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我国废旧动力电池回收政策及市场研究
摘要:本文针对循环经济发展趋势及国内动力电池回收市场的发展情况对废旧动力电池回收行业相关国家政策及政策沿革进行了总结分析,并结合政策对产业现状的影响进行讨论,分析并预测了退役动力电池回收的发展前景和市场状况,以期对相关研究者和从业人员提供参考。
关键词:废旧动力电池;回收;政策;市场
中图分类号:TB47 文献标志码:A
纵观人类社会经济发展模式,循环经济是人类社会经济发展的必然结果,也是人类社会经济发展的必然要求。发展循环经济是实施资源战略,促进资源永续利用,保障国家经济安全的重大战略措施的重要途径。
废旧锂电池属于资源循环利用行业,是国家产业结构调整中鼓励和支持的行业,回收加工的对象及产品属于《产业结构调整指导目录(2019年本)》[1]第一类鼓励类信息产业中的“四十三、环境保护与资源节约综合利用”板块。废旧动力电池作为一种危险废弃物,对环境和人类健康有潜在威胁,如果处理不当的话不仅会污染环境,还会影响到人和动植物的健康。同时,废旧动力电池中含有大量的有价金属(Co,Ni,Li,Mn,Al,Cu,Fe等),回收废旧动力电池中的有价金属能带来很好的经济效益,实现资源的可持续发展。
退役动力电池回收之后的利用方式分为两类,一类是梯次利用,即将退役动力电池中剩余容量较高的动力电池筛选出来,应用至其他对电池性能要求不太高的领域;另一类是直接进行拆解回收(再生利用),也就是通过物理、化学或者生物方法,直接将整个动力电池拆解开来,提炼出还能够循环再利用的有价金属元素,如镍、钴、锰、锂、铜、铝等。
废旧动力电池回收与处理的目的是有效分离动力电池各组分,提取动力电池中的有价金属,同时减小废弃物对环境的污染[2]。目前,废旧动力电池处理方式主要是资源化回收,但目前我国废旧动力电池资源化回收的能力有限,大部分废旧动力电池没有得到有效的处置,将会给自然环境和人类健康带来潜在的威胁。
1.国家政策与标准体系
近年来,国家对废旧动力电池回收再利用产业高度重视,自2016年以来,国家各部委密集出台了一系列指导政策,主要政策有《关于做好锂离子电池产业链供应链协同稳定发展工作的通知》、《加快推动工业资源综合利用实施方案》、《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》、《2030年前碳达峰行动方案》、《“十四五”循环经济发展规划》、《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》、《新能源汽车废旧动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南(征求意见稿)》、《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》、《车用动力电池回收利用材料回收要求(征求意见稿)》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》、《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》、《车用动力电池回收利用余能检测》、《车用动力电池回收利用拆解规范》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》、《生产者责任延伸制度推行方案》。
我国动力蓄电池回收利用标准体系建设也稳步推进,国家标准方面,已先后发布GB/T 33598-2017《车用动力电池回收利用 拆解规范》、GB/T33598.2-2020《车用动力电池回收利用再生利用第2部分:材料回收要求》、GB/T 33598.3-2021《车用动力电池回收利用 再生利用 第3部分:放电规范》、GB/T34013-2017 《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、GB/T34014-2017《汽车动力蓄电池编码规则》、GB/T 34015-2017《车用动力电池回收利用余能检测》、GB/T34015.2-2020《车用动力电池回收利用 梯次利用第2部分:拆卸要求》、GB/T 34015.3-2021《车用动力电池回收利用 梯次利用 第3部分:梯次利用要求》、GB/T 34015.4-2021《车用动力电池回收利用 梯次利用 第4部分:梯次利用产品标识》、GB/T38698.1-2020《车用动力电池回收利用 管理规范第1部分:包装运输》等多项国家标准;并通过要求、梯次利用、再生利用和管理规范等方面均制定了相关标准编制计划,对动力蓄电池余能检测、拆卸要求、拆解规范、材料回收要求、包装运输规范等标准进行全方位覆盖。行业标准方面,HG/T5019-2016《废电池中镍钴回收方法》、HG/T5545-2019《锂离子电材料废弃物中镍含量的测定》两项标准已发布。
通过一系列政策和规范的不断实施,从需求和报废回收端进行上位政策规划,对产业链相关企业进行责任划分与约束,并对回收再利用进行规范指引,对新能源动力电池回收市场的良性发展起到了指导、规范和监督作用。目前已初步落实生产者责任延伸制度,相关汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任,车企、动力蓄电池企业、报废回收拆解企业与综合利用企业通过合作共建、共用废旧动力蓄电池回收渠道,已形成良好的退役-回收-再利用循环产业链。
