改變，目前仍待觀察。《國際電子商情》相信，經過多個政策的鼓勵與規范，我國動力電池回收將逐漸步入正軌。