我国动力锂电池回收利用的紧迫性及对策建议

摘 要：随着新能源汽车的快速发展，车用废旧动力锂电池的回收利用已成为业内关注的焦点。我国动力锂电池回收产业发展空间巨大，但目前尚未形成规模化和规范化的回收利用体系，在安全性能、技术研发、回收网络、政策法规等方面均存在短板。本文首先分析了我国动力锂电池回收利用的紧迫性，其次重点阐述了电池回收利用领域发展现状和存在的问题，最后提出了相应的对策建议。

关键词：动力锂电池；回收；梯级利用；安全性

中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：2095-7866 (2017) 06-026-006

工业经济论坛 URL httpwww.iereview.com.cn DOI 10.11970j.issn.2095-7866.2017.06.004

The Urgency and Countermeasures of Power Lithium Battery Recycling in China

Wenting Liu, Hong Gao

(The Institute of Safety Industry in CCID, Beijing, 100846, China)Abstract With the rapid development of new energy vehicles, the recycling of waste power battery forvehicle has become a hot issue in the industry. The development of China’s power battery recyclingindustry is huge, but it has not yet formed a large-scale and standardized recycling system. There are someshort boards in the security performance, technology research and development, recycling network, policyand other aspects. This paper firstly analyzes the urgency of power battery recycling in China, and thenexpounds the current situation and problems in the field of battery recycling, and finally puts forwardsome corresponding countermeasures.

Key words Power Lithium Battery; Recovery; Step Utilization; Safety

引言

当前，我国已成为全球最大的动力电池生产国。特别是近年来，我国新能源汽车市场日益蓬勃发展。作为新能源汽车的“心脏”，动力锂电池产业也在迅猛增长。面对日渐紧逼的首批新能源汽车动力电池退役潮，动力锂电池回收利用市场正在形成，规范我国车用动力电池回收利用的相关政策也即将出台，但如何处理好渐成规模的退役动力电池的回收利用，将是影响新能源汽车发展的重大课题 [1-6] 。

一、动力锂电池回收利用的紧迫性

（一）我国动力锂电池即将迎来“报废潮”

近年来，在国家政策的引导和推动下，我国新能源汽车产业发展迅猛。2016年新能源汽车全年销量为50.7万辆，保有量已突破100万辆，位居全球第一。2017年1-9月，新能源汽车产销量分别为42.4万辆和39.8万辆，同比增长40.2%和37.7%。按照新能源汽车电池5-8年的使用年限计算，目前已经有部分新能源汽车面临电池回收的问题。而且，据预测我国动力电池将在2020年前后进入报废高峰，届时，其报废量将超过24.8万吨，约为2016年报废量的20倍。报废电池如何处理已迫在眉睫。

（二）退役电池回收利用的经济效益和社会效益显著

我国动力电池以锂电池为主，其退役后主要有梯次利用和拆解回收两种方式。首先是梯次利用。动力锂电池被淘汰后，可继续用于新能源分布式发电站、路灯、通讯基站等储能领域，也可用在电动场地车、游览车等低速电动车上，具有很大的再利用价值。其次是拆解回收。一是环保效应显著。报废后的锂电池正极材料、电解质若处理不当，将会对环境产生巨大污染。二是经济效益高。一方面，可以缓解我国资源瓶颈。例如，我国重要的战略金属钴元素，近年来进口依赖度高达95%，而且价格持续上升。当前60%-70%的钴用于电池生产，以成熟的技术对其进行回收利用意义显著。另一方面，经济价值不容小觑。据估计，从废弃电池中回收钴、镍、锂、锰、铁和铝等多种金属所创造的市场规模在2018年将超过53亿元，2020年将超过100亿元。

