循環(huán)經(jīng)濟視角下電動汽車動力電池的回收利用

王培玲，李 亮，袁 煥，焦仁強

(1.湖北理工學(xué)院 機電工程學(xué)院，湖北 黃石 435003；2.浙江海利普電子科技有限公司，浙江 海鹽 314300)

動力電池是電動汽車的核心部件，其生產(chǎn)成本較高，使用壽命較短，當(dāng)容量衰減至額定容量的80%以下時，就無法為電動車提供動力[1],進入批量報廢階段。目前，因動力電池報廢而帶來的資源、成本和環(huán)境問題日益引起各界的重視。循環(huán)經(jīng)濟是指通過對資源進行回收再利用，既能保護環(huán)境又能帶來巨大的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展[2]。電動汽車是交通運輸領(lǐng)域發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的代表，雖然在使用過程中不會直接污染環(huán)境，但是作為核心部件的動力電池，若報廢處置不當(dāng)，將會帶來一系列的環(huán)境問題。而且，動力電池(特別是鋰離子電池)中含有大量可回收利用的有價金屬，如果能夠?qū)ζ溥M行恰當(dāng)?shù)幕厥绽茫梢詣?chuàng)造出新的價值。因此，電動汽車能否完全實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，關(guān)鍵在于動力電池能否得到經(jīng)濟化、生態(tài)化的回收利用。

1 我國動力電池回收利用現(xiàn)狀

1.1 政策現(xiàn)狀

2006年國家發(fā)改委、科技部和環(huán)?？偩致?lián)合制定的《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》首次提及動力電池的回收與利用，至今已經(jīng)出臺了一系列相關(guān)政策。國家正大力營造、完善動力電池回收利用的政策環(huán)境[3]。雖然目前已頒布的一些部門規(guī)章、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等具有針對性，且涵蓋了廢舊動力電池回收的諸多方面，但都是一些指導(dǎo)性文件，并不具有強制性的法律效力，對企業(yè)的約束力不足。另外，這些政策沒有明確消費者的義務(wù)，沒有制定賞罰機制，消費者的回收積極性不高。

1.2 市場現(xiàn)狀

近些年，我國電動汽車市場穩(wěn)步發(fā)展，2015—2019年的新能源汽車及純電動汽車保有量逐年升高。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年動力電池的報廢總量為7.4萬t，市場回收量為5 472 t，僅占報廢動力電池總量的7.4%，截至2019年底，動力電池規(guī)范回收率只有20%。目前，正規(guī)市場上流通的退役動力電池數(shù)量遠(yuǎn)低于行業(yè)預(yù)期?；厥帐袌霰O(jiān)管不嚴(yán)，導(dǎo)致正規(guī)回收渠道不暢，無法形成有效的市場化機制，使得絕大部分的廢舊動力電池沒有得到有效回收。

1.3 回收網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

電動汽車制造企業(yè)與回收企業(yè)共建的復(fù)合型回收網(wǎng)絡(luò)主要是以占據(jù)資源優(yōu)勢的4S店作為回收服務(wù)網(wǎng)點，回收處理中心為電動汽車制造企業(yè)自營，資源回收利用環(huán)節(jié)外包給電池回收企業(yè)、梯次利用企業(yè)和廢物處理企業(yè)[4]。

以4S店為基礎(chǔ)的收集型回收網(wǎng)絡(luò)，雖然占據(jù)渠道優(yōu)勢，但是單家車企的回收數(shù)量畢竟有限，其回收點位分散、回收計劃性差、回收量波動性大，且動力電池屬于危險品貨物，對回收倉儲的要求較高。單家車企由于缺乏規(guī)模效應(yīng)，提高了倉儲成本，致使回收的動力電池不能得到及時地處理。另外，回收利用鏈條冗長和回收技術(shù)要求較高，使得回收成本高、盈利空間小，降低了回收的積極性。我國新能源汽車企業(yè)及第三方回收企業(yè)眾多，各自建立回收服務(wù)網(wǎng)點，因而形成了重復(fù)建設(shè)。同時，回收拆解企業(yè)及資源綜合利用企業(yè)眾多，各企業(yè)之間難以協(xié)調(diào)。因此，有必要探索共享型的聯(lián)合回收模式，提高規(guī)模效應(yīng)。

