动力电池回收系统解读(一)

导读:电动汽车保有量激增 锂电池回收业潜力大

 

 

新能源汽车产业发展迅速,其中中国已成为全球最大的新能源汽车市场。据中国汽车工业协会数据统计,2016年中国新能源汽车销量达50.7万辆,2017年市场销量预计在80万辆左右。由于我国电池的回收率不足 2%,大量废弃的电池造成了资源浪费和环境污染。

 

 

 

由于电动汽车销售快速放量,锂电池材料价格快速上涨。目前,电池级碳酸锂价格在每吨 16 万至 17 万元不等,正极材料、隔膜、电解液以及六氟磷酸锂等核心材料,价格相比去年初,涨幅在数倍不等,锂电回收的价值开始显现。同时,随着锂电原材料价格的不断上涨,锂电回收已具备较强经济性与迫切性,相关公司也将持续关注锂电回收领域的发展,有望形成新的利润增长点。

 

据预测,在后续汽车积分制度、电动汽车整车生产资质放开等政策推动下,新能源汽车仍将维持快速发展态势。电动汽车销量的提升,将给锂电池回收市场带来巨大的市场空间,已进行业务布局的相关公司有望获得先发优势。

 

本周小编带领大家一起系统了解下动力电池回收目前存在的问题、相关政策以及企业布局和未来出路。

 

2020年报废量或达20万吨,动力电池回收有哪些难题亟待解决?

 

动力电池产量增长迅速,规模报废即将到来

 

2016年,在国家政策大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动下,中国车用动力电池需求大幅增长。以比亚迪、中航锂电、国轩高科、力神、CATL等企业为代表的国内动力电池企业,通过开展投资扩产、自主创新等举措,产能和产品质量均得到了明显提升。

 

据高工产研锂电研究所最新数据显示,2016年中国汽车动力电池产量30.8GWh,同比增长82%。从技术路线来看,2016年三元动力电池的比例有较大上升,从2015年的23%上升至2016年的28%

 

此外,随着中国新能源汽车产业的快速发展,越来越多的国外动力电池企业也纷纷在中国投资建厂。三星SDILG化学已经分别在中国西安和南京合资建厂投产,松下大连工厂正在建设中,博世和SK也筹划在中国建厂。

动力电池产量快速增长的同时,按其5-8年使用年限计算,则意味着我国动力电池即将进入大规模的报废期。根据中国汽车技术研究中心的预测,到2020年,我国累计报废动力电池将达12万至20万吨。其回收再利用显然将是一块诱人的蛋糕

动力电池回收系统解读(一)

回收处理有喜有悲

业内普遍认为,动力电池回收是一个万亿市场,形成规模效益之后可获得巨大利润。

 

可喜的是,国家高度重视动力电池回收利用,已经开始研究制定并发布了相关政策。仅2017年,截至目前,就已出台3个与动力电池回收行业密切相关的政策,督促行业发展。

与此同时,国内也已有相关企业在积极布局,如邦普集团、桑德集团、格林美、金泰阁、芳源环保等。

动力电池回收系统解读(一)

但与再生资源其他品类一样,动力电池回收也存在着诸多难题。

具体表现在:

一、缺少动力电池价值评估体系。通过该体系不仅可以评估电池循环寿命几何,还可以确定退役电池的回收价格、判断电池再利用的景。在某种程度上,建立动力电池价值评估体系是动力电池回收行业发展的筑基工程

二、法律政策亟待进一步补充完善。虽然目前国家已经陆续颁布了一些政策法规,但是真正将责任落实、明确处罚细则的法规并没有。

三、行业呈现多散乱局面。目前国内电池品类规格多、生产企业多、车企多,但受技术和资金所限,真正具有回收处理资质的企业却并不多,呈零散状态,而一些个人及无资质企业,高价回收电池也扰乱了市场的正常秩序。这些都阻碍了动力电池回收的集中规模化发展。

四、市场不成熟,回收渠道成难题。我国新能源汽车发展时间相对来说仍较短,动力电池才开始进入报废回收高峰期,目前可回收利用的电池数量有限,企业的货源渠道成难题。

五、成本高,盈利是挑战。成本高昂和盈利难对于动力电池回收来说无疑是核心挑战之一,根据中国电动汽车百人会提供的资料,一家采用机械法和湿法回收废旧磷酸铁锂电池的公司,回收处理1吨废旧磷酸铁锂动力电池的成本为8540元,而再生材料的收益仅8110元,亏损430元。

废电池污染防治该如何落实?