（三）退役电池在通信基站储能梯次利用有望先行

近年来，我国对退役锂电池的梯次利用展开了积极探索，建立了部分示范工程。特别在通信基站储能领域，锂电池已逐渐取代铅酸电池，而磷酸铁锂电池以重量体积轻巧、超长寿命、可大电流快速充放电、耐高温、绿色环保、使用场景受限小等优势成为最佳选择。磷酸铁锂电池与铅酸电池的比较如表1所示。例如，中国铁塔股份有限公司拥有国内180万座通讯基站，是最适合开展动力锂电池递次利用的企业之一。自2016年起该公司将纯电动大巴退役下来的动力锂电池，经过检测、分选和重组后用于通信基站储能，在经济、环境效益等方面优势明显。

二、我国动力锂电池回收利用面临的主要问题与挑战

（一）退役动力锂电池的安全性难以保证

退役动力锂电池的质量直接影响梯次利用的安全。一方面，锂电池自身的安全性难以保证。锂金属化学特性活泼、易爆炸，在生产、运输和使用过程中，电芯的内外部短路、环境温度过高、机械外力滥用、过充电等都可能引发事故；此外废旧动力锂电池在回收、拆解、处理过程中操作不当，也极易起火爆炸。另一方面，废弃动力锂电池品质不高。尽管新能源汽车企业已建立监测平台，但数据采集频次过低、密度太小，不足以有效分析电池的衰减情况，再进行二次利用寿命预测时，准确度会有偏差，电池的一致性无法保障。而由大量退役电池单体组成的储能系统遵循“木桶理论”，即最差的电池决定了整个储能系统的性能，若将有问题的电池继续用于通信基站，整个系统将面临巨大的安全风险。

（二）技术难度造成梯次利用成本瓶颈

在通信基站领域，梯次利用电池的关键指标是成本和安全。然而，现阶段动力锂电池回收利用价格是储能锂电池价格的65%-85%，价格优势不明显。目前梯次利用主要有两种方案。第一种方案是将退役动力锂电池进行拆解电芯，集中筛选重新组成标准化模块。但退役动力锂电池的回收、运输、电池测试、筛选和系统重组等环节技术难度大、工艺复杂，且人工成本高昂，使退役电池梯次利用的经济意义荡然无存。据报道，采用机械法和湿法回收废旧磷酸铁锂电池，其回收处理1吨废旧电池的成本为8540元，而再生材料的收益仅8110元，亏损430元。

第二种方案是在退役动力锂电池基础上直接改造使用，电池无需拆解，通过在电池的前端加装相应的DC或者AC转换器，再直接接入开关电源中作为备用电源使用。曾有测试数据显示，某基站断电之后仍坚持了20个小时，但此方案难以大规模推广。一方面，现阶段我国动力电池生产企业多达四五百家，电池的尺寸、接口、大小尚未实现标准化，给电池回收利用的便捷性、回收装备开发等造成极大不便。另一方面，退役电池若要再利用到备用电源中，电池材料对杂质含量的控制、批次稳定性以及一致性的要求都非常高，很难形成规模化市场，导致成本居高不下。

（三）市场混乱，回收网络体系不健全

一是无资质的小作坊充斥市场。当前，我国锂电池回收市场长期处于散、乱、差状态，90%以上的废旧电池都流入了无资质的翻新小作坊。这些小作坊工艺设备落后，在回收后，仅对废弃锂电池进行简单修复，甚至重新包装后就流回二手市场。而一些损坏或报废的锂电池，则面临无人回收的局面。二是回收网络体系不健全。按照规定汽车生产企业应负责退役动力锂电池的回收，但汽车生产商通常将责任上移至电池供应商，而电池生产企业又没有全国性的回收网络，导致现阶段我国电池回收率不足3%。

