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近20万吨废旧动力电池,拿什么拯救你?
编辑:高工电动车网 更新于:2019-03-07 17:34:00 阅读:

        动力蓄电池回收利用已经带上了“紧箍咒”。

        工业和信息化部公布最新信息显示,我国动力蓄电池累计配套量超过131GWh,产业规模位居世界第一。

        考虑到电池的使用年限一般为5到8年,2009年到2012年推广的车辆或行驶里程较长车辆的新能源汽车电池基本处于淘汰临界点

        据中国汽车技术研究中心综合测算,2020年前后,我国纯电动(含插电式)乘用车和混合动力乘用车电池累计报废量将达12-17万吨。

        如此巨量的动力蓄电池已经来到了退役期。如果未经妥善处置和进行价值最大化利用,一方面会威胁公共安全,造成难以逆转的环境污染,另一方面也将对宝贵的有价金属资源形成浪费。

        动力电池回收,迫在眉睫。

        产业爆发前夜

        2018年,工信部联合七部委出台《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等一系列政策新规,就已预示“动力电池回收”即将进入规范化管理阶段;

        今年2月22日工信部发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用调研报告》,再次将报废动力电池污染防治提上日程。

        2019年全国两会在即,致公党在题为《关于加快升级打造新能源动力电池全生命周期价值链的提案》中又明确建议,对残值电池梯次利用的网点建设、集中贮存、收集、标识、包装、运输,以及指定移交、定点拆解等,出台一系列管理办法和监管方式;

        同时建议相关主管部门通过专项资金支持,鼓励车企、电池制造商、回收利用单位等上下游企业组建联合体,共建新能源动力电池回收利用体系。

        与全国政策相比,各个地方制定的方案更为细致。京津冀政府在2018年12月发布的《京津冀地区新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》提出,到2020年建成2-4家废旧动力蓄电池拆解示范线和梯次利用工厂。

        深圳市直接提出销售新能源汽车的企业,按照20元/千瓦时的标准专项计提动力蓄电池回收处理资金,对已按要求计提动力蓄电池回收处理资金的企业,按经审计确定金额的50%对企业给予补贴,补贴资金专项用于动力蓄电池回收。深圳也由此成为国内第一个设立动力电池回收补贴的城市。

        在如此密集的政策推动下,已经有越来越多的企业开始瞄准动力蓄电池回收体系的“新蛋糕”。事实上,2018年,废旧动力电池回收市场达到50亿元规模,2020年至2023年,废旧动力电池回收市场规模将进一步增长至136-311亿元。

        动力电池回收,迎来了它产业爆发期的前夜。

        国内回收模式待构建

        前,动力电池回收主要模式有两种。一种是由主机厂利用销售渠道建设退役电池回收体系,回收退役电池移交综合利用企业处理或与其合作共同利用电池剩余价值。

        北汽新能源、广汽三菱等45家主机厂已设立了3204个回收服务网点,主要集中在京津冀、长三角、珠三角及中部新能源汽车保有量较高的地区,并主要以4S店的形式存在。

        另一种是以第三方为主体,由梯次、再生利用企业与汽车、电池生产企业合作,共建共用回收服务网点,集中回收合作企业新能源汽车的退役电池。

        其中,国家电网分别在北京大兴和张北建设了梯次利用锰酸锂电池储能系统示范,并组建了退役电池分选评估技术平台,研制了高效可靠的电池管理系统。

        北京匠芯研发了梯次利用光储能系统,并正在建设基于大数据的动力蓄电池包评估系统。北京普莱德与北汽等合作实施了储能电站项目、集装箱式储能项目等,累计梯次利用量约75MWh。

        比亚迪、国轩高科等企业利用退役动力蓄电池,生产用于备电领域的梯次利用电池产品。无锡格林美与顺丰公司探索将梯次利用电池用于城市物流车辆,中天鸿锂等通过“以租代售”模式推动梯次利用电池在环卫、观光等车辆应用。

        值得一提的是,通常动力蓄电池容量衰减至80%以下时,便不能完全满足汽车动力需求,但可梯次利用于其他领域。不过由于当前动力蓄电池退役量较少,梯次利用大部分处于试验示范阶段,集中在备电、储能等领域。

        另外,从生态设计、生产控制到信息共享,梯次利用领域仍存在不少问题,例如绿色选材、标准化及通用性设计、易拆解结构设计以及易梯次利用设计等方面尚有不足;动力蓄电池产品一致性上仍存在差异;产业链上下游企业在通信协议、历史数据等关键资源分享方面还没有形成机制;梯次利用技术仍存在技术瓶颈。

        与梯次利用尚处于探索阶段不同,废旧电池再生利用行业现在也已形成一定规模。具体来看,拆解方面,湖北格林美、湖南邦普等开发了自动化拆解成套工艺,北京赛德美开发了电解液和隔膜拆解回收工艺。再生利用以湿法冶金及物理修复法为主。