 

2016年12月26日,为完善环境技术管理体系,指导污染防治,保障人体健康和生态安全,引导行业绿色循环低碳发展,环保部发布公告,即日起开始实施《废电池污染防治技术政策》(以下简称“<污染防治政策>”或“政策”)。该政策适用于各种电池在其生命周期内产生的混合废料、不合格产品、报废产品和过期产品的污染防治。

 

推进动力电池全生命周期溯源管理系统
政策中表明,我国将逐步建立废新能源汽车动力蓄电池等的收集、运输、贮存、利用、处置过程的信息化监管体系,鼓励采用信息化技术建设废电池的全过程监管体系目前,我国废电池回收体系建设尚未完善,大部分废旧动力电池落入非法经营的小作坊中或被消费者闲置、抛弃,建立溯源监管系统是一个行之有效的方法。据了解,邦普集团在废电池的回收利用过程中,为每个废旧动力电池都配有溯源码,从接管废电池的那一刻直到其被转化再利用,都能够在监控之中,有迹可循。通过溯源监管追踪已报废或即将报废的电池流向,不仅可以避免废电池以狸猫换太子的形式再次流入市场,又能够提高我国废电池回收量,使鼓励废旧电池回收、防治废电池污染工作不再停于表面。
政策规定电池生产企业为电池回收责任主体
政策第二章第二条提及鼓励电池生产企业履行生产者延伸责任,这明显体现了谁家孩子谁抱走的原则。电池生产企业生产出数额庞大的电池,自然要对其报废后带来的问题负责。但在终端产品比如新能源汽车中,电池作为其核心零部件,整车生产者也应对这一危险源担起责任。由于动力电池回收再利用收益不明朗且复杂困难,在运输、拆解等环节若无专业技术和资深经验,更易产生安全问题,绝大部分主机厂和电池生产商皆不愿主动背上废旧动力电池回收这口。目前,合资企业在国外皆有义务承担高额的生产者责任延伸所必须缴纳的环保处理费,但是到了中国,不但不向中国缴环保处理费,还要以竞标的形式向回收处理企业收取高额的资源费。如此一来,回收利用企业为环保事业投入大量的人力物力,却被一再榨取利润,最后只能通过压低技术来降低成本。这不但阻碍了回收企业的发展,更为中国环保事业带来极其不利的影响。
动力电池运输前不能拆解,须经过专业包装后运输
政策规定,收集过程中废电池应采取有效的包装措施,废锂离子电池运输前应采取预放电、独立包装等措施。若废旧电池存在包装不规范或有破损的情况,在运输过程中极易发生漏液、短路甚至起火爆炸,为防止运输过程中有毒有害物质泄漏造成污染,或因撞击或短路发生爆炸等产生环境风险,应保持废电池的结构和外形完整,严禁私自破损废电池,而且包装前应进行放电,包装应防泄漏,并且采用独立包装。因此,包装运输绝不可大意,交托给具备资质和技术能力的回收处理企业是较为保险的做法。而早在2016年初,工信部发布《动力电池综合利用规范条件》并提及将认定、发布符合该规范条件的动力电池回收利用企业名单。只要名单一出,便可打消在合作过程中各方的顾虑,促进电池生产商、主机厂与第三方专业回收企业的合作,结合本次发布的政策,定能落实废电池污染防治和循环利用工作,大力推动电池及新能源汽车产业链形成闭合循环的发展模式。
4S店不可长期存放废电池,须交由资质企业处理
值得一提的是,政策中规定废电池的贮存场所应定期清理、清运。大量的废电池在长期存放中亦会发生外包装老化、破损的情况,若存放场地存在不安全因素,极易造成无法挽回的安全事故。这就意味着,类似4S店等有机会长期储存废电池的地方将不再允许长期存放,但由于4S店一般不具有专业的、规范的废旧电池回收处理技术,到达清运期的废旧电池还是要通过生产商或第三方回收企业进行专业的处理。由此,期待工信部的回收企业白名单目录尽快发布,以帮助4S店、电池生产商和整车企业找到可靠的合作伙伴。
淘汰落后企业,推进机械化和自动化拆解
政策强调禁止人工、露天拆解和破碎废电池。从电池箱到电池模组再到电池单体,每一个拆解环节都需要安全的操作环境和专业、规范的技术。人工、露天拆解废电池不但会危害拆解者的生命健康,也会对生态环境造成破坏。政策禁止人工拆解废旧电池,拆解的机械化和自动化将势在必行。然而我国具有回收资质的企业已是屈指可数,目前是否存在具备机械化和自动化拆解资质的企业呢?据了解,邦普集团从2011年启动动力电池回收技术研发团队,已率先在全球范围内成功开发出第三代自动化拆解工艺及装备,已达到分钟级自动化拆解水平。具备高端设备的专业回收企业并非挑灯难寻,只是凤毛麟角。唯有推进机械化和自动化拆解,才能提高回收效率,推动废电池无害化回收,我国回收企业必须大力推进技术研发,否则将面临被淘汰的结局。
鼓励定向循环利用和逆向拆解技术
政策第七章表示,鼓励研发自动化、高效率和高安全性的废新能源汽车动力蓄电池的模组分离、定向循环利用和逆向拆解技术。关于此项政策,相信许多人会问:何为定向循环定向循环技术由邦普集团首次提出并申请商标与专利,据邦普战略发展部总监余海军介绍,定向循环不仅是一种应用在电池循环领域上的创新技术工艺,更是一种可运用在整体产业链的商业模式。其基本模式是产品废弃物再生资源原产品,形成电池全生命周期绿色、高质的闭路循环系统,真正实现废电池从来哪里来到哪里去的定向路径。
利用此类三元前驱体制备所得的三元正极新材料具有储能密度高、循环寿命产、性价比高、加工性能好等优点,因此国家鼓励定向循环利用和逆向拆解技术,既能降低电池生产和整车生产的成本,又能达到保护资源、循环利用的效果。但对于一直从事电池生产和整车制造的电池生产商和主机厂来说,想要投资建设此类技术设备还是颇具难度的,第一是技术成本太高,第二是需要多年的研发和实践。因此,与具备资质的第三方回收企业合作,是一个能够实现电池生产链上下游共赢的选择。

