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当前,我国雷火苹果app汽车产业呈现持续快速发展态势,随之而来的废旧动力蓄电池若不能被妥善回收利用,会给社会带来较大的安全环保风险,且会造成钴、锂等战略资源浪费,势必会严重影响我国雷火苹果app汽车产业的健康可持续发展。我国在雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用行业的探索已走在了世界前列,国外也无成熟的经验可借鉴。

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01 引言

随着我国雷火苹果app汽车产业的快速发展,我国已成为全球最大的能源汽车消费市场和动力蓄电池的生产和消费国。2018年,我国雷火苹果app汽车产销分别完成127.0万辆和125.6万辆,同比分别增长59.9%和61.7%,全国雷火苹果app汽车保有量达261万辆。2018年,我国动力蓄电池配套量达56.9GWh,同比增长56.3%。根据我们的预测,2020年我国雷火苹果app汽车动力蓄电池即开始进入规模退役期,退役量达到11.25GWh/年(14.09万吨/年)的规模,从2026年开始进入爆发期,达到75.43GWh/年(66.28万吨/年)的规模,2026年之后每年的退役量都有较大幅度增长。

近年来,我国雷火苹果app汽车起火等事故频发,与动力蓄电池相关的不在少数[1-2],废旧动力蓄电池状态更加复杂,存在较大的起火等安全风险。其内所含的重金属、稀有金属、电解液、电解质和有机溶剂等物质,若不能被妥善回收利用会造成严重的环境污染[3]。随着动力蓄电池消费量的继续增加,钴、锂等有色金属的对外依存度将持续偏高,资源安全形势日趋严峻[4]。因此,构建健康可持续发展的雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用体系具有重要意义。

当前,动力蓄电池资源化再生利用的回收工艺主要为归纳为物理法、化学法和生物法三大类[5-7],我国多数再生利用企业采用以化学法中湿法冶金工艺为主的技术路线,且已具有成熟的产业化经验。当前研究的重点是如何构建规范高效的回收利用体系,包括基于EPR制度并借鉴欧美等发达国家废旧电池回收经验,探索研究EPR制度下动力蓄电池回收模式和制度体系的建设[8-10];从加强对产排污关键节点精准管理以及制定污染防治标准等角度提出环境管理建议[11]。

02 发展现状

目前,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[12],但在雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用方面尚未出台专门的法规政策,在动力蓄电池回收利用体系建设方面也尚无成熟的经验可以借鉴。我国是世界最大的雷火苹果app汽车市场,动力蓄电池回收利用行业发展和相关政策标准制定方面也都走到了世界前列。

2.1政策标准现状

动力蓄电池回收利用问题已引起国家和社会的高度重视,为构建合理高效的动力蓄电池回收利用体系,国家相关部门已开始制定和逐步完善动力蓄电池回收利用的相关政策和技术标准。

2.1.1政策现状

我国已初步搭建了以生产者责任延伸制度为基本原则的雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用政策体系框架,并持续完善,我们可以把这几年政策发展历程分为三个阶段,具体如下。

第一阶段是2016年以前,这一阶段特点是动力蓄电池回收利用的规定在雷火苹果app汽车政策中以个别条款的形式出现。2012年,国务院印发《节能与雷火苹果app汽车产业发展规划(2012—2020年)》,明确提出加强动力蓄电池梯级利用和回收管理,之后国家在多项雷火苹果app汽车推广政策中,均对动力蓄电池回收利用作出了规定。

第二阶段是2016年至2018年,主要特点是政府开始出台动力蓄电池回收利用专项政策。2016年,全球首个动力蓄电池回收利用专项政策《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》印发,明确了生产企业是动力蓄电池回收的责任主体。随后工业和信息化部会同各相关部门相继出台了多项动力蓄电池回收利用专项政策,均坚持落实生产者责任延伸制度。

第三阶段是政策持续完善和全面试点阶段。2018年以后,工信部等印发了《雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》《关于组织开展雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》《雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》等多个文件,在不断完善管理政策的同时,积极推动地方政府和企业开展废旧动力蓄电池回收利用试点示范工作。

2.1.2标准现状

我国在动力蓄电池回收利用标准体系建设方面已走在世界前列,在全生命周期各环节均有布局国家标准。目前,动力蓄电池编码规则、产品规格尺寸、余能检测和拆解规范4项国家标准已发布实施;梯次利用要求、拆卸要求、包装运输规范、材料回收要求4项国家标准通过审查待发布;梯次利用产品标识、放电规范等标准已立项;可拆解性设计、可回收性设计、存储规范、可梯次利用设计指南、回收服务网点等国家标准也已开展前期研究。

