百萬噸鋰電池即將報廢,電池回收產業面臨兩大難題

lithium battery recycle

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈被新能源车“榨干”的 20 万吨电池,如何处置?〉。)

【為什麼我們要挑選這篇文章】鋰電池實際使用壽命大約 4 到 6 年,因此幾年之後,會有大量的電動車電池退役;電池回收新創 Li-Cycle 更預估,到了 2030 年,全球會有 500 萬噸的報廢鋰電池。面對海量廢電池,各國政府與產業界已開始設置回收鏈,但這些回收措施能有效應對嗎?我們以中國為案例,探討鋰電池回收可能會遇到的挑戰。(責任編輯:郭家宏)

新能源汽車在中國逐漸普及,緊接著而來的,是退役電池回收問題。

理論上,新能源汽車的動力電池壽命一般為 8 年,或者對應里程為 12 萬公里。但實際使用中,通常只有 4 到 6 年壽命,電池容量衰減到 80% 之後,將不再適用於驅動汽車。照此時間往前追溯,2013 年前後,中國新能源汽車逐漸普及;2015 年後,中國已經連續 4 年成為全球新能源汽車產銷第一大國。這意味著,最早被消費者購買的電動車,在中國市場正帶來第一波電池退役潮。

據中國汽車工業協會統計,2013 年中國新能源汽車銷售約 1.76 萬輛,2014 年約 7.48 萬輛。到 2020 年左右,這些新能源汽車的動力電池已經到了退役期。中國汽車技術研究中心曾預測,2020 年中國國內累計退役的動力電池,超過 20 萬噸(約為 25 GWh)。作為對比,據中國汽車動力電池產業創新聯盟發佈的數據,2020 年中國國動力電池累計銷量為 65.9 GWh。

這個衰退週期被很多業內人士當作看好「電池股」上漲的理由,但比這些既得利益更重要的一個問題其實是——這些退役的動力電池該如何處理?

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鋰電池回收的兩種模式:梯次利用、再生利用

新能源汽車動力電池主要為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,前者成本更低,後者能帶來更長續航但成本更高,各有優劣。此外,還有少量鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰電池。

鋰離子電池內含鋰、鎳、鈷和錳等重金屬元素,同時電解液中含有六氟磷酸鋰等高毒性物質和揮發物。如果處理不當,數量如此之大的退役電池,勢必會對生態環境造成不良影響,新能源車的「環保」屬性也將大打折扣。此外,如果處理過程中操作不當,也會引發燃爆、觸電和腐蝕等安全隱患。

目前,對退役動力電池回收處理主要有兩種方式,分別是梯次利用和再生利用。梯次利用是讓退役的動力電池重新上崗。當電池實際容量降低到原來的 70% 到 80% 後,雖然不再適用於汽車,但卻依然可用於動力和續航需求較弱的低速電動車、通信基站和儲能設備等。

對退役動力電池梯次利用存在一定技術門檻。動力電池通常是根據不同車廠的特定車型定製,不同車廠的動力電池之間,結構、規格和參數存在較大差異。即使是同一車廠同一車型同一批次的動力電池,到了退役時間,其剩餘容量、電壓和內阻也不會完全一樣,正如世界上沒有兩片完全一樣的葉子。

這些因素都增加了對退役動力電池梯次利用的難度和成本。電池回收後,需要先進行檢測,然後根據不同來源、不同規格和不同容量進行分類,最後才是重組再利用。

再生利用則是指,讓電池徹底報廢,對廢舊電池進行拆解、破碎、分選、材料修復或冶煉,提取鋰、鈷、鎳、錳等金屬元素,然後利用這些材料再造電池。

據電動汽車百人會調研,2020 年左右,報廢動力電池以磷酸鐵鋰為主,到 2022 年,三元與磷酸鐵鋰動力電池退役量幾乎相同。預計 2023 到 2025 年,三元動力電池報廢量將繼續增多,但伴隨新能源汽車向市場化發展的趨勢,低成本、新模組的磷酸鐵鋰電池將再次得到市場青睞。

退役的磷酸鐵鋰電池,一般循環壽命為 2000 次至 6000 次,更加適合梯次利用。而退役的三元鋰電池僅為 800 次至 2000 次,且由於其含有價金屬(鎳 12.1%、鈷 3%、鋰 1.9%),更適合直接再生利用。

據《第一財經》2019 年 11 月報導,新磷酸鐵鋰電池價格曾下降至每度電 9 毛,甚至更低的價格,而將磷酸鐵鋰電池進行回收的成本為每度電 6 到 7 毛錢左右,在這種市場環境下獲利仍較為困難。自然地,企業回收利用磷酸鐵鋰電池的動力不足。

不過,隨著 2020 年 4 月國家新能源補貼政策發佈,行業由強政策驅動像市場驅動轉變,新能源車企降本增效壓力增大,新磷酸鐵鋰電池的價格持續上漲,企業回收利用磷酸鐵鋰電池的動力預計將會反彈。

落地挑戰 1:回收鏈複雜,電池溯源不清楚

回收處理動力電池的思路很明確,落地執行卻存在不少難點。儘管工業和信息化部等相關部門曾發佈過多個相關文件和政策,希望規範動力電池回收市場,但多為引導性而非強制性,因此行業仍存在很多不規範的地方。動力電池回收鏈中,第一個環節(渠道回收和電池溯源)就出現了問題。

