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[行业动态] 基于新能源汽车动力电池回收利用现状的问题分析及发展建议

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发表于 2020-2-14 11:53:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

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基于新能源汽车动力电池回收利用现状的问题分析及发展建议
张薄妮 管奕欣 李昱璇
上海对外经贸大学 上海市 201600
【中国汽车材料网】摘 要: 在新能源汽车电池回收浪潮下,分析目前新能源汽车电池回收过程对环境的影响,得出在企业回收处理汽车电池的过程中对环境产生的影响微乎其微,且可获得可观的经济效益;从个人、企业、国家三个层面剖析回收过程中存在的问题并提出可行建议,以期该行业能有更好的发展。
关键词: 新能源汽车电池;回收处理现状;回收渠道;行业规范
1 引言

[size=1em]新能源汽车投入使用已逾十年,行业不断发展,而电池普遍使用寿命是六到十年,新能源电池回收利用看似遥远,实际上正要进入高峰时段。据中国汽车技术研究中心的预测,到2020年,我国电动汽车动力电池累计报废量将达50万吨的规模。动力电池处理得当则有利于资源再利用,实现绿色和经济的共赢;若处理不当,电池中的重金属和酸性废液容易对周边环境等造成污染,违背保护环境、节约资源的初衷。

2 新能源汽车电池回收现状

[size=1em]新能源电池主要有三种:镍氢电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池,如今新能源汽车主要利用磷酸铁锂电池,其能量大于氢镍电池,能存储更多的电能量,而且具有循环寿命长、自放电率小、电池无记忆效应和不污染环境等优点,且比三元锂电池安全系数高。电池从投入使用到退役回收,回收容量大约为初始容量的60%-80%。由于电池本身的特性,电池中期容量衰减速度放缓,稳定性更佳,且电池的寿命拐点在初始容量的20%-50%之间,有很大的寿命空间可梯次利用。

[size=1em]磷酸铁锂动力电池的梯次利用包括综合利用、再生利用两个方面。综合利用可分为三个层级:

[size=1em]第一层级为整包梯次利用,将汽车上拆下的回收电池包体直接运到工厂进行动力检测,确定电池整包中各个模组和电芯的性能。如果是因为单个模组异常而导致整包老化,那么只需要更换单个模组使其回到峰值状态即可作为汽车动力电池再次使用,有利于降低动力电池梯次利用的配套成本。

[size=1em]第二层级为电池模组梯次利用,将电池整包拆解成多个电池模组,对各个电池模组的容量、内阻、自放电及一致性进行检测分析,模组之间配组使用。电池采集单元(BIC)可与电池模组配合使用,降低梯次电池在用户侧的成本投入。该层级回收的电池模组主要用于备电场景,比如通信基站的备电,因长时间处于浮充且充放电倍率比较低,对循环寿命要求不高。相比于全新电池,回收模组不仅质量稳定且成本更低,在通信行业可替代现有的铅酸电池。目前比亚迪第二事业部NPS工厂与中国铁塔集团展开深度合作,因为通信基站众多,可以大批量消化梯次电池,2018年累计出货梯次电池超过400MWH,预计2019年出货超过1GWH。

[size=1em]第三层级为电芯梯次利用,从包体到模组再拆解成电芯,对电芯进行检测分析后进行筛选、配对及组合为模组或其他集成化产品。第三层级的回收电池多用于循环场景,比如储能行业,梯次电池可应用于集装箱式商业储能系统以及家庭户用小型储能系统;低速车领域,其中可细分为低速四轮车、低速三轮车、场地车、叉车和AGV等;硅铁一体化小储能,可用于路灯、道路指示灯和传感器供电等。

[size=0.8em]图1 磷酸铁锂动力电池梯次利用的三个层级

[size=1em]在上述综合利用阶段,电池在工厂内只是进行拆解、检测、分类和装配等,不涉及电池注液和重金属排放等一系列会对环境产生影响的活动。相比于排放集中的生产阶段,综合利用阶段几乎可以看作是没有污染。

3 新能源汽车电池回收所面临的问题3.1 车主回收意愿强烈,但缺乏渠道

[size=1em]根据笔者对新能源汽车车主的问卷调查结果(见图2),37.14%的车主打算将废电池通过官方渠道回收处理,18.57%希望通过当地非官方网点回收,14.29%的车主选择报废处理,26.34%的车主有意向回收处理废旧电车但不知道处理方式,3.66%的车主不打算处理。从结果上不难看出,除知晓官方回收渠道外,有很多车主对于动力电车的回收流程比较模糊。

