退役电池何处去

电动汽车可持续发展依赖完善配套设施和全生命周期竞争力,电池回收是关键一环

每辆电动汽车都带着数百公斤电池。当车辆报废时,大量废旧电池就变成了固体废物。如果得不到妥善处理,这些电池会污染环境,新能源汽车所谓时尚环保、能源革命的「人设」都会崩塌成一个笑话。

中国从 2009 年开始扶持新能源汽车发展,早期进入市场的电动公交车和出租车都已达到强制报废年限。事实上,动力电池能量衰减至八成后,就不适合在汽车上继续使用。由于电池成本较高,私人用户更倾向于整体报废车辆,而不是更换电池后继续用车。

新能源汽车行业发展至今,退役电池是「屋子里的大象」,不容忽视。

宁德时代(300750.SZ)告诉财新,2020 年动力电池就进入了大规模退役期。当年退役电池总重量约 14 万吨。中国工业节能与清洁生产协会新能源电池回收利用专委会专家王攀介绍,截至 2021 年 4 月底,国内新能源汽车累计产量达 629 万辆,电池总装车量为 298 GWh,未来五年累计退役电池量会超过 100 GWh。

2021 年《政府工作报告》首次提出加快建设动力电池回收体系。行业人士认为,中国新能源汽车已经走过初期推广阶段,后期可持续发展要依赖完善配套设施和全生命周期竞争力,电池回收是关键一环,它是「城市矿山」的一部分。

格林美(002340.SZ)是一家动力电池材料和电池回收企业,其「城市废旧电池回收利用创新模式」项目获得 2020 年「保尔森可持续发展奖」。格林美在 2020 年财报中称,回收利用废旧电池材料才能真正实现新能源汽车「从绿色到绿色」。

动力电池回收利用可分为两种:一种是直接将电池拆解,回收其中有价值的原材料,循环利用;一种是梯次利用于其他领域,例如通信基站、电动自行车等。

按照正极材料划分,中国主流动力电池分为磷酸铁锂和三元电池两类。三元电池泛指正极材料主要使用镍、钴、锰(铝)等金属的电池,镍和钴材料价值更高,一般会拆解回收;磷酸铁锂电池性能稳定、使用寿命较长,更适合梯次利用。

当前不同机构和企业发布的退役电池规模均依据新能源汽车保有量和寿命测算而来。这意味着业内没有统一的退役电池数据,市场规模众说纷纭。中国工业节能与清洁生产协会新能源电池回收利用专委会执行秘书长李阳建议,明确电池退役测算依据,建立统一算法,全面统计并由权威机构定期发布数据。

在实际工作层面,主管部门计划由车企牵头推行试点。6 月 9 日,国家工信部等部门发布《汽车产品生产者责任延伸试点实施方案》,提出发挥汽车企业产品全生命周期主体作用,鼓励车企与相关企业合作开展报废汽车精细化拆解和动力电池梯次利用。目标是到 2023 年,汽车资源综合利用率和可回收利用率分别达到 75% 和 5%。

收回来只是开始,电池拆解和梯次利用还有诸多未解难题。行业人士认为,新能源汽车是一个年轻行业,动力电池如何回收利用,主管部门和行业只有摸着石头过河。

拆解回收盈利难

无论是拆解回收还是梯次利用,排名第一的尴尬是电池收不回来。

合肥学院教授、国轩高科(002074.SZ)研究院原副院长杨续来告诉财新,废旧电池主要有三大来源,即 4 S 店维修更换、报废汽车和电池企业残次品。目前只有电池企业生产过程中出现的残次品能够进入正规回收渠道,那些与电池企业绑定的回收企业才能盈利。其他电池往往流向不明,正规的回收企业无米下锅,想要盈利就更加困难。

国家工信部于 2016 年发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》,并先后发布两批共 27 家符合条件的企业名单。浙江华友循环科技有限公司(下称「华友循环」)是名单内企业,母公司为华友钴业(603799.SH)。华友循环总经理鲍伟称,进入正规渠道的退役电池不到一半。

电池回收一手来源是汽车 4 S 店和报废厂,回收企业对这些渠道没有掌控能力。此外,动力电池尤其是退役电池存在一定安全隐患。鲍伟称,实际运输中,企业会使用带有防护措施的特殊车辆,成本较高。

具体至拆解回收环节,不同处理方式也有明显成本差异。

宁德时代提供的一份说明称,电池拆解回收首先要将电池模组彻底放电,用自动化设备及专业工具将电池单体拆分。电池单体由正负极材料和电解液、隔膜四部分组成。正负极材料要打成黑粉,电解液和隔膜要进行无害化处理,黑粉要进一步进行湿法冶金,提取出所需金属材料。湿法冶金是指使用溶液分离金属的技术。宁德时代 2015 年收购广东邦普循环科技有限公司(下称「邦普循环」),布局电池回收业务。