2 循環(huán)經(jīng)濟下動力電池回收利用的優(yōu)化措施

2.1 拓寬回收渠道，形成便利的回收體系

1)優(yōu)化回收服務(wù)網(wǎng)點。在電動汽車保有量比較高的地區(qū)，可建立集中貯存型回收服務(wù)網(wǎng)點。如果達到一定的規(guī)模，現(xiàn)有的集中貯存型網(wǎng)點可進一步改建升級為回收處理中心，以減少退役動力電池的周轉(zhuǎn)次數(shù)。

2)引進動力電池回收精準(zhǔn)分類智能化裝置。當(dāng)電動汽車保有量達到一定規(guī)模后，可借鑒垃圾分類回收的方式，在交通便利、滿足安全環(huán)保要求的合適地點投放一定數(shù)量的動力電池環(huán)?；厥昭b置，對不同種類的動力電池進行分類回收，形成便攜式的電池回收體系。該回收裝置環(huán)境必須友好，以防在儲存過程中電池性能發(fā)生改變，影響梯次利用和再制造。另外，該回收裝置不僅能實現(xiàn)精準(zhǔn)分類，而且能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場返利，可以在一定程度上鼓勵和引導(dǎo)消費者選擇正規(guī)合適的動力電池回收網(wǎng)絡(luò)，能有效防止動力電池的不正規(guī)流向。

3)開展互聯(lián)網(wǎng)+動力電池回收。打破車企責(zé)任主體，在動力電池處理中心與電動汽車車主之間建立直接、快捷的回收渠道，如開發(fā)的動力電池回收APP、微信平臺等。建立快捷的回收渠道來承接消費者對動力電池報廢的需求，可減少中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，將回收階段對動力電池的破壞降到最低,并實現(xiàn)快速回收利用。

2.2 完善回收機制，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；厥?/h3>

消費者是電動汽車的最終使用者，是廢舊動力電池產(chǎn)生的主要來源，只有消費者主動將動力電池進行回收，才能實現(xiàn)動力電池回收的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；Ｔ黾觿恿﹄姵鼗厥湛?、動力電池以舊換新卡等，讓消費者在購車時就了解動力電池回收的必要性和重要性，并逐步構(gòu)建押金回收制度。在動力電池全生命周期信息和大數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)平臺未有效建立前，4S店定期電話回訪電動汽車用戶，了解電池使用情況，督促并提升消費者對動力電池回收的安全環(huán)保意識。當(dāng)動力電池編碼有效實施后，通過編碼與電動汽車綁定，便于實行登記使用制[5]。

2.3 發(fā)展車電分離模式，建立電池租賃回收利用體系

車電分離作為一種新型的電動汽車銷售模式，不僅可以降低購買新車的門檻，而且用戶可按照用車需求選擇不同性能的電池，在一定程度上推進了動力電池的梯次利用。換電和電池租賃模式能夠減少動力電池回收不可控風(fēng)險。租賃企業(yè)可對動力電池實現(xiàn)規(guī)模化回收，不需經(jīng)過回收服務(wù)網(wǎng)點直接進入回收處理中心，縮短了回收產(chǎn)業(yè)鏈，在很大程度上實現(xiàn)了資源的集中和統(tǒng)一分配，便于廢舊動力電池快速進入回收渠道，且有利于動力電池全生命周期的各項把控。因此，電動汽車生產(chǎn)商、電池生產(chǎn)商、第三方電池租賃企業(yè)和政府需要聯(lián)動建立覆蓋主要城區(qū)的換電、租賃網(wǎng)絡(luò)，以滿足人們的換電需求。同時，該模式一定要明確動力電池的所有權(quán)歸屬問題，形成完善的運營體系，解決電池模組標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性的問題，保證后續(xù)回收環(huán)節(jié)的順暢進行。

2.4 完善梯次利用環(huán)節(jié)，實現(xiàn)資源利用最大化

將回收的動力電池應(yīng)用在比汽車電能要求更低的場合，可緩解大量動力電池進入再生階段的壓力，充分發(fā)揮動力電池的容量價值，延長動力電池的生命周期，實現(xiàn)動力電池使用價值的最大化，促進綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的達成。

1)開展小規(guī)模工程應(yīng)用，探索梯次利用場景，挖掘潛在市場。在不同場景下開展小規(guī)模工程應(yīng)用，明確不同狀態(tài)電池適用的梯次利用程度以及邊界使用條件，為后續(xù)安全、經(jīng)濟地開展大規(guī)模儲能工程奠定基礎(chǔ)。

