随着新能源汽车在世界范围内的大规模普及,一方面新车使用的动力电池贵金属材料资源需求日益增大,导致过去几年镍、钴、锂等矿产资源价格出现了大幅波动,对产业的健康发展产生了不良影响;另一方面存量新能源汽车正在陆续退役,如何利用高新技术确保退役电池在回收利用环节达到环保、安全和高值化应用,已成为世界新能源产业关注的焦点。
新能源汽车及电池行业现状
当前,中国新能源汽车已经达到全球领先水平。我国新能源汽车产业的发展自2000年左右开始,在国家政策引导、地方政府鼓励、产业资本推动和全行业同仁的不懈努力下,经过20余年的发展,不仅开发出了完全自主知识产权的新能源汽车,满足了中国消费者各类低碳出行的需求,也正在为世界人民提供性能可靠、功能丰富的新能源汽车产品,甚至中国的新能源汽车技术已经可以对海外进行系统化输出,并在世界范围内落地生根。今年1—7月,全球新能源汽车共销售935万辆,其中中国本土销售538万辆,中国品牌出口超过160万辆。加上中国品牌新能源汽车陆续在欧洲、东南亚等国家和地区投产,中国对世界新能源汽车产业的贡献率超过60%。同时,我国已掌握了新能源汽车三大关键部件(电控、电机和电池)的大部分核心技术。
电池及其材料成为影响新能源汽车产业健康可持续发展的核心要素。随着新能源汽车在世界范围内的大规模推广,新能源汽车动力电池的配套规模也在不断扩大,动力电池所需的镍、钴、锂等新能源战略金属成为资本市场的炒作对象。以碳酸锂为例,从2021年3月的3.5万元/吨,一直连续上涨到2022年11月的60万元/吨,导致了各类电池和电池材料企业库存增加,各类矿产资源的价格上涨,甚至引发了很多中间商、贸易商囤货居奇,加大了电池及其材料产品,甚至退役电池的囤积。而从2023年年初开始又出现了一轮价格暴跌,当前的碳酸锂价格已经低于8万元/吨。电池材料价格的大幅波动,对新能源汽车这种新兴产业的发展带来了很大影响。当前新能源汽车行业正在进行大规模电池和电池材料的库存出清,一方面对那些投机炒作的商家起到了约束和警示作用,但同时也让很多新进入电池回收行业的实业投资者或电池创新型企业陷入了经营困境,让对新能源电池行业有投资意愿的企业家犹豫不决,甚至望而却步。总体来说,电池及其材料的价格和供应稳定是新能源汽车行业健康可持续发展的关键。
中国在新能源汽车电池回收行业领先一步,但距离全面引领任重道远。
在工信部和相关部门的大力推动下,中国新能源汽车电池回收利用已经建立了相对完善的政策体系,工信部高度重视动力蓄电池回收利用工作,会同有关部门加快构建管理制度,推动回收利用体系建设。特别是在无国外经验借鉴的前提下,研究制定了包括《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》《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服务网点建设和运营指南》等适合我国国情的动力蓄电池回收利用管理的“四梁八柱”政策体系,率先建立全球首个动力蓄电池回收利用溯源平台,实现全生命周期管理,为全球提供新能源汽车动力蓄电池回收利用管理的“中国方案”。目前,全国已经有156家企业进入《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件》审核通过的梯次或再生利用白名单,成为当前新能源公交车、新能源出租车、大型出行公司和大型整车企业处置退役新能源车辆电池回收的核心单位。
但是,由于当前新电池的库存高企,市场价格很低,导致新能源汽车退役电池有价无市,大量应用场景直接不用梯次利用电池。另外,由于碳酸锂等电池核心材料的价格低迷,报废电池梯次和再生利用企业都处于亏损边缘,全国大量再生利用企业都处于半停滞状态。
另外,随着全球新能源汽车保有量迅速增长,欧美、韩日等国家和地区也在电池回收利用领域出台政策并积极投入技术力量,且有意在此领域限制我国新能源汽车企业的出海发展。2023年8月,《欧盟电池与废电池法规》正式生效,意味着所有在欧盟市场上投入使用的电池将受到全生命周期的管理。新法规设定了电池回收目标,要求电池生产商承担回收责任。到2025年,动力电池回收率需达到70%;到2030年,所有电池回收率均需达到70%。同时,法规还规定了电池生产商需在欧盟境内建立回收体系,确保电池能够得到妥善处理;美国政府拨款1400万美元设立1000个电池回收点,减少对进口国原材料的依赖。
新能源汽车电池回收现状及面临的技术瓶颈
新能源汽车电池回收利用产业化体系基本健全。目前,我国已经建立了较完整的动力电池回收体系,包括电池包拆解、梯次利用、电池和极片破碎、黑粉筛分、湿法回收金属元素、前驱体及电池材料再生生产等。在梯次利用领域,已经开拓了在低速电动三轮车、电动叉车、家庭储能电源等应用场景;在再生利用领域,通过电池包拆解、物理破碎、湿法冶金等形成了较多成果和产业化。
