新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用綜述

(多氟多(焦作)新能源科技有限公司，河南 焦作 454150)

?

新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用綜述

許飛

(多氟多(焦作)新能源科技有限公司，河南 焦作 454150)

近年來，新能源汽車及動力蓄電池產(chǎn)業(yè)在政策扶持下迅猛發(fā)展，隨之而來的是廢舊動力蓄電池的回收利用問題。通過調(diào)研，分析了行業(yè)情況及回收利用典型案例，剖析了當(dāng)前回收利用滯后的主要原因，提出了構(gòu)建上下游聯(lián)動的閉環(huán)新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用體系總體框架，為探索符合中國國情的新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用模式提供參考。

新能源汽車 ； 廢舊動力蓄電池 ； 回收利用 ； 模式

Keywords:new energy vehicle ; waste power storage battery ; recycling ; mode

1 行業(yè)情況

近年來新能源汽車及動力蓄電池產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。據(jù)工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年我國新能源汽車生產(chǎn)51.7萬輛，銷售50.7萬輛，比上年分別增長36.8%和53%。2017年我國新能源汽車市場將繼續(xù)保持快速增長，預(yù)計市場銷量在80萬輛左右。另據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年我國國內(nèi)鋰動力電池企業(yè)出貨量合計達(dá)到30.5 GWh，比2015年的17.0 GWh大幅度增長79.4%，預(yù)計2017年達(dá)到45 GWh左右。

動力蓄電池回收利用問題形勢嚴(yán)峻。鋰電池的使用壽命大約是20年，但用于汽車時，一般5年左右電池容量衰減到初始容量80%以下，續(xù)航里程明顯減少，動力蓄電池則需更換[1-2]。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，到2020年將出現(xiàn)一個報廢小高峰，中國汽車動力電池累計報廢量將達(dá)到12萬～17萬t的規(guī)模；而統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年，國內(nèi)報廢動力電池回收率僅為2%。廢舊動力電池若不能合理處置，將會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，正如宣傳語所說：“一顆小小的紐扣電池，可以污染600 m3的水，相當(dāng)于一個人一生的飲水量；一節(jié)一號電池爛在地里，能使1 m3的土地失去利用價值……。”

總體而言，新能源汽車進(jìn)入爆發(fā)式增長期，配套動力蓄電池需求量及產(chǎn)能逐年攀升，由于動力蓄電池壽命有限，即將進(jìn)入大規(guī)模報廢階段，但是，動力蓄電池回收利用率低，造成資源浪費和嚴(yán)重環(huán)境污染，存在安全隱患。

2 廢舊動力蓄電池回收利用模式探索

國內(nèi)廢舊動力蓄電池回收利用探索主要分為以下幾中：

2.1梯次利用探索

代表案例1：電網(wǎng)儲能方面的探索。國網(wǎng)河南電力公司在鄭州市建立了基本退役的動力電池的混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，聯(lián)調(diào)成功，在一年時間內(nèi)累計發(fā)電超過45 000 kW·h。代表案例2：商業(yè)儲能方面的探索。由中國電科院、國網(wǎng)北京市電力公司與北京交通大學(xué)共同完成的100 000 kW·h梯次利用電池儲能系統(tǒng)的工程示范，對退役電動汽車動力電池用于電力削峰填谷及備用電源進(jìn)行了有益探索，為大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了一定技術(shù)基礎(chǔ)，且梯次利用符合環(huán)境保護(hù)的4R原則，社會效益好。

2.2回收模式探索

代表單位1：邦普集團(tuán)。模式及效果：提出“動力鋰電池與車身整車回收”的模式，這種回收模式不僅可以保證運(yùn)輸過程中的安全性，還能夠降低包裝和運(yùn)輸費用，是一種可持續(xù)的運(yùn)營模式。代表單位2：格林美。模式及效果：通過社會集散采集收購和向企業(yè)收購相結(jié)合，創(chuàng)新性地推出國內(nèi)首個全方位O2O分類回收平臺“回收哥”，回收渠道廣泛，效果顯著。