2.2产业发展现状

当前,我国雷火苹果app汽车动力蓄电池回收利用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。

2.2.1回收体系

回收体系是指将各相关主体产生的废旧动力蓄电池回收、收集、运输等的统称。规范高效的动力蓄电池回收体系是保障我国废旧动力蓄电池安全、环保、有序回收利用的基础,我国废旧动力蓄电池回收体系虽已开始构建,但十分不完善,构建责任主体是汽车生产企业,当前主要采用“企业自建+合作共建”的方式,其他相关主体也在积极探索建立废旧动力蓄电池回收网络,已构建的回收服务网点主要集中在京津冀、长三角、珠三角及中部等雷火苹果app汽车保有量较高的地区。

企业自建。大多数汽车生产企业采用该方式,指的是汽车生产企业利用自身签约的4S店等销售和售后维修商网络来拆卸和暂存废旧动力蓄电池,回收的动力蓄电池交售给综合利用企业处理或自身开展相关探索研究(如开展梯级利用)等。当前,工业和信息化部网站公布的雷火苹果app汽车动力蓄电池回收服务网点信息中,98%以上的回收服务网点均是采用依托销售和售后服务网点的方式。汽车生产企业通常会对4S店等在人员安全、场地要求、危险材料存储和处理等方面提出相应的要求、提供防爆箱和给予技术培训等。

合作共建。汽车生产企业与第三方(动力蓄电池综合利用企业、其他类型的资源回收利用企业等)合作,利用第三方已经建好的回收服务网点(含回收拆解和再生利用基地),或者与第三方共建回收服务网点,集中回收雷火苹果app汽车退役动力蓄电池。

其他模式。例如利用废旧家电、报废汽车和环保及再生资源等领域已有的回收体系改扩建后作为废旧动力蓄电池回收体系,并同步开展线上和线下相结合的方式,增加废旧动力蓄电池回收业务,建立移动回收服务站等。

2.2.2梯级利用

梯级利用是指将雷火苹果app汽车退役下来的废旧动力蓄电池(蓄电池包/蓄电池模块/单体蓄电池)应用到其他领域的过程,能够延长动力蓄电池生命周期,降低成本。开展梯级利用工作的主体包括动力蓄电池生产企业、汽车生产企业、第三方梯级利用企业和梯级利用用户企业等在内的产业链上下游各相关方。当前,受限于退役动力蓄电池规模,梯级利用处于产业化前期,相关企业主要在通信基站备用电源、电力系统储能、低速电动车以及其他小型储能领域积极开展相关技术研究、示范工程建设和商业模式探索等。

通信基站备用电源领域,我国目前主要是中国铁塔股份有限公司在开展相关的研究探索和试点示范,铁塔从2015年10月即开始组织行业内多家企业开展研究,陆续在12省市3000多个基站开展梯级的动力蓄电池替换现有的铅酸蓄电池的试验,试点运行超过2年,状态良好,动力蓄电池可良好应用于通信基站备用电源的各种工况。铁塔公司已公布从2018年开始,在备用电源应用时原则上停止采购铅酸电池。

电力系统储能领域,各相关企业在电网备电、调频、削峰填谷等多种应用形式上均有探索和研究示范,在技术研发方面已经积累可支撑项目稳定运行的实践经验[13],部分项目情况详见下表1。

低速电动车领域1的显著特点是社会保有量大。按照当前我国相关主管部门对四轮低速电动车的管理思路来看,四轮低速电动车动力蓄电池的技术条件要求与雷火苹果app汽车用动力蓄电池相关标准来设置,且雷火苹果app车用动力蓄电池相关技术要求和试验方法基本覆盖电动自行车锂离子电池相关标准。因此车用退役动力蓄电池在该领域的适应性较高,但需要注意的是,退役动力蓄电池实际应用时,应注意满足低速电动车对系统能量密度的要求,并在标称电压、外形尺寸等方面进行调整。行业内目前也有相关企业在开展相关的应用探索,无锡格林美与顺丰公司探索将梯次利用电池用于城市物流车辆,中天鸿锂等通过“以租代售”模式推动梯次利用电池在环卫、观光等车辆应用[14]。

此外,在小型分布式家庭储能、风光互补路灯等其他小型储能领域也有相关企业在开展动力蓄电池梯级利用研究和应用。

2.2.3再生利用

再生利用是指对废旧动力蓄电池进行拆解、破碎、冶炼等处理,以回收其中有价元素为目的的资源化利用过程。目前,我国在动力蓄电池再生利用领域已有一定的产业基础,以工信部公布的《雷火苹果app汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》第一批5家企业(衢州华友钴新材料有限公司、赣州市豪鹏科技有限公司、荆门市格林美新材料有限公司、湖南邦普循环科技有限公司、广州光华科技股份有限公司)为代表,普遍采用湿法回收工艺为主,技术成熟、元素回收率高,且能满足有关安全环保要求。

从不同的电池类型看,磷酸铁锂电池中所含有价金属主要为锂,当前退役规模较小的情况下,回收其中的材料较难实现盈利。三元电池中含有钴,镍等稀贵金属,可与回收到的3C消费类锂电池一同处理,相比处理磷酸铁锂电池有较高的产品丰富性和盈利空间。