鉅大LARGE | 點擊量:1426次 | 2020年05月08日
退役動力鋰電池應(yīng)遵循先梯次利用后回收利用的原則
隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,動力電池將迎來大規(guī)模退役潮。根據(jù)業(yè)內(nèi)測算,2018年我國退役動力電池將近12GWh,2020年動力電池回收量將接近25GWh,而到2022年動力電池回收量將接近45GWh。隨著動力電池退役潮的臨近,作為新能源汽車最后一公里的動力電池回收及梯次利用或?qū)⒊蔀橄乱粋€藍海。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,我國已成為世界第一大新能源汽車產(chǎn)銷國,動力蓄電池產(chǎn)銷量也逐年攀升,動力蓄電池回收利用迫在眉睫,社會高度關(guān)注。2009-2012年新能源汽車共推廣1.7萬輛,裝配動力蓄電池約1.2GWh。2013年以后,新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用,截至2017年底累計推廣新能源汽車180多萬輛,裝配動力蓄電池約86.9GWh。據(jù)行業(yè)專家從企業(yè)質(zhì)保期限、電池循環(huán)壽命、車輛使用工況等方面綜合測算,2018年后新能源汽車動力蓄電池將進入規(guī)?;艘?,預(yù)計到2020年累計將超過20萬噸(24.6GWh),如果按70%可用于梯次利用,大約有累計6萬噸電池需要報廢處理。動力蓄電池退役后,如果處置不當(dāng),隨意丟棄,一方面會給社會帶來環(huán)境影響和安全隱患,另一方面也會造成資源浪費。黨中央、國務(wù)院高度重視新能源汽車動力蓄電池回收利用,國務(wù)院召開專題會議進行研究部署。推動新能源汽車動力蓄電池回收利用,有利于保護環(huán)境和社會安全,推進資源循環(huán)利用,有利于促進我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展,對于加快綠色發(fā)展、建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國具有重要意義。
動力蓄電池回收利用作為一個新興領(lǐng)域,目前處于起步階段,面臨著一些突出的問題和困難:一是回收利用體系尚未形成。目前絕大部分動力蓄電池尚未退役,汽車生產(chǎn)、電池生產(chǎn)、綜合利用等企業(yè)之間未建立有效的合作機制。同時,在落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度方面,還需要進一步細化完善相關(guān)法律支撐;二是回收利用技術(shù)能力不足。目前企業(yè)技術(shù)儲備不足,動力蓄電池生態(tài)設(shè)計、梯次利用、有價金屬高效提取等關(guān)鍵共性技術(shù)和裝備有待突破。退役動力蓄電池放電、存儲以及梯次利用產(chǎn)品等標(biāo)準缺乏;三是激勵政策措施保障少。受技術(shù)和規(guī)模影響,目前市場上回收有價金屬收益不高,經(jīng)濟性較差。相關(guān)財稅激勵政策不健全,市場化的回收利用機制尚未建立。
電池回收及梯次利用的現(xiàn)實意義
對于退役動力電池“拆解回收”和“梯次利用”是被業(yè)內(nèi)廣泛認可的兩種具有互補性的方法。目前,我國已是全球最大的動力電池市場,如此大規(guī)模的動力電池集中退役,做好電池回收和梯次利用工作,無論從經(jīng)濟、資源安全,還是環(huán)保的角度,都有很大的必要性和現(xiàn)實意義。
“巧婦難為無米之炊。”動力電池的生產(chǎn)離不開原材料,隨著我國動力電池業(yè)的飛速發(fā)展,對電池原材料的需求也越來越旺盛。而鈷和鎳是動力電池里最稀缺的資源。自2016年以來,鎳的價格從低點翻了一倍,而鈷的價格則翻了三倍多。鈷有一半的儲量在政局極不穩(wěn)定的剛果(金)。手抓礦童工事件,及傳聞的暴利稅,都嚴重影響了鈷價穩(wěn)定及企業(yè)開采的投資計劃。在稀缺資源價格飛漲及產(chǎn)量不確定的情況下,從電池回收中獲取資源、延長電池的使用周期,變得格外重要。