接近生态环境部门的人士介绍,非正规企业一般手工拆解且没有环保措施,电解液直接倾倒、隔膜燃烧排放。电池电解液中含有六氟磷酸锂,不经处理就倒掉,有可能污染地下水;隔膜燃烧排放会产生有害气体;一些提取金属后的残渣直接掩埋也会污染土壤。

电池回收企业生产安全也需要投入成本。2021 年 1 月,邦普循环旗下一个位于湖南宁乡的仓库因电池铝渣过量存放起火。由于救援不当,仓库接连发生两次爆炸,造成 1 人死亡、8 人轻伤。不愿具名的从业人士称,邦普循环是为数不多能够盈利的正规电池回收企业,出现安全事故更加警醒行业。

整体而言,非正规企业运转成本低,能够以高价获得退役电池,正规企业没有优势。

就算行业把不正规企业清除出去,拆解回收能否盈利,还取决于退役电池特别是三元电池退役规模。宁德时代估算,全国回收处理产能短期内供过于求,三元电池有更大价值,但退役爆发点还未到来。

特斯拉(NASDAQ:TSLA)最早大规模使用三元电池。2017 年,特斯拉联合创始人和首席技术官 JB Straubel 离职创办了电池回收公司 Redwood Materials。2020 年,Redwood Materials 获得亚马逊等机构约 4000 万美元投资。Straubel 在接受媒体采访时称,该公司计划建立「反向超级工厂」,回收电池核心材料,再生产新的动力电池,从而形成闭环。

特斯拉和日本松下合资建设了电池超级工厂。Redwood Materials 负责回收处理工厂废旧电池,并将处理后的原材料销售给松下。Redwood Materials 没有公开其具体技术和回收成本。

2020 年下半年以来,上游原材料价格暴涨,为电池回收带来新的市场机会。王攀以回收价值较低的磷酸铁锂电池测算,当电池级碳酸锂市场价格达到 7.2 万元/吨,磷酸铁锂电池拆解回收能实现盈亏平衡。上海有色网数据显示,2020 年 10 月开始,电池级碳酸锂价格持续攀升,至 2021 年 6 月 24 日,均价达 8.75 万元/吨。

梯次利用是伪命题?

理论上,动力电池在「粉身碎骨」拆解回收之前,先梯次利用能够最大限度挖掘其价值。行业普遍认为,车用动力电池质量要求高,衰减至八成后还有较多能量剩余,能够继续应用于其他领域。

拆下来的电池包和模组可以直接应用;更多时候,梯次利用是将模组打散,重新组合电池单体。行业探索的应用方向包括储能、通信基站、低速电动车和电动自行车等。

实际情况并不尽如人意。电池梯次利用需要电池单体性能一致,比如全部电芯剩余电量均为八成。退役电池电芯余量检测和寿命评估是最大拦路虎。杨续来介绍,目前没有很好的快速检测评估手段,充放电测试仪检测是惟一办法,每个电芯检测一遍,费工又费时。

国家电网公司电网废弃物资源化处理技术实验室副主任赵光金主持设计了一个退役电池梯次利用储能项目。他认为,不管采取什么筛选手段,退役电池一致性差是客观存在的,无法规避。

赵光金对一批 2017 年从换电模式公交车退役下来的电池进行检测。检测结果显示,电芯剩余能量为 70% 的占 29%,剩余能量为 75%、80% 和 85% 的分别占 16%、30% 和 14%,其余剩余能量状态的电池合计占 11%。

赵光金称,退役电池剩余能量不一致,后期成组和使用中,需要采取技术手段对电芯进行均衡。由于大部分退役电池的运行数据不完整,不能判断其安全、寿命和场景适应性。相比新电池,退役电池运营和维护成本也更高。

宁德时代方面认为,当前动力电池规格型号众多,不同企业的产品在使用材料和性能方面也有差异,电池设计使用寿命不同,组合使用后安全性难以保证。

2021 年 4 月,北京一座光储充一体化电站突然爆炸,两名消防员牺牲,一名员工失联。知情人士称,目前最终调查结果还没有公布,外界猜测与电池有关,现在不清楚该电站是否使用了梯次利用电池。

但事故已经造成了实际影响。5 月 7 日,山东省发布《关于组织申报 2021 年储能示范项目的通知》。文件明确规定,不得使用梯次利用动力电池。6 月 22 日,国家能源局发布《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》,提出原则上不新建大型动力电池梯次利用储能项目。