        湿法冶金方面,湖南邦普开发了“定向循环和逆向产品定位”工艺,湖北格林美开发了“液相合成和高温合成”工艺。物理修复方面,赛德美对电池单体自动化拆解、粉碎及分选,再通过材料修复工艺得到正负极材料。

        不过,上述行业依然存在锂金属回收率不高、多种电池回收处理兼容性不强等问题。截至目前,再生利用相关国家及行业标准仍在加快制定。

        整体上,正如中国铁塔一位地方分公司负责人所言,“在实际运作中,动力电池回收的商业模式也并不成熟。当前动力电池回收利用处于初级阶段”。

        德/日/美的电池回收利用计划

        动力电池回收方面,德国大众汽车的经验或值得借鉴。包括日本、美国等也已经着手搭建自身的动力电池回收系统。

        大众最近发布要进军动力电池材料的回收,短期目标是在2020年实现每年完成1200吨电池材料的回收。

        该计划将从Braunschweig附近的Salzgitter工厂开始,大众汽车宣布正在建造一个试验产线来回收现有动力电池组件。它将通过限制电子废物和原始材料开采来减少其碳排放,同时为未来几年公司计划的1500万辆电动汽车提供所需的电池材料。

        “十年来,我们一直在研究如何恢复原材料。其中最重要的是钴、锂、锰和镍,“大众汽车技术规划主管ThomasTiedje说,其已经拥有体系化的可持续电池技术积累,并正在进一步发展。

        据了解,大众即将推出基于MEB平台打造的“I.D.”车型系列中的第一批电池将于今年晚些时候发货,其回收能力已准备好在2020年完成,最初的目标是每年回收1200吨材料,这相当于3000组电池系统。大众预计,全新电动车型的电池将会被全部回收再利用。

        “因为未来车用电池的规模会非常巨大,所以我们更愿意自己回收并建立自身的回收能力和体系,”Tiedje说。大众在动力电池回收的长期目标是回收97%的原材料,超过大众汽车今天的53%。而Salzgitter的新工厂将这一比例将会从现在的53%提高到72%。

        在回收路径上,返回大众汽车的EV电池将被评估为两种途径之一。第一种是“第二次生命”选项,其可以包括在充电站和储能领域。在大型活动中作为备用电源使用,也可以应用在快速充电战部署中为长途旅行的电动汽车提供电力支持。

        如果不能选择第二次使用寿命,那么将会进入第二种途径,EV电池将在Salzgitter回收。

        “在这个过程中,个别电池部件将首先被切碎,然后材料将被干燥和筛分,再提取'黑色粉末',这包含有价值的钴,锂,锰和镍原料,将被单独分离,之后再次可用于生产新电池。”

        大众汽车表示,在整个集团内,到2025年,其车辆每年将需要约150GWh的电池容量,这相当于约500亿欧元的采购成本。通过选择循环经济选项,该公司表示它将节省昂贵的废物处理以及购买原材料的成本,因此Salzgitter工厂从一开始就有为大众降低成本的考量。

        同时,该项目还有助于使大众汽车免受市场和地缘政治因素的影响,例如支持电动汽车转型所需的全球锂需求增长或生产国确定的钴矿开采减少。

        事实上,和大众的思路一样,基于成本、供给、环保等多个因素的考量,国际和国内主流车企都在明确提出涉足动力电池及材料的回收。包括丰田、戴姆勒、宝马、日产等车企都在过去几年在该领域有实际动作,主要方式通过与电池企业、材料企业的合作来共同布局。

        同时,包括美国、日本、澳大利亚等多个国家也从政策层面来做顶层设计与规划:

        在日本,去年9月,日本汽车制造商协会和日本经济产业省组织日本多家车企共同发起一个动力电池回收项目,目的是建立一个高效和可持续电池回收系统,成本由各方承担。一家名为日本汽车循环利用协作的组织将负责运营该由多家汽车制造商资助的合资企业。

        美国,目前,锂离子电池的收集和回收率低于5%。近日美国能源部(DOE)推出了第一个锂离子电池回收中心,称为ReCell中心。DOE的目标是,通过电池材料的回收再利用,将电池成本降低至每千瓦时80美元(约480元人民币),并从收集的电池中回收90%的关键材料。

        ReCell中心的合作者将专注于四个关键研究领域,以实现有利可图的锂离子电池回收,以供行业采用:

        一是直接的正极回收,重点将开发回收过程,产生直接回到新电池的产品,而无需昂贵的再加工;二是回收其他材料,重点将是创造能够经济有效地回收其他电池材料的技术,从而提供额外的收入来源。

        三是回收设计,将开发新的电池设计,优化使未来的电池更容易回收;四是将开发和利用建模和分析工具,以帮助指导研发的有效途径并验证中心内的工作。

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