2.3回收工藝探索

①定向循環(huán)工藝。代表單位：邦普集團(tuán)；工藝路線：產(chǎn)品—廢棄物—再生資源—原產(chǎn)品；回收效果：鎳鈷錳綜合回收率達(dá)98.5%。②動力電池材料再合成工藝。代表單位：中科院過程所、中南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)。工藝路線：機(jī)械拆解—粉碎分選—分別處理—材料修復(fù)—電池再制造?；厥招Ч轰X合金外殼、銅塊、銅粉、橡膠、廢塑料、不銹鋼都有95%及以上的回收率，磷酸鐵鋰、鋁粉、石墨也具有90%～93%的回收率。

由此可以看出，國內(nèi)廢舊動力蓄電池回收利用主要在電池梯次利用、回收模式、回收工藝等方面進(jìn)行了有益探索，并取得了較好的應(yīng)用效果[3-5]?？傮w來看，廢舊動力蓄電池回收利用雖然已經(jīng)引起政府部門、科研機(jī)構(gòu)、部分企業(yè)的關(guān)注和研究，但仍處于探索階段。

3 廢舊動力蓄電池回收利用滯后原因分析

雖然新能源電動汽車發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，針對動力蓄電池的回收并進(jìn)行梯次利用想法也很好，但是，回收利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后且緩慢，其主要原因分析見表1[6-9]。

表1 廢舊動力蓄電池回收利用滯后的主要原因、表現(xiàn)及解決辦法

由表1可以看出，阻礙回收利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因，除了當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平制約而存在的廢舊電芯一致性差等技術(shù)問題，更多的則是廢舊動力蓄電池回收利用相關(guān)管理制度及標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失，這是癥結(jié)所在。

4 廢舊動力蓄電池回收利用體系的建立

4.1回收利用大事記

新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用大事記：2006年2月，發(fā)改委、科技部、國家環(huán)?？偩致?lián)合發(fā)布《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》；2012年7月國務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》；2014年7月國務(wù)院辦公廳發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》；2016年1月發(fā)改委、工信部、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》；2016年2月工信部出臺《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范》；2016年5月“新能源汽車動力蓄電池回收利用管理政策研究”課題組工作座談會在北京召開；2016年12月工信部出臺《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》；2016年12月工信部、商務(wù)部、科技部聯(lián)合出臺《關(guān)于加快推進(jìn)再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》；2016年12月環(huán)保部發(fā)布《廢電池污染防治技術(shù)政策》。

國家已經(jīng)意識到新能源汽車動力蓄電池回收利用體系建立的緊迫性，目前已經(jīng)出臺的綱要及政策多為指導(dǎo)性、方向性文件，在回收利用過程中，會遇到許多具體的細(xì)節(jié)性問題。為此，工信部在出臺并完善《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理辦法》、《試點工作方案》等具體實施管理政策的同時，《車用動力電池回收利用》等系列國家標(biāo)準(zhǔn)也在研究起草階段?？梢灶A(yù)期，動力蓄電池回收利用相關(guān)財政補(bǔ)貼政策也會陸續(xù)出臺。

4.2回收利用體系總體框架

鑒于動力蓄電池即將迎來大規(guī)模報廢階段，時間緊迫且形勢嚴(yán)峻。國務(wù)院高度重視“動力蓄電池回收利用問題”并做出重要批示，要求工信部制訂回收利用管理工作計劃及措施，工信部委托中汽研數(shù)據(jù)資源中心具體落實管理工作。目前，關(guān)于回收利用標(biāo)準(zhǔn)體系及溯源系統(tǒng)正在逐步建立，具體情況見表2。

表2 即將出臺政策或標(biāo)準(zhǔn)匯總表

回收體系的建立須有章可循，而“章”即為國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。可以預(yù)期在國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步建立健全后，整個上下游聯(lián)動的閉環(huán)回收利用體系將變得非常清晰。新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用體系總體框架如圖1所示。

在上述回收利用體系中，主要存在如下四大責(zé)任主體：電池生產(chǎn)企業(yè)、汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池回收企業(yè)、電池綜合利用企業(yè)。其責(zé)任分工見表3。