杨续来称,行业存在错误认知,事实上,储能电池的要求并不比电动汽车低,在安全可靠和寿命方面,要求甚至更高。宁德时代就在开发专门针对储能用途的新电池,希望实现超长循环寿命和更高安全等级。

无论是从成本还是安全性考虑,赵光金认为,在目前条件下,电池梯次利用至储能领域没有经济性,「不能为了梯次利用而梯次利用」。

除了储能,有的机构也在探索如何把退役动力电池应用在低速车和电动自行车等领域。主管部门担忧,电池梯次利用之后,能不能重回原有回收渠道?

接近政策制定部门的人士称,国家正在大力推进动力电池溯源体系,倡导电池企业和汽车企业共享电池生产和运营数据。

2020 年 10 月,国家工信部发布《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法(征求意见稿)》,提出鼓励电池包和模组级应用;鼓励梯次利用企业取得电池出厂数据和运营监控数据,提升梯次利用产品性能和可靠性。工信部还要求梯次利用企业建立电池溯源管理体系。

上述接近政策制定部门人士透露,管理办法修订后的正式版本会很快发布。

行业治理摸索前进

电池回收和梯次利用已经初步搭建起顶层设计框架。

2020 年 4 月,修订后的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》颁布实施。王攀认为,这给电池回收利用提供了上位法依据。2020 年 8 月,国家商务部发布《报废机动车回收管理办法实施细则》,将车辆报废与电池回收衔接起来。

行业治理层面,杨续来建议,汽车企业、电池企业和第三方回收利用企业应当组建合作机制。他认为,现在很多车企把责任推给电池厂,但电池装在车上,电池厂并不清楚车卖给谁,车企掌握最全面的数据,责任主体应该是车企。车企回收利用电池存在技术门槛,电池厂可以参与回收环节,拆解利用应交给专业公司。

从业人士建议,汽车企业可在新车销售过程中,给予消费者价格返还,鼓励消费者更换车辆或电池时,把电池交回正规渠道。上述工信部文件也提出,汽车企业可通过以旧换新、积分换购、维保优惠等激励措施,促进车辆所有人规范移交报废汽车和废旧零部件。

武汉蔚能电池资产有限公司(下称「武汉蔚能」)总经理陆荣华认为,电池标准化能够从根本上提升电池梯次利用和回收效率。武汉蔚能主要股东是蔚来汽车(NYSE:NIO)和宁德时代。蔚来汽车推行换电模式,消费者可以选择购车不带电池,向资产公司租用电池。武汉蔚能是这些换电模式电池的资产运营公司。

陆荣华告诉财新,现在汽车动力电池材料有数百种,系统型号有上百个。将来电池大规模退役,如果「今天收三个 A 型号,明天收五个 B 型号,回收利用会很痛苦」。

一些车企开始在内部统一电池规格。德国大众提出设计制造标准电芯,通用汽车也将不同种类电池集成为统一规格模组。陆荣华称,动力电池技术正趋于成熟稳定,续航里程不再是首要关注点,电池规格最终将走向标准化,有利于全行业降低成本。

赵光金称,动力电池回收利用是一个系统工程,需要多方联动。以梯次利用为例,若要真正具备商业化价值,退役电池要满足多个条件:量要足够大且强制回收;电池包无需拆解分选,模组可以直接使用;电池制造信息公开,车辆运维数据完整。

他建议,主管部门应当考虑将退役锂电池纳入危险废物,相关责任方需要强制回收,帮助减轻电池回收和梯次利用企业「采购」废旧电池成本压力。赵光金认为,废旧电池应该无偿获得,甚至「逆向有偿获得」。

锂电池不含铅、汞、镉等毒害性较大的重金属,环保部门因此没有将其纳入危险废物名单。前述不愿具名的从业人士称,有的动力电池回收企业主张将废旧锂电池纳入危废名单,是希望提升行业门槛,杜绝非正规企业扰乱市场,从而保证正规企业盈利。这名从业人士认为,把锂电池纳入危废名单不一定可行,主管部门也可以通过加强环保执法清理电池回收市场。

接近生态环境部门的人士透露,电池回收利用技术规范正在制定过程中,其中包含环保要求。今后对不达标企业开展执法,环保部门将有法可依。

除了加强监管,赵光金称,电池拆解回收和梯次利用均有显著环境效益,但没有体现在产品价值和价格中,政府应当考虑给予市场主体政策补贴和税费支持

我们应该学会去理解别人的观点,不仅仅是服从和被告知。

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