 

总而言之,在新能源汽车行业实现产业化,进入市场竞争期,众企业忙于瓜分这块大蛋糕的背景下,《废电池污染防治技术政策》不仅为解决后续而来的报废动力电池污染问题作出了技术规范,指明了发展方向,也为电池生产商、整车企业、回收企业和监管部门敲响了警钟:废旧电池污染不容忽视,各方必须加快布局,加大监管力度。同时,也让我们期待工信部能够尽快推出符合《动力电池综合利用规范条件》的动力电池回收利用企业名单。只有各方共同努力、尽责,才能落实废电池污染防治工作,实现可循环、可持续发展的新能源汽车产业链。

 

三项标准明年初实施,促进动力电池市场发展

不久前,国家标准委发布了312项国家标准的公告,其中涉及汽车动力电池的国标就有三项,分别为《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、《汽车动力蓄电池编码规则》和《车用动力电池回收利用余能检测》。这三项国标将于2018年2月1日起开始实施。

 

推动回收利用体系建设


受益于政策、补贴,近年来,我国新能源汽车呈现快速增长趋势。目前,我国新能源汽车保有量已突破100万辆,问鼎全球,而3-5年之后,将面临严峻的现实——大量动力锂电池的退役。不少机构和资本纷纷预测2020年的电池报废量,其中,最低预测值为17万吨,最高预测值为50万吨。尽管预测水平不同,但这说明未来动力电池报废量或将急剧暴涨。