電池回收有著巨大的經(jīng)濟價值。在目前上游材料價格不斷上升的情況下,三元電池回收的收益非常高。目前三元電池回收的成本大概在15000-20000元/噸,回收拆解后金屬材料按目前的資源價格能賣到42000元。拓金研究表示,按含金屬價值量計,2022年國內(nèi)動力電池回收市場規(guī)模將突破百億元,且未來會隨著新能源行業(yè)的增長不斷擴大。
從環(huán)保角度來看,廢舊動力電池含大量重金屬和有機物、電解質(zhì)及其轉(zhuǎn)化物產(chǎn)生的有毒氣體,這些都會嚴重威脅環(huán)境和人類的健康,給社會生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。所以搞好動力電池回收及梯次利用工作,也是一項重大的生態(tài)建設(shè)任務(wù)。
先梯次利用后回收利用的原則
通常來講,動力電池平均使用年限為5-8年,其性能隨著充電次數(shù)的增加而衰減,電池剩余容量降低到初始容量的70%-80%時便無法滿足車載動力使用要求。但退役動力電池經(jīng)過測試、篩選、重組等環(huán)節(jié),可用于低速電動車、備用電源、電力儲能等運行工況相對良好、對電池性能要求較低的領(lǐng)域進行梯次利用。當(dāng)電池?zé)o法進行梯次利用時,則需要進行拆解回收,做資源化處理。
拓金研究認為,從資源利用角度來看,直接將退役電池作為原材料回收,其實是變相虧損。電動汽車階段僅占電池全生命周期全部可用能量的36%,如果不進行梯次利用,則其使用成本是按電池生命周期的全部成本計算的。而當(dāng)梯次利用動力電池使用成本在1000元每千瓦時,使用壽命超過1000次,其性價比就超過鉛酸電池了。在國家多部委聯(lián)合出臺的《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》中,提出廢舊動力蓄電池的利用應(yīng)遵循先梯次利用后再生利用的原則。
梯次利用的障礙和模式探索
目前,我國的梯次利用儲能系統(tǒng)已經(jīng)能做到1元/Wh,但因為還存在諸多障礙,所以國內(nèi)還未大規(guī)模推廣。拓金研究指出,我國動力電池還未正式進入大批量退役階段,所以可梯次利用的電池數(shù)量還不夠多。而且早期的動力電池性能、質(zhì)量和成本都不如現(xiàn)在的電池。拓金研究強調(diào),由于過去幾年我國動力電池業(yè)飛速進步,導(dǎo)致可參照數(shù)據(jù)缺乏,另外加上退役電池性能和規(guī)格參差不齊,以及檢測配比難度高等因素,讓目前梯次利用市場化難度很大。從國家層面來說,相關(guān)行業(yè)配套政策還未落地,例如中國分時定價未全國推行,讓儲能電池的經(jīng)濟效益無法最大體現(xiàn)。所以目前動力電池大部分梯次利用項目都處于探索驗證階段。
拓金研究認為,就目前市場情況而言,相比于三元電池,磷酸鐵鋰電池更適合梯次利用。由于資源價格因素,磷酸鐵鋰電池回收價值很低。但其自身容量保持率和電解液保有率較三元電池更高,蓄充次數(shù)更高,更安全,使用價值也更高。而目前磷酸鐵鋰電池?zé)o論在性能和成本方面改善的空間也有限,所以磷酸鐵鋰電池會更適合并先于三元電池在儲能行業(yè)的梯次利用。
而隨著電池性能的提升以及成本大幅下降趨穩(wěn),讓現(xiàn)有及未來動力電池梯次利用的價值大大提高。國內(nèi)企業(yè)也開始在電池回收和梯次利用領(lǐng)域展開布局。2018年年初,中國鐵塔與重慶長安、比亞迪、銀隆等16家新能源企業(yè),簽約“新能源汽車動力蓄電池回收利用戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議”,探索動力電池梯次利用的模式。
梯次利用的適用場景和商業(yè)模式