2.动力电池回收利用国内市场情况
2.1动力电池回收利用产业发展现状(补充)
新能源汽车作为国家汽车强国战略性选择,在宏观规划和产业政策的引导下,尤其是财税等综合政策体系的叠加效应下(据财政部统计,国家用于产业链前端整车厂购置补贴的资金已达1100亿元),十年来产业规模化效应已初步实现。
2022年我国新能源汽车持续爆发式增长,产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长96.9%和93.4%,连续8年保持全球第一。截至2023年1月31日,新能源汽车保有量已突破1400万辆,预计2023年全年新能源汽车销量将突破800万辆,市场渗透率有望达到23%以上。
随着行业企业和社会资本大量涌入,新能源汽车全产业链投资逐年攀升,截至2019年,产业链投资额超过8000亿元,占汽车产业总投资的60%左右,占制造业总投资5%左右。2022年以来已有60多家企业宣布了锂电产业链的投资计划。据上海证券报资讯不完全统计,今年锂电产业链新增规划投资已超过6000亿元。自2021年下半年以来,锂电池主要原材料均出现大幅涨价。以电池碳酸锂为例,自2021年下半年以来,其价格已由9万元/吨飙涨至2022年三季度最高的62万元/吨。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的数据显示,与去年初相比,主流三元锂电池正极材料平均价格上涨108.9%,磷酸铁锂电池正极材料平均上涨182.5%,三元锂电池电解液平均价格上涨146.2%,磷酸铁锂电池电解液平均上涨190.2%。价格的剧烈波动,推动了产业链上下游企业的联手布局。
随着早期推广应用的新能源汽车逐渐进入报废期,产生的退役动力蓄电池开始呈现规模化趋势。一方面,退役动力蓄电池如果不进行合理的利用处置,除非存在触电、起火等安全隐患外,其内部包含的镍、钴等重金属和电解液材料也会对生态环境造成严重污染[3]。另一方面,电动汽车退役动力蓄电池仍具有较高的可用容量,完全报废后其包含的镍、钴、锰等金属材料在资源稀缺的形势下具有较高的回收价值,开展退役动力蓄电池梯次和再利用对蓄电池全生命周期价值释放和产业可持续发展具有积极意义。
2.2废旧动力电池回收利用产业发展状况
由于前期动力蓄电池退役规模较小,我国回收利用产业发展整体仍然不够成熟。随着近几年退役动力蓄电池规模逐渐增大,产业政策、标准体系不断完善,市场秩序逐渐稳定,产业开始由前期示范向商业化转变。2018年,工信部等七部门联合发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》[4],明确了京津冀地区、山西省、上海市等17个省市地区和中国铁塔股份有限公司作为试点地区和企业。截至2020年9月,试点地区在梯次储能、备电领域发布了129个试点单位及项目,动力蓄电池回收利用进入了规模化发展新阶段。
2.3.1 回收体系建设情况
新能源汽车生产企业承担动力蓄电池回收体系建设的主体责任。根据中国汽车技术研究中心数据,截至截止2022年1月,工信部认定的新能源汽车动力蓄电池回收服务网点共有14899个,覆盖了31个省市地区。从汽车生产企业承担主体责任的角度看,退役动力蓄电池体系框架已经基本形成。但是由于退役动力蓄电池电量较低、回收渠道不完善等因素,大部分回收网点利用率仍然较低。
2.3.2 梯次利用企业发展情况
目前我国动力蓄电池梯次利用企业已经有30余家,梯次电池处理能力超过30GWh/年。目前,退役动力蓄电池主要用用于基站、电动自行车、应急电源、储能和低俗电动汽车等领域,目前最大的因工端是中国铁塔的通信基站。中国铁塔现有通信基站规模超过190万个,在网的铅酸蓄电池备用电源总容量超过46GWh,2019年中国铁塔停止采购铅酸蓄电池并且加大梯次利用电池使用规模,年应用梯次利用电池超过5GWh,之后六年内,中国铁塔计划使用退役动力蓄电池完成24GWh的铅酸蓄电池替代。
梯次储能领域已有国家电网、南方电网、比亚迪、北汽新能源、比克电池等企业开展示范应用。综合考虑电池回收储运、监测评估及拆解分选、重组等各项工序,现阶段我国磷酸铁锂梯次电池综合成本约为0.45元/Wh,三元梯次电池综合成本约为0.6元/Wh。之后五年内,将有望分别降至0.35元/Wh、0.45元/Wh,低于或接近新购铅酸蓄电池成本。
在技术层面,目前市场上梯次电池处理方式主要为检测重组。对于“十城千辆”等产生的早期动力蓄电池产品,由于信息不全、电芯一致性较差等原因,通常将电池包或模组拆解为电芯,再根据电芯性能测试结果进行重组使用。由于整体过程成本较高,经济性差,该技术逐渐被弃用。目前主流技术手段将电池包整包或拆分至模组级,经过测试分选后直接进行梯次利用,主要涉及的技术包括了快速余能检测评估技术、电池包拆解分选技术和系统集成技术[5]。由于动力蓄电池产品规格种类繁多、余能评估技术尚不成熟、通信协议不一致等因素,目前我国退役动力蓄电池回收效率仍然较低,不利于产业大规模发展。
2.3.3 再生利用产业发展情况