“动力电池回收利用伴随新能源产业热潮,已越来越炙手可热,大量的资本和规模企业认为这是一片投资蓝海。”邦普集团副总裁兼汽车循环事业部总经理余海军曾在接受采访时这样表示。

 

而在废电池回收利用专委会秘书长区汉成看来,这三项标准考虑到了动力电池全生命周期,通过制定溯源体系,打通了整个链条,搭建起了较为完整的基础框架。可以说是为今后回收市场的爆发提前立足,打下基础。

 

《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》明确规定了电动汽车用动力蓄电池单体、模块和标准箱尺寸规格要求。这一标准可有效解决此前存在于动力电池梯次利用中,动力电池由于尺寸不一难以匹配储能电站或家用储能设备结构的难题,也降低了动力电池梯次回收利用的门槛。

《汽车动力蓄电池编码规则》规定了动力电池编码基本原则、编码对象、代码结构和数据载体。该标准可在动力电池生产管理、维护和溯源、电动汽车关键参数监控,特别是在动力电池回收利用环节,凭借可追溯性和唯一性,更加准确地确定动力电池回收责任主体。

《车用动力电池回收利用余能检测》则规范了动力电池外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等检测流程,为车用动力电池的余能检测提供评价依据,有助于提高废旧动力蓄电池余能检测的安全性和科学性。

余海军表示,目前,市场上具备动力电池回收和利用资质的企业并不多,上述标准的发布在一定程度上给业内主机厂、电池厂、政府监管部门提供了一个可参照的执行依据,对于行业的健康发展具有积极意义。

 

降低梯次利用门槛

动力电池从电动汽车上退役之后,还具有很大的残余能量,如直接用于资源回收,将造成极大浪费。据统计,动力电池从电动汽车上退役,大概才使用了1/4-1/3的能量或寿命,残余能量还很大,从价值角度来看,探索梯次利用是完全可行的。

尽管上述三项标准的出台降低了动力电池梯次利用门槛,但一个不容回避的问题是,梯次利用在现实中依然面临着瓶颈。

不少业内专家所持观点基本相同:“退役电池单体之间存在差异,尤其是均匀性上,有时候能量的衰减是非线性、断崖式的,就如同木桶理论——最短的木板起决定作用,最差的电池则决定了整个储能系统的性能。”

在区汉成看来,我国对动力电池梯次利用的市场接受度较低,目前,同一型号的报废电池量并不多,还不具备经济效益,几年之后(如2020年),当单一型号的报废电池达到成千上万套时,梯次利用也就具有了经济价值。这是一个市场培育的过程。

 

回收难度高、暂无国家补贴

而从技术层面上讲,动力电池尤其是动力锂电池的回收还存在一定难度。

中科院电工所储能技术研究组组长陈永翀讲:问题的核心在于锂电现有结构不适合回收或回收成本过高,要解决这些困难,还需要从技术方面进行突破,如想末端回收方便,就需要在材料结构上重新设计。

据陈永翀介绍,动力锂电池内部结构延续了手机锂电池的粘结电极,需要粉碎后再通过湿法工艺,回收提纯钴、镍、锂,同时在回收过程中,也带来废液处理等环保支出,回收成本高。

目前,我国在废弃电器电子产品,如四机一脑(电视机、电冰箱、空调、洗衣机、电脑)及铅酸电池回收处理都有相应的财政补贴,但对动力电池的回收处理还没有任何财政补贴,虽然上海和深圳等地区出台了相应政策,但尚未落地的操作细则。