新能源汽车电池回收技术突破不断取得新进展。在梯次利用领域,很多企业正在进行整包梯次储能的产品开发和应用示范、工商储能电站的产品开发、多种储能系统的集成开发与应用等,在梯次利用技术上也将融合大数据、机器学习、电池自动检测及快速分选、多特征快速提取与估计、剩余寿命快速预测、新型储能变换器等新兴技术,进入发展快车道;在再生利用领域,龙头企业正在进行电池包无损拆解技术、带电破碎技术、电芯深度放电和残余能量回收技术、电芯精细化拆解技术、短流程湿法回收技术、湿法合成电极材料技术、电极材料直接修复技术等技术攻关,并正在形成一些成果和初步产业化。
中国新能源汽车电池回收技术领先世界亟需攻克众多难题。虽然我们在产业化和应用领域取得了一些成果,但在电池回收的技术深度上并没有取得足够的领先,仍需在新技术应用及原理创新上投入较大力度。
比如,在环保方面,我国目前的湿法冶金回收工艺虽然成熟,但大量使用高浓度无机酸和高危化学品进行溶解、萃取、除杂等工艺,容易造成废水废气等污染和较高环保处置成本;在传统机械破碎环节,也会造成电解液的无组织挥发和氟的污染,产生大量废气对人体和betway最新版下载造成严重影响;在安全防护方面,废电池回收利用涉及的多个环节如电池包储存和拆解、梯次利用、带电破碎、湿法回收均涉及起火爆炸等安全问题,每年均有企业发生火灾,需要全行业引起足够的安全防护意识;在电池高值金属的回收率方面,虽然我国技术布局早,具备先发优势,个别龙头企业采用湿法冶金法可从动力电池里回收出95%以上的锂和98%以上的镍钴锰。但国外的回收利用技术研发势头正盛,比如德国科研团队最新研究成果《InnoRec过程:基于相同原料的三种主流废锂离子电池回收路线比较研究》显示,在热熔冶金路线中,钴的回收率超过98%,镍的回收率超过99%,且具有明显的环保优势。因此,我国在电池回收产业仍需引入较多的新质生产力。
推动中国新能源汽车电池回收领先全球发展的建议
过去10年,全球新能源汽车取得高速发展,我国新能源汽车一直在全球稳居首位,但也面临国内的“内卷战”及国外的“围堵战”等多重挑战,对新能源汽车退役电池的合理合规回收是我国在做好整体推广新能源汽车产业最为重要的环节之一,对于推动我国新能源汽车电池回收领先全球发展,提出以下建议:
第一,出台政策引导电池回收企业加大科技研发投入。应加大对废旧电池回收利用先进技术研发的支持力度,鼓励回收产业链企业加大研发投入,积极突破回收利用各环节瓶颈技术,提高电池回收利用效率。同时,设立专项资金政策支持技术和产业化推广,鼓励采用先进的拆解、分离和提纯技术,降低资源浪费和betway最新版下载污染。
第二,推广基于整车企业的产品循环技术体系并给予奖励。整车企业承担回收的主体责任,如何推动整车企业积极贯彻全生命周期管理理念,激发履行责任的积极性,是当下亟需解决的问题。有关部门需要通过创新政策激励机制,推广基于整车企业的产品循环技术体系,从而提升废旧汽车资源的综合利用率。
第三,推动龙头企业积极参与国际电池循环技术的产业化合作。新能源汽车产业的推广需进一步坚定信心、各个环节都需要加快出海步伐、电池的循环利用更要把握好先发优势,推动龙头企业积极参与国际电池循环技术的产业化合作,力争核心技术持续全球领先,并要密切关注全球市场动态和政策变化,及时响应国际市场的需求变化和政策导向,灵活调整发展策略。
第四,建立和强化人才培养培训机制,推动汽车与材料行业人员融合和交流,加强国际合作交流。人才是任何时代、任何产业的关键资源。新能源汽车废旧电池回收利用行业,还处于产业发展初期,人才体系并不完善,各类技术人才、产业人才、运营人才均处于短缺状态,不足以支撑万亿级市场的发展,需要尽快建立和强化人才培养培训机制,为产业发展持续输入精英人才。围绕电池回收领域,在电池应用端的汽车行业和电池供应端的材料行业,急需加强人才融合与交流。另外,为了我国新能源汽车在海外的可持续发展,要加强国际化人才的培养并应主动建立机制推动国际合作交流。
退役动力电池的回收是一项复杂的系统工程,需要政府、企业和社会各界的共同努力。废旧锂电池回收行业的良性发展对整个新能源汽车产业链影响深远,作为废旧电池回收利用技术先锋企业,我们有责任也有义务推动回收产业成为绿色新质生产力的进程,为建设绿色创新、先进的新质生产力贡献力量。
作者朱敏系华南理工大学原副校长、教授,广东省先进储能材料重点实验室首席科学家;陶志军系中国汽车工业咨询委员会主任助理、高级工程师,广东华菁新能源科技有限公司总经理