在产业方面,自2018年7月,工信部公布第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》名单(下称白名单)以来,经过近5年的不断发展,再生利用企业的产能规模和技术实力都有了长足的进步。目前白名单企业已达到88家,35家为再生利用,随着白名单企业的持续扩容、商业模式的逐步完善,回收市场也将向着更加规范化的方向发展,回收渠道也将在不断发展中健全和完善。
2.3废旧动力电池回收产业前景分析
据天眼查相关检索数据显示,截至2022年底我国电池回收相关企业的注册量已突破7万家,废旧动力电池的回收再利用技术的发展,一方面能够在一定程度上缓解材料短缺问题。废旧动力电池中有包括锂、钴、镍等贵金属材料,受供求关系影响,“上游原材料短缺”已经成为近两年动力电池行业所提及频次最高的话题。随着新能源汽车销售量的走高,动力电池需求量上涨,制造动力电池的原材料需求量也随之上涨,并逐渐出现供不应求的情况。再加上受到竞争加剧、国外相关矿业公司改变销售模式等多方因素影响,动力电池所需的原材料价格持续保持高位[6]。而退役的动力电池在进行回收之后提炼出的锂、钴、镍等多种金属元素,能够在一定程度上缓解原材料短缺问题。
中国汽车技术研究中心统计数据显示,2020年,我国累计报废动力电池约25GWh,市场规模超101亿元,其中,梯级利用市场规模所占比重达到59.81%。据相关研究机构预测,2022 年退役动力三元锂电池达到 30.72GWh,对应 184 亿元市场空间;2025 年退役动力三元锂电池达到 134.39GWh,对应473亿元市场空间,年复合增长超过30%,随着新能源汽车产量的不断增加以及废旧动力电池即将到来的大规模“退役潮”,预计到2030年电池材料回收市场空间将超千亿元。
2020年1月1日起实施的《固体废物污染环境防治法》增加了废旧电池的分类管理,对废旧电池的回收和利用提出了更加严格的要求和规定[7]。国家政策的不断加强将为行业未来的发展提供强有力的支持。
随着人们环保意识的不断增强,对废旧电池的回收处理要求也越来越高。废旧电池的回收率和处理效率将成为企业在市场上竞争的重要指标之一。
国内废旧电池处理企业普遍采用的是中程处理技术,即利用高温分解技术将废旧电池还原为原料,再进行湿法化学回收。此外,还有一些企业采用新型技术,如材料修复再生、生物发酵、膜分离技术等,将废旧电池进行有效的分解处理。这些新技术的应用将为行业的发展带来新的动力[8]。
废旧电池回收处理行业需要与上下游产业链进行深度整合,实现资源的最大化利用和环境的最大化保护[9]。随着智能制造、数字化技术等新兴技术的广泛应用,未来的废旧电池回收处理行业将会更加智能化和高效化。
随着国家政策的不断完善、行业技术的不断提升,废旧电池回收再利用将向着产业链上下游深入融合、生产装备自动化、生产管理智能化的方向稳步发展[10]。
3.总结与展望
本文通过对国家产业政策沿革进行分析,结合政策对产业现状的影响,以分析预测退役动力电池回收的前景和发展方向,随着“碳达峰、碳中和”目标的不断推进,能源结构会趋向于电动化发展,这将从能源来源、储能形式、电网结构配比等各个方面给人们的生产生活带来挑战,锂电池的回收再利用是打造锂电池产业闭环的关键步骤,随着国家政策、行业发展的不断推进,锂电池回收也会不断向无害化、绿色化、高效率、智能化方向发展。
参考文献
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[2] 李丽,姚莹,郁丽娟等.锂离子电池回收与资源化技术[M].北京:科学出版社,2021:2-8
[3] 胡林琦.废旧锂离子电池资源价值与环境危害研究-评《废旧锂离子电池再生利用新技术》[J].电池,2022,52(05):601-602.
[4] 中华人民共和国工业和信息化部,科技部,生态环境部等. 关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知[EB/OL].(2018-07-26)[2023-03-29]https://www.gov.cn/xinwen/2018-07/26/content_5309433.htm
[5] 李宏. 多站融合场景下考虑退役动力电池梯次利用的储能优化配置研究[D].兰州理工大学,2022.
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[7] 梁展星,陈露,王文祥等.废旧动力电池回收利用技术与政策分析[J].时代汽车,2022(02):121-122+126.
[8] 徐正震,梁精龙,李慧等.废旧锂电池正极材料中有价金属的回收工艺研究进展[J].矿产综合利用,2022(04):119-122+142.
[9] 张哲鸣,吴正斌.废旧动力电池回收政策及资源化研究[J].广州化工,2018,46(03):132-135.
[10] 杨耀坤,张博,梁韵琳等.废旧动力电池回收政策和技术现状分析[J].汽车与配件,2021(01):50-51.
作者简介:雷乃旭(1990-),男,河南周口人,硕士,工程师,研究方向为报废汽车拆解技术与应用、废旧锂电池回收再利用技术。

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