附:
废电池污染防治技术政策
一、总则
(一)为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等有关法律法规,防治环境污染,保障生态安全和人体健康,指导环境管理与科学治污,引领污染防治技术进步,促进废电池利用,制定本技术政策。
(二)本技术政策适用于各种电池在生产、运输、销售、贮存、使用、维修、利用、再制造等过程中产生的混合废料、不合格产品、报废产品和过期产品的污染防治。重点控制的废电池包括废的铅蓄电池、锂离子电池、氢镍电池、镉镍电池和含汞扣式电池。
(三)本技术政策为指导性文件,主要包括废电池收集、运输、贮存、利用与处置过程的污染防治技术和鼓励研发的新技术等内容,为废电池的环境管理与污染防治提供技术指导。
(四)废电池污染防治应遵循闭环与绿色回收、资源利用优先、合理安全处置的综合防治原则。
(五)逐步建立废铅蓄电池、废新能源汽车动力蓄电池等的收集、运输、贮存、利用、处置过程的信息化监管体系,鼓励采用信息化技术建设废电池的全过程监管体系。
(六)列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定为危险废物的废电池按照危险废物管理。
二、收集
(一)在具备资源化利用条件的地区,鼓励分类收集废原电池。
(二)鼓励电池生产企业、废电池收集企业及利用企业等建设废电池收集体系。鼓励电池生产企业履行生产者延伸责任。
(三)鼓励废电池收集企业应用物联网+”等信息化技术建立废电池收集体系,并通过信息公开等手段促进废电池的高效回收。
(四)废电池收集企业应设立具有显著标识的废电池分类收集设施。鼓励消费者将废电池送到相应的废电池收集网点装置中。
(五)收集过程中应保持废电池的结构和外形完整,严禁私自破损废电池,已破损的废电池应单独存放。
三、运输
(一)废电池应采取有效的包装措施,防止运输过程中有毒有害物质泄漏造成污染。
(二)废锂离子电池运输前应采取预放电、独立包装等措施,防止因撞击或短路发生爆炸等引起的环境风险。
(三)禁止在运输过程中擅自倾倒和丢弃废电池。
四、贮存
(一)废电池应分类贮存,禁止露天堆放。破损的废电池应单独贮存。贮存场所应定期清理、清运。
(二)废铅蓄电池的贮存场所应防止电解液泄漏。废铅蓄电池的贮存应避免遭受雨淋水浸。
(三)废锂离子电池贮存前应进行安全性检测,避光贮存,应控制贮存场所的环境温度,避免因高温自燃等引起的环境风险。
五、利用
(一)禁止人工、露天拆解和破碎废电池。
(二)应根据废电池特性选择干法冶炼、湿法冶金等技术利用废电池。干法冶炼应在负压设施中进行,严格控制处理工序中的废气无组织排放。
(三)废锂离子电池利用前应进行放电处理,宜在低温条件下拆解以防止电解液挥发。鼓励采用酸碱溶解沉淀、高效萃取、分步沉淀等技术回收有价金属。对利用过程中产生的高浓度氨氮废水,鼓励采用精馏、膜处理等技术处理并回用。
(四)废含汞电池利用时,鼓励采用分段控制的真空蒸馏等技术回收汞。
(五)废锌锰电池和废镉镍电池应在密闭装置中破碎。
(六)干法冶炼应采用吸附、布袋除尘等技术处理废气。
(七)湿法冶金提取有价金属产生的废水宜采用膜分离法、功能材料吸附法等处理技术。
(八)废铅蓄电池利用企业的废水、废气排放应执行《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB 31574)。其他废电池干法利用企业的废气排放应参照执行《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484),废水排放应当满足《污水综合排放标准》(GB 8978)和其他相应标准的要求。
(九)废铅蓄电池利用的污染防治技术政策由《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》规定。
六、处置
(一)应避免废电池进入生活垃圾焚烧装置或堆肥发酵装置。
(二)对于已经收集的、目前还没有经济有效手段进行利用的废电池,宜分区分类填埋,以便于将来利用。
(三)在对废电池进行填埋处置前和处置过程中,不应将废电池进行拆解、碾压及其他破碎操作,保证废电池的外壳完整,减少并防止有害物质渗出。
七、鼓励研发的新技术
(一)废电池高附加值和全组分利用技术。
(二)智能化的废电池拆解、破碎、分选等技术。
(三)自动化、高效率和高安全性的废新能源汽车动力蓄电池的模组分离、定向循环利用和逆向拆解技术。
(四)废锂离子电池隔膜、电极材料的利用技术和电解液的膜分离技术。

 

                              本文整理自新能源汽车网、再生能源网

 

 

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