[size=0.8em]图2 处理废旧电池的途径

3.2 回收点位分散,运输成本高

[size=1em]在政府和市场机制的推动下,许多电池企业例如邦普、格林美以及整车企业例如比亚迪等纷纷涉足动力电池回收领域,积极构建动力电池回收体系。由于经济、政策、气候等原因,我国新能源汽车保有量较高的城市多集中在京津冀、长三角、珠三角及中部长江沿岸地区。车主一般会选择在相应汽车品牌的4S店更换电池,而4S店本身并不具备检修回收动力电池的能力,所有的回收动力电池都将会整体打包运送至工厂进行检修。目前,动力电池处理工厂主要分布在珠三角以及长三角,而4S店却是分布在全国不同城市,加之动力电池密度高、重量大,运输成本高。回收电池从全国各地送至工厂检修,再从工厂发往全国各地,这就造成了巨大的处置成本,无形中给企业造成了更大的压力。

3.3 电池回收处理政策难以有效落实,行业标准有待完善

[size=1em]尽管在2018年全国两会中已有代表提出新能源汽车电池回收处理问题,国家也已推行车用动力电池回收利用拆解规范及技术政策,但政府逐渐“退补”的大环境对企业在电池回收处理方面的激励作用越来越小。目前,市场上有像比亚迪这样有能力的企业,根据行业规范三步走回收处理电池。但在生产者责任延伸制的背景下,是否所有汽车企业都对电池进行溯源并按拆解规范回收电池这一问题,仍有待商榷。其中不乏逃避责任的企业,也有确实能力不够,达不到规范要求的中小企业。

4 动力电池回收的建议及改进方案4.1 提高宣传力度,调动电池回收积极性

[size=1em]加强消费者对新能源汽车电池回收利用的关注,鼓励优先考虑主动提供电池更换服务的企业,监督和了解电池的回收后续。同时,相关企业应积极配合车主了解行业信息,开设消费者热线,为消费者提供有帮助的信息。政府应宣传促成消费者养成符合绿色经济的消费习惯,形成环境友好的消费需求,环环相扣市场也会随之变化。

4.2 做好技术攻坚,扩大市场份额

[size=1em]企业在新能源汽车电池回收处理中应该承担起自身的责任。第一便是要做好技术攻关,新能源电池回收利用有巨大的发展空间,不仅仅是梯次利用的各个环节,更换以及废弃等方面也需要着更先进的技术支持,更完善的流程,更专业的人才。新能源汽车电池回收经济前景可观,在技术及人才上的投入很大程度上能转化为现实利益。着力解决现阶段电池管理系统不够智能,无法智能化调用信息,SOC(State Of Charge)算法不够精准的问题,设计出更智能化的电池管理系统。所以企业应该加大对新能源汽车电池回收利用的投入,精进技术,为绿色经济助力,迎接电池回收高峰期。

4.3 行业标准统一,形成规模效益

[size=1em]车企与有关电池回收企业合作的模式有利于回收利用的推广,保证产业链的流通。更多的小型车企自主无法承担电池回收利用,与电池回收企业合作能为他们的发展助力。制定出电池统一的参考标准,引导企业生产标准化动力电池,便于后续梯次利用。在电池全生命周期追溯系统上建立科学的新能源电池回收利用管理系统和统一电池、动力系统、车架的溯源系统。同时利用市场无形的手,逐渐形成按级别分散的回收网点,扩大规模效应,减少处置成本。

4.4 政府合理扶持,共享“绿色经济”成果

[size=1em]政府根据企业和市场实际需要,出台针对性政策。新能源动力电池回收梯次利用对环境的影响较小,产生的经济效益可观,提供大量就业岗位,能为当地的发展创造机会。促进绿色经济进步,扶持新能源汽车电池回收企业对政府来说也是双赢。企业发展新能源汽车电池回收如今亟需解决的问题便是场地以及运输。为企业落地提供合适以及便于交通的场地,解决环境评估审批问题,是政府需要为企业提供的便利。

4.5 政府加强必要措施,落实行业规范

[size=1em]政府根据市场实际情况和能力,在不影响环境的情况下适当调整规范,以期平衡行业能力以更好落实行业规范,使政策更有效。对于恶意逃避电池回收责任的企业给予处罚,整顿行业风气,提高回收处理的效率。

5 结语

[size=1em]新能源电池综合利用的流程,主要分为整包梯次利用,电池模组梯次利用及电芯梯次利用,按顺序层层向下推进,在每阶段检测组装,实现能源的最大程度再利用。从消费者、企业、政策三方面,得出存在消费者回收渠道不足、企业回收高成本及政策落实困难等新能源汽车电池回收处理的现状。根据现存问题,同样从消费者、企业、政策方面,提出了相应改进新能源汽车电池回收利用的方案。

[size=1em]在实际应用中,综合研究各方面问题,对于新能源汽车电池回收利用行业的完善提出了方向,有助于消费者、企业、政府在采取举措时进行全方位的考虑。在各项研究例如针对新能源汽车电池政策、电池处理管理等技术提升、消费者回收利用意愿的基础上,进一步整合分析,补充大量一手信息,形成了囊括信息较为完善,有实际操作性的报告。新能源汽车电池回收利用在环境方面的影响较小,在经济效益方面未来发展仍有很大空间,基本实现了绿色经济的目标,其发展未来仍值得期待和进一步研究。



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