（四）回收利用的法规体系亟待完善

一是现有的政策法规支撑力和约束力不足。当前，我国已出台包括《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》等30多项产业政策鼓励动力电池的梯次利用，但这些均为引导性或推荐性指导文件，对于不法贸易商没有任何约束力。二是责任主体不明确。电池生产商、整车企业、回收利用企业、消费者等相关主体责任不清，导致电池回收进程缓慢。数据显示，2016年我国进入拆解程序的动力锂电池不足1万吨，超过八成的已回收电池仍滞留在汽车生产企业。三是缺乏有效的商业模式。在整个产业链环节中，如何盈利、收益怎样分配、相关成本由谁承担等问题亟待解决。例如，高昂的回收费用由谁支付成难题。格林美、邦普循环科技、超威集团等专业电池回收企业数量少，规模小，且利润微薄甚至长期处于亏损窘境，而主机厂、电池厂、拆解厂也都未找到合适的运营模式。四是缺乏复合型人才。动力锂电池的回收处理过程涉及物理、化学、材料、工程等多个交叉学科，需要从事人员有相当丰富的知识储备，然而我国复合型人才稀缺。

三、对策建议

（一）退役电池梯次利用必须把安全性置于首位

一是提高锂电池本质安全水平。加快安全设计、安全制造和安全使用的整体研究工作，引入成熟的易燃易爆产品防护手段，提高现场失效和滥用条件下锂电池的本质安全水平。二是加强安全检测评估工作。相关研究机构应尽快建立安全测试平台，加强对电池组件进行过充、热箱、针刺、挤压、温度冲击、外部短路、跌落等各项试验研究，提高成品的安全性能。三是加强电池全生命周期的监控。建立大数据追溯平台，实现电池全生命周期信息记录，为安全再利用提供评估依据。

（二）支持在通信基站储能率先开展锂电池梯次利用

一是抓住动力锂电池梯次利用时机，降低使用成本。支持骨干企业、科研院所尽快开展动力锂电池在通信基站的梯次利用，引导企业研发适用于高倍率充放电循环、高低温、恶劣环境和低维护等条件下使用的锂电池产品，努力提高性能、降低成本。二是关注5G发展新动态。锂电池储能希望在国内通信基站市场有所作为，数量多且体积小、布局灵活、功耗小的5G通信基站后备电源应成为未来发展重点方向，中小型数据中心也将成为通信基站锂电池应用新领地。三是淘汰落后工艺装备和产品，使动力锂电池回收材料和再利用电池具有经济可行性和安全性。

（三）培育锂电池回收利用市场良性发展

一是提高准入门槛。建议从建厂规模、设备产能、安全环保系数等方面提高电池回收企业的准入门槛。强化资质管理，坚决淘汰和取缔尚无资质凭证的企业。二是建立可全程监控的良性回收体系。利用互联网、大数据、物联网，开展信息采集、数据分析、流向监测等，防止小商贩的局部拆解，实现动力锂电池的全部完整回收。三是布局回收网点建设。鼓励汽车生产企业、电池生产企业、回收拆解企业与综合利用企业等通过多种形式，合作共建、共用废旧动力锂电池回收利用网络。四是大力发展具有回收专业水平的企业。扶持和培育龙头企业，发挥企业的示范和带动作用，同时也要防范企业借环保的旗号骗取优惠政策的违法行为。

（四）完善动力锂电池回收利用政策措施

一是细化政策，强化落实。如制定和实施奖惩措施，对梯次利用和回收企业按照电池套数、容量等进行补贴或税收优惠，对违反法律规定的企业进行严厉的惩罚；借鉴国外成功经验，如欧盟实行生产者承担回收费用的强制回收制度、美国采取附加环境费等方式落实“延伸生产者责任”制度。二是整合资源，建立共赢的商业模式。各利益相关方的协作与分享是趋势，联盟合作优于单打独斗。如比亚迪与格林美合作构建“材料再造-电池再造-新能源汽车制造-动力电池回收”的循环体系。三是通过完善锂电池标准体系促进电池回收规模化发展。对动力锂电池的结构设计、连接方式、工艺技术、集成安装等标准进行研究，从动力电池分类、电池的成分等方面建立统一的标准和体系，为锂电池回收利用的规范化和规模化发展奠定基础。