动力电池梯次利用受争议,拆解回收走循环

    在政策鼓励、渗透率不断提升的利好背景下,新能源车有望继续快速发展,预计到 2020 年销量将超过 230 万辆。新能源车产销的快速增长带动动力电池装机量表现强劲,三元锂电池市场份额持续提升。废旧动力电池若未妥善处置将存在较大的环境风险,具备一定毒害性的化学物质、难降解的材料等可能会对生态系统产生破坏,并最终对人类健康带来损害;但其中锂、钴、镍等高价值金属回收后能产生较大的资源价值,具备经济性。

退役电池量将达第一次高峰

    2018年,全球锂离子电池回收市场规模达到了111783吨,预计2025年将达到641595吨,期间年复合增长率约为26.57%。

    目前,我国动力电池主要有磷酸铁锂电池和三元电池。按照磷酸铁锂电池报废期 5 年、三元锂电池报废期 6 年测算,2019 年开始动力电池将进入规模性报废期,预计2020年,我国退役电池累计约为25GWh。这意味着,今年将迎来退役电池的第一个高潮。预计2025年退役电池累计将达134.5GWh。


    欧美日发达国家在便携式电池和汽车启动用电池(铅蓄电池)等方面已经构建了完整的回收网络,但在新能源汽车动力蓄电池回收利用方面和国内一样尚无成熟的经验可以借鉴。

    我国是世界最大的新能源汽车市场,中国政府积极制定相关政策标准以引导动力电池回收行业有序发展。

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    当前,我国新能源汽车动力电池回收产业可较为清晰的分为“回收体系、梯级利用和再生利用”三个环节。

    研究表示,磷酸铁锂电池容量衰减程度小于三元电池,三元电池循环次数在 2500 次左右时,电池容量衰减至 80%,之后其相对容量将随着循环次数增多呈现快速衰减趋势。而磷酸铁锂电池循环寿命在 3500 次以上,部分可达到 5000 次以上,同时容量则随循环次数增多而呈现缓慢衰减趋势。同时,磷酸铁锂电池材料成分不含贵重金属,进行资源化的价值较低,因此,磷酸铁锂电池具备较高的梯次利用价值,而三元电池因其富含多种有价金属,适宜进行拆解回收及再生利用。

梯次利用主要用于低速电动车和电力储能

    工信部发布《电动自行车安全技术规范》国家标准,规定含完整电池的电动自行车整车质量应当小于或等于 55kg,而铅酸电池自身重量即有 17kg 左右,整车质量限制有望促进电动车生产企业采用质量较轻的锂离子电池,梯级利用情况下锂电池的其全生命周期成本亦低于铅酸蓄电池,因此,梯级利用有望成为新国标下电动自行车蓄电池的优选。

    在储能梯次利用方面,南方电网已经尝试了多个示范试点,正走在行业的前沿。2018年3月,南方电网在广州建成投产了全国首个退役电池梯级利用储能示范工程,采用的是铅酸退役电池。此后,深圳、丽江等地也先后启动了锂电退役电池的储能梯次利用项目研究或试点。在南方电网深圳项目的总容量为2.15MW/7.27MWh,该项目同时采用磷酸铁锂和三元锂电池。

    但社会上对电池的梯次利用存在许多争议。主要因为如何判断一个电池的实际剩余容量和健康状况,如何预估剩余循环次数和全生命周期放电量,将直接影响这个电池在市场上的定价。而以目前的技术经济水平,无法以合理低成本的方式得到答案,也无法在车厂、用户、回收机构、储能电站各方达成一个“价值共识”。价值的不透明导致了流通成本高昂,流通效率降低。电池的梯次利用问题亟待进一步解决。

湿法回收:对有价材料的回收率较高

    动力电池的回收过程大致可分为“预处理-材料回收-筛选制备”三个步骤。预处理阶段主要对电池进行放电、拆解、粉碎、分选等,分离出电池的金属外壳、电极材料;材料回收阶段是动力电池再生利用的关键环节,主要通过溶解、萃取、沉淀、电解等多种方式以单质、化合物或混合物的形式分类回收各种有价材料,一般包括物理回收、化学回收和生物回收三大方法。

    由于物理方法的耗能高,回收率低且会产生一定的废弃污染,生物方法尚处于起步阶段,各方面技术尚不成熟,不适合现阶段广泛使用,但发展潜力大。所以,目前用的更多的是化学方法,虽然成本较高,但是高成本换来的是高自动化程度和高回收率,且带来的污染较低。

    三元电池中高价值金属含量较高,采用湿法回收工艺对有价材料的回收效率较高,收益明显。根据相关测算,采用湿法回收工艺回收每吨三元电池的平均收益超过 17000 元,而处理成本约 15000 元,因此湿法回收工艺回收每吨三元电池可获得收益约 3000 元。回收有价材料后,需要通过添加化学物质调整溶液中的材料比例,制备出锂离子电池正负极材料。


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    随着高能量密度趋势明显,国内三元电池的渗透率提高。预计2024年三元电池的报废量将达62.6WGh,届时动力电池的拆解回收市场规模可达120.9亿元。



国内回收体系目前仍存在不足

    目前我国动力电池回收体系建设尚不完善,形成回收网络预计需要一段较长的时间。且动力电池回收成本高,建设难度较大,入局企业应该重点聚焦动力电池回收相关技术研发,以技术增强核心竞争力。

    我国在新能源汽车领域起步早,是实现汽车行业弯道超车的优势,而在新能源汽车发展的全链条中,动力蓄电池回收利用这一重要环节需要持续深入发展。未来我国动力电池回收体系的构建和完善,还需要多方市场主体参与并形成合力,凝心聚力作好动力电池回收工作,切实履行各自责任,不断攻克发展难题。


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