2)加快國家標(biāo)準(zhǔn)以及配套的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定進程。目前，梯次利用企業(yè)的準(zhǔn)入條件不清晰，市場缺乏規(guī)范性，尚未制定明確的動力電池退役標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致梯次利用電池品質(zhì)存在一定的差異，降低了梯次利用電池系統(tǒng)的質(zhì)量，增加了回收使用成本。因此，建立相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，才能滿足梯次利用良性發(fā)展的需要，最大程度地發(fā)揮回收利用的經(jīng)濟效益和社會效益[6]。

3)充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成共生共贏的產(chǎn)業(yè)鏈。我國動力電池回收再利用產(chǎn)業(yè)鏈主要包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)、梯次利用環(huán)節(jié)和再生環(huán)節(jié)。這3個環(huán)節(jié)相對孤立，沒有建立起協(xié)同機制。生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)重視有利于回收利用標(biāo)準(zhǔn)化的電池研發(fā)設(shè)計，梯次利用環(huán)節(jié)應(yīng)重視梯次利用后電池的有序、合理回收。因此，梯次利用企業(yè)要與產(chǎn)業(yè)鏈上其他企業(yè)加強合作，實現(xiàn)深度融合發(fā)展[7]。

3 共建共享動力電池回收網(wǎng)絡(luò)

在各城市選擇恰當(dāng)?shù)奈恢霉步ü蚕硇?、集中儲存型的回收服?wù)網(wǎng)點，以集中回收本地區(qū)所有車商的動力電池，形成規(guī)模效應(yīng)。然后，以省為單位，共建共享型回收處理中心，集中對各城市回收服務(wù)網(wǎng)點回收的廢舊動力電池進行檢測分類，以進行梯次利用或再生利用，并將滿足梯次利用的電池交付至不同層次的梯次利用企業(yè)[8]，使其由高層次到低層次循環(huán)流動，最大化其再利用價值。將完全不滿足最低層次梯次利用的電池交付至電池材料回收企業(yè)進行再生利用。將毫無利用價值的電池交廢物回收處理企業(yè)進行無害化處理，最大化減輕對環(huán)境的污染。

共建共享型回收網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)，可減少回收機構(gòu)的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約建設(shè)成本。同時，回收處理中心與各電池生產(chǎn)企業(yè)、梯次利用企業(yè)可以更好地開展合作，共同開展廢舊動力電池回收技術(shù)的研究；引進智能機器人，提高檢測、評估及拆解的自動化水平。將回收處理、梯次利用中的技術(shù)瓶頸實時反饋，以使各動力電池生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)計時就能充分考慮到回收再利用時拆解、檢測、重組各環(huán)節(jié)的安全性和一致性，不斷完善動力電池的結(jié)構(gòu)、連接方式和關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)綠色設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。通過回收處理中心集中回收、拆解，統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)配，實現(xiàn)合理的動力電池梯次利用及再生利用。

圖1 共享型回收網(wǎng)絡(luò)

建立共享型的回收體系，需要信息技術(shù)的有效支撐。借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化手段，建立完善的信息化交流平臺，實現(xiàn)回收信息的共享，最大化實現(xiàn)信息對稱[9]。各回收服務(wù)網(wǎng)點在滿足本地區(qū)動力電池回收需求的基礎(chǔ)上，做好回收信息的統(tǒng)計，實時反饋本地區(qū)動力電池的回收數(shù)量。電動汽車制造商及梯次利用等企業(yè)應(yīng)依托回收服務(wù)網(wǎng)點及信息平臺加強對本地區(qū)廢舊動力電池的跟蹤，保證各環(huán)節(jié)主體能夠?qū)恿﹄姵氐幕厥绽们闆r進行監(jiān)測和管理[10]，全面對接全國的中心服務(wù)站點，建立共享的回收管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)束語

在循環(huán)經(jīng)濟理念下對動力電池實行監(jiān)測，并按照逆向物流的運作模式進行回收利用是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上相關(guān)企業(yè)共同開展動力電池的回收利用，跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨企業(yè)合作，建立有效的合作機制，以集中回收退役動力電池，形成規(guī)模效益，突破技術(shù)壁壘，實現(xiàn)動力電池的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，以進一步推廣動力電池租賃等車電分離模式，實現(xiàn)動力電池的統(tǒng)一管理和有序回收。創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)，在全國建立共享型的回收體系，共享共用回收渠道資源，可以有效解決重復(fù)建設(shè)的弊端，加快節(jié)約型社會建設(shè)的步伐。