2018 年,工信部發佈《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,要求汽車生產企業應承擔動力蓄電池回收的主體責任。

此外,電池生產企業應與汽車生產企業協同,對所生產動力蓄電池進行編碼,及時透過溯源信息系統,上傳動力蓄電池編碼及新能源汽車相關資訊。

政策推出後後,有的新能源汽車生產企業自建電池回收業務,比如 2020 年比亞迪利用 e6 車型回收的磷酸鐵鋰電池組,建了浙江省最大規模的梯次儲能電站。

但這種做法仍是少數,車廠更多透過建設回收服務網點、與電池回收企業合作的方式,來處理退役電池。但《e 公司》2021 年 1 月發表的一篇調查報導顯示,回收點的設置更多是流於形式。「回收點是整車廠為滿足部委要求而設,大部分依託於銷售及售後網點,對鋰電池的存放、保管完全不在行。」

另外,工信部要求上傳電池和車輛相關信息到溯源信息系統,但據《每日經濟新聞》報導,為了拿到新能源補貼,有的整機廠會把車輛先發往深圳等補貼比較高的城市進行系統報備,之後再運往別處銷售。

經銷商體系更為混亂。《每日經濟新聞》從業內人士中獲知,一級經銷商從廠家提車後,部分車輛會直接出售給消費者,部分車輛則會轉手給二級經銷商,另外一部分車輛後續會通過二手車市場轉入其他消費者手中。複雜的流轉流程意味著,通過溯源資訊系統很難找到真實車主,車輛搭載的動力電池也難以追蹤。

即使沒有這些流程,回收企業想要依靠編碼對動力電池進行價值評估,也不現實。據《e 公司》報導,電池回收企業掃瞄電池上的編碼,是看不到電池資訊的,這更像是電池廠自己的內部管理系統。

這就導致電池回收企業只能依靠賣方提供的資訊,以及自己買回來後檢測。《經濟觀察報》指出,電池回收企業看一批電池,常常像「賭石」一樣。賣方報了價格,但這批電池到底是好是壞,是沒法知道的。因為沒有數據能夠準確證明電池的狀況和價值,一些很粗糙的使用年限類數據也沒有太多意義。退役電池有多大價值,只有買回來後,在自己廠內做完檢測才知道。

落地挑戰 2:電池處理廠品質參差不齊

處理電池的主體也是魚龍混雜,既有正規軍,也有小作坊。所謂正規軍,即工業和信息化部公佈的「白名單」企業。2018 年 7 月,工業和信息化部節能與綜合利用司公示了《符合 〈新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件〉 企業名單(第一批)》,共有 5 家。2020 年 12 月,工信部又公佈了第二批企業名單,共 22 家。兩批加起來 27 家。

這些正規軍在營業資質、渠道、技術和規模等方面都滿足了國家標準。相比之下,小作坊的資質、規範和能力都偏弱,拆解及廢液處理不專業,有爆炸和環境污染風險。但在電池回收的鏈條中,正規軍卻不一定是占優勢的一方。

通常,電池廠或新能源汽車主機廠有一批電池要處理,會讓多家企業共同招標,價高者得。參與招標的企業,既有「白名單」企業,也有作坊類企業。後者由於合規成本比較低,通常報價可以比前者高出 15% 左右。

《經濟觀察報》援引浙江華友循環科技副總經理高威喬報導,假如是回收後出售價值是人民幣 10,000 元的電池,華友循環最多報 6,500 元收購,非「白名單」企業則可能出到 7,500 元,而這個價格超出了華友循環的獲利標準,根本拿不下來。華友循環是第一批進入「白名單」的企業之一。

在「白名單」企業和小作坊之外,還有一些更加不正規的電池收購商。透過關係去收集 4S 店或廢棄回收站裡的動力電池,使用原始、低成本的手工方式拆解電池,提取鈷、鋰等貴金屬出售。不管是拆解過程還是後續處理,都有很大的安全和環境污染隱患。

由於存在很多不規範的主體,分流了電池回收數量,所以 2020 年動力電池回收高峰沒有如「白名單」企業所願如約到來。據《經濟觀察報》報導,2020 年回收量成長的幅度還沒到「高峰期」。如果把「白名單」回收企業 2020 年的回收量加起來,會發現比整個市場應有的回收量差非常遠。

但隨著中國新能源汽車產銷量的提高,退役動力電池勢必會不斷增多——據公安部交通管理局 2021 年 1 月 7 日公佈的數據,新能源汽車增量已經連續三年超過 100 萬輛,持續高速增長。截至 2020 年底,中國新能源汽車保有量達 492 萬輛,比 2019 年增加 111 萬輛,增長 29.18%。其中,純電動車保有量 400 萬輛,占新能源汽車總量的 81.32%。冗長的鏈條和混雜的主體,注定了新能源汽車電池回收不是一件容易事,但它對於環保以及整個新能源造車生態都是一個必須解決的事。

(本文經合作夥伴 品玩 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈被新能源车“榨干”的 20 万吨电池,如何处置?〉。首圖來源:Pixabay CC Licensed

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