深度 | 新能源汽车动力电池退役高峰来了
2013年前后,我国新能源汽车大规模推广应用,至今我国新能源汽车保有量已世界第一。按照动力电池5到8年的使用寿命,预计2020年我国动力电池退役量超过20万吨,市场规模超百亿元。动力电池退役报