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新能源汽車另一面:廢舊動力電池的"強污染"與"高利潤"

鉅大LARGE  |  點擊量:1044次  |  2019年05月29日  

在先前文章中寫過,要測算新能源汽車是否比燃油車環保,要算一輛新能源汽車的全生命周期,即“材料生命周期”,包括汽車原材料的采集、運輸、加工、制造和回收(比如動力電池原材料開采和生產回收)。

有很多研究機構測算,在動力電池的生產過程中會造成巨大污染,因此很可能使新能源汽車的排放遠大于傳統燃油車。

鋰電池為例,按照其基本組成與加工流程,其污染主要有三大源頭:

1.負極:材料通常為石墨、鈦酸鋰、硅基、錫基材料。其中石墨分為天然石墨和人造石墨。天然石墨來源于石墨礦,其開采過程中存在比較嚴重的污染;人造石墨,是用石油焦或是瀝青等高分子物高溫石墨化制成,基本無污染,但是一些鋰電池中石墨浮選的回收方法,可能存在一定程度的污染。

2.正極:目前的正極材料有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰。磷酸鐵鋰和錳酸鋰沒有重金屬,不如鉛酸電池污染大,但也屬于輕污染。

三元材料:鎳鈷錳酸鋰,用途廣泛,電動自行車、電子產品、航模等,其中鈷元素有毒。

3.電解液:由有機溶劑和鋰鹽組成,有機溶劑中碳酸二甲酯存在輕微程度的污染。鋰鹽中包含六氟磷酸鋰,遇水會水解生成氟化氫,有毒。

此外,在鋰電池中的外殼材料、隔膜、黏結劑中均會出現白色污染,加工過程也會有一定程度上的環境污染,如存在一定毒性的NMP(N-甲基吡咯烷酮)。

回收困境

隨著新能源汽車產業高歌猛進地發展,“材料生命周期”的另一部分——動力電池回收,就更加迫在眉睫。

遺憾的是,我國的電池回收產業尚不成熟。而且,成熟完善的回收體系需以企業利潤為前提,若企業無法實現經濟效益,回收工作又耗資巨大,那么無論是政策補貼還是企業自覺都很難可持續發展。

目前動力電池回收利用的兩個主要方向是梯級利用和拆解回收。

梯級利用指從電動汽車上退役的動力電池,在電池狀態良好的情況下,可用在發電站儲能、電網儲能等相關領域作為電能儲存的載體,發揮剩余價值。類似于“玩具車用過后,收音機還能接著用”。

典型例子包括北汽新能源、長安等11家車企已經和中國鐵塔達成合作,把退役動力電池用在通信基站的儲能設備當中。當然,比亞迪也有深入布局。

不過梯次利用目前也面臨一些技術問題,如離散整合技術和壽命檢測技術。由于不同廠商生產的電芯一致性差異較大,缺乏統一標準,在拆解和重新組合時通常會遇到兼容問題。

整體來看,梯次利用的投入成本仍高于采購新電池的成本,雖然消化退役電池的優勢明顯,但在目前的條件下并不具備性價比。

拆解回收是將電池進行徹底分解并資源化回收利用。對動力電池進行放電和拆解后,提煉出的原材料(特別是對鈷、鎳、錳、鋰)等貴重元素的回收,實現電池材料的循環利用,看起來相對“有利可圖”。

但實際回收起來,這種方式的經濟效益也沒有想象中的高。有研究報告測算,目前1噸磷酸鐵鋰電池回收成本在8500元左右,而通過一系列工序提純金屬之后,所得市場價值僅9000元左右,基本沒什么利潤可言。

而三元鋰電方面,因為有鈷、鎳、錳等金屬,回收的效益會比磷酸鐵鋰更高,但因為鈷有毒性,操作不當容易造成二次污染甚至引起爆炸,因此對回收企業的設備、人員也有更高的要求,這也變相增加了回收成本,降低了經濟效益。而目前市面上的企業多為中小企業,難以形成規模效應,依然盈利困難。

下一個風口,全球加速布局

盡管在技術層面又難以突破的困難,但是行業對動力電池回收市場依舊保持樂觀。

國際市場研究機構AlliedMarketResearch日前發布電動汽車電池回收市場研究報告稱,到2025年全球電動汽車電池回收市場規模將達到22.7億美元,期間年復合增長率達到41.8%。起點研究更為激進,預計中國2021年動力鋰電回收市場將達到105億元。

“未來動力電池的市場規模會非常巨大,我們更愿意自己回收并建立自身的回收能力和體系。”大眾集團技術規劃主管托馬斯·蒂耶說。大眾集團近日表示,計劃在其德國薩爾茨吉特工廠啟動電池回收試點項目,自2020年起,該廠每年將回收約1200噸廢舊車用鋰電池。

顯而易見,廢舊電池的回收也有助于降低大眾集團對原材料的依賴。

根據大眾集團的預估,目前電池組的原材料回收利用率為53%,而上述試點項目可將其提升到72%。大眾集團相信,未來10年內,該集團能將電池組原材料的回收利用率提升到97%。

事實上,汽車制造商、電池廠商等在電池回收方面負有義不容辭的責任。豐田、比亞迪、日產、戴姆勒、寶馬、大眾、雷諾、通用等主流車企已經對動力電池及材料回收開始摸索。

歐盟、中國、日本、美國等國家和地區已經從政策層面進行頂層設計與規劃。以中國為例,2018年工信部聯合七部委出臺《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》等一系列政策新規,今年2月22日工信部發布的《新能源汽車動力蓄電池回收利用調研報告》,預示著動力電池回收即將進入規范化管理階段。

但是,多位專家指出,目前動力電池回收市場亂象叢生,小黑作坊活躍。一方面,政府應鼓勵規范性企業進入,降低行業“門檻”;另一方面,由于當前動力電池回收模式尚不清晰,企業難以盈利,建議政府在規范管理的同時加強對企業的扶植。

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