动力电池产销逐年上涨,电池退役后如何回收利用等难题也逐渐显露,市场体系尚未完善,甚至可以说是乱象丛生。

文︱郭紫文

图︱网络

全球碳中和趋势下,汽车电动化、智能化、网联化、共享化不断加速,新能源汽车产业发展呈现迅猛增长态势。近年来,造车热潮迭起,各行业巨头纷纷入局,新能源汽车市场火爆。根据中国汽车工业协会数据显示,截至2021年5月底,我国新能源汽车保有量约580万辆,占全球新能源汽车总量的一半。

作为新能源汽车的三电系统之一,动力电池装机量也呈井喷式增长。根据国家规定,动力电池容量衰减至额定容量的80%以下,就要面临退役,被强制回收。业界人士估算,最早一批新能源汽车配备的动力电池已经处于退役期。

据央视财经报道,2020年我国动力电池退役量高达20万吨,预计到2025年后,每年退役电池数量增长将超百万量级。因此,动力电池的回收利用备受关注,成为新能源汽车行业亟待解决的难题。

退役动力电池的风险与价值

新能源汽车动力电池主要包括铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。推进新能源汽车发展的本意是节能减排,降低传统燃油汽车对环境的污染。然而,动力电池中包含多种重金属元素,处理不当的电池将会产生有害物质,对土壤、空气、水源都会造成污染,对人体健康也会造成危害。

根据动力电池退役标准,容量剩余80%以下的动力电池已经不再适用于新能源汽车,因此,退役并不表示动力电池完全报废了。例如,锂离子电池平均含锂1．2%至1．8%,铜8%至10%,钴12%至18%;三元材料电池中镍含量为12．1%,含钴3%,锂平均含量为1．9%。为避免资源浪费,对于这些动力电池的回收再利用尤为重要,其回收大致可分为梯次利用和再生利用。

梯次利用是指将退役电池应用到通信基站备用电源、储能系统、UPS电源、低速电动车等对电池性能要求不高的领域,充分利用退役动力电池的剩余价值,极具环保和经济效益,同时减少了资源的浪费。再生利用则以回收动力电池中金属电极材料为目的,经过拆解、破碎、筛选,以及浸出湿法冶金或火法冶金等,提取电池中的稀有金属元素,用于二次电池生产,这也是有效形成循环可持续发展的动力电池市场,避免浪费稀缺资源的一个手段。

其中,完全报废的动力电池进行再生利用时,其从回收到再利用一般要经过预处理、材料分选、正极金属富集和金属分离提存等步骤。以锂离子电池湿法冶金为例,前期需对电池进行放电、拆解金属外壳、分离电机材料等预处理过程,获取电芯材料,并将金属外壳等废弃物进行统一处理。随后对电芯材料进行粉碎,得到电池正负极材料,通过沉淀、萃取、离子交换、电沉积等方法进行分离提纯,便可以将电池中的元素提取出来。

图:退役动力电池回收利用流程

动力电池回收市场的机遇与挑战

作为新能源汽车的配套产业,动力电池市场发展迅速。据高工产业研究院(GGII)数据显示,2020年全球动力电池装机量约136．3GWh,同比增长18%。据SMM新能源数据库显示,2020年中国动力电池总装机量达到64GWh,同比增长2．9%。

图源:SMM

据悉,国内已发布的符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单有27 家。总体而言,越来越多的企业入局新能源动力电池回收市场,但尚未有领军企业出现,市场仍旧处于缺口状态,发展前景广阔。

动力电池产销逐年上涨,电池退役后如何回收利用等难题也逐渐显露,市场体系尚未完善,甚至可以说是乱象丛生。部分废旧的动力电池流入非正规渠道乃至进入灰色产业链中,由于拆解不当,造成了严重的环境污染和资源浪费。

从技术工艺来讲,动力电池回收利用面临的挑战巨大。市面上的动力电池规格不一,在内外部结构设计、模组连接方式和工艺技术上各不相同,这无疑增加了电池拆解的难度,处理不当甚至可能存在电池短路、爆炸、泄露等安全隐患。此外,动力电池使用情况尚未建立完整的追溯系统,退役后需要对电池进行全面的测试,才能确定回收利用的方式,这也极大增加了投入和时间成本。