拓金研究認為,梯次利用不僅能從商業(yè)模式上進一步降低電池成本,同時儲能電池成本的降低,也能推動更多的儲能應(yīng)用場景和市場。不同儲能場景對電池要求不一樣,所以退役動力電池梯次利用適用的場景和商業(yè)模式是下一個需要摸索的難題。國外剃次利用的創(chuàng)新嘗試對剛剛起步的國內(nèi)市場有很大借鑒意義。
美國的FreeWire公司推出了一款叫Mobi的電動汽車移動充電站。這款產(chǎn)品是由廢舊電動車電池制成,能儲存48kwh的電量,超過目前市面上大部分電動汽車的電池容量。日產(chǎn)汽車與住友商事株式會社在2010合資成立了4REnergy株式會社,致力于實現(xiàn)日產(chǎn)聆風(fēng)的鋰電池二次商業(yè)化利用,公司回收日本和美國市場中聆風(fēng)汽車的廢舊電池用于住宅及商用的儲能設(shè)備。在歐洲,Younicos回收電池用以建立組合分布式能源的虛擬電廠,并會參與一次調(diào)頻市場的電價制定。德國博世集團利用寶馬的ActiveE和i3純電動汽車報廢的電池建造了2MW/2MWh的大型光伏電站儲能系統(tǒng)。另外,特斯拉也在電網(wǎng)級儲能應(yīng)用、家用儲能墻、太陽能儲能等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)做了部署。這些未來也都是潛在梯次利用的場景。
行業(yè)聯(lián)盟主導(dǎo)的電池回收模式
對于無法進行梯次利用的報廢電池,就要通過技術(shù)手段進行拆解回收。從國外的經(jīng)驗看,日本自1994年起就逐步建立起“蓄電池生產(chǎn)-銷售-回收-再生處理”的電池回收利用體系。規(guī)定由汽車經(jīng)銷商負責(zé)向社會免費回收廢舊汽車電池,而汽車電池生產(chǎn)商為廢舊電池回收的主要負責(zé)人。生產(chǎn)商從經(jīng)銷商處收集廢舊電池后,轉(zhuǎn)交于廢舊電池處理商進行循環(huán)利用。而美國目前雖然還沒有聯(lián)邦政府層面的法規(guī)政策,但特斯拉分別在北美和歐洲,同電池回收企業(yè)KinsburskyBrothers與Umicore合作回收電池。
按目前的國內(nèi)政策方向,中國的回收模式會是介于日本和特斯拉模式之間,以生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)的行業(yè)聯(lián)盟模式。在2018年2月,工信部牽頭的七部委發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,提出落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度,將汽車生產(chǎn)企業(yè)放在責(zé)任的首位,同時也鼓勵汽車及電池生產(chǎn)企業(yè)、報廢汽車回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等合作共建回收渠道。目前聯(lián)盟的形式逐漸形成:如寧德時代通過之前收購的邦普做回收,格林美和比亞迪及東風(fēng)建立回收合作,北汽則和贛州豪鵬建立聯(lián)盟。這些聯(lián)盟將奠定未來中國動力電池回收的行業(yè)模式。
拓金研究認為,目前我國動力電池的拆解回收和梯次利用才剛剛起步,隨著動力電池大規(guī)模退役的時間越來越近,落在中國電池業(yè)界的任務(wù)也變得越來越緊迫。他山之石,可以攻玉。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該立足中國市場環(huán)境,積極借鑒國外的成功經(jīng)驗,找到適合自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展的解決辦法。相信在我國政府的政策扶持和廣大電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的共同努力下,定會形成比較完善的電池回收和梯次利用模式。
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