表3 責(zé)任主體在回收體系中的角色及責(zé)任分工表

圖1 新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用體系總體框架圖

在出臺相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并明確了責(zé)任主體后，各責(zé)任主體的責(zé)任分工逐漸清晰明確，同時，我們要認(rèn)識到，隨之而來的責(zé)任主體之間的協(xié)同配合問題，如何讓廢舊動力蓄電池順利從上一環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，并在流轉(zhuǎn)的過程中能夠具有可追溯性，盡可能滿足消費者與各責(zé)任主體之間的利益，相信在政策扶持和各方努力下，一定能尋找到一個符合中國國情的新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用模式。

5 建議

新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用時間緊迫且形勢嚴(yán)峻，回收利用工作任重道遠(yuǎn)。建議從如下三個方面開展工作：①盡快制定并出臺管理辦法及激勵政策?；厥绽脤嵤┻^程離不開管理辦法的約束和規(guī)范，而促使各責(zé)任主體積極參與到回收利用中的最大動力將是激勵政策，在當(dāng)前回收利用體系探索階段的特殊時期，激勵政策的出臺是必要且必須的。②完善回收利用標(biāo)準(zhǔn)體系，建立動力電池溯源系統(tǒng)。動力電池從最初的生態(tài)設(shè)計到最終的梯級利用及再生利用，都需要標(biāo)準(zhǔn)體系的支持。同時，動力電池貫穿始終的一條主線是產(chǎn)品的全生命周期管理，在動力電池溯源系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)控管理電池產(chǎn)品的整個生命周期歷程。③提高全民環(huán)保觀念，貫徹生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。不能妥善處理的廢舊動力蓄電池存在安全隱患，且會造成嚴(yán)重環(huán)境污染，生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度是被國外動力電池回收利用經(jīng)驗證明過的合理有效手段，值得借鑒。

[1] 劉志勇.電動汽車—中國汽車工業(yè)發(fā)展的必由之路[J].裝備制造技術(shù),2009,37(4):111-112.

[2] 李凱揚(yáng),趙 濤.現(xiàn)代工業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展[J].工業(yè)工程,2005,8(6):43-48.

[3] Neubauer J,Pesaran A.The ability of battery second use strategies to impact plug-in electric vehicle prices and serve utility energy storage applications[J].Journal of Power Sources,2011,196:10351-10358.

[4] 侯 兵.電動汽車動力電池回收模式研究[D].重慶:重慶理工大學(xué),2015.

[5] 方海峰,黎宇科,黃永和.電動汽車廢舊動力蓄電池的回收利用技術(shù)及發(fā)展[J].汽車與配件,2011(11):27-29.

[6] 韓 路,賀狄龍,劉愛菊,等.動力電池梯次利用研究進(jìn)展[J].電源技術(shù),2014(3):548-550.

[7] 慈 松.基于全生命周期優(yōu)化管理的鋰電池梯次利用[J].新材料產(chǎn)業(yè),2015(4):41-46.

[8] 朱廣燕,劉三兵,海 濱,等.動力電池回收及梯次利用研究現(xiàn)狀[J].電源技術(shù),2015(7):1564-1566.

[9] 姚海琳,王 昶,黃健柏.EPR下我國新能源汽車動力電池回收利用模式研究[J].科技管理研究,2015(18):84-89.

ReviewofRecoveryandUtilizationofWastePowerBatteryforNewEnergyVehicle

XUFei

(Do-Fluoride (Jiaozuo)New Energy Technology Co.Ltd , Jiaozuo 454150，China)

In recent years,new energy vehicle and power storage battery industry have a rapid development with the policy support.At the same time, recycling problems of waste power storage battery follow.Through the investigation,the industry situation and recycling typical cases are analyzed.The main reasons for the current recovery lag are analyzed.The recycling system overall framework of and waste power storage battery new energy vehicle is put forward.In order to explore the waste power batteries recycling model of new energy vehicle according to the actual situation of China，it can provide reference.

2017-04-06

許 飛(1984-)，男，總工程師，從事動力鋰離子電池材料研發(fā)、新型動力鋰電池的生產(chǎn)工藝研究及應(yīng)用工作，電話：13613910453，E-mail：zqf@dfdxny.com。

X784

：A

：1003-3467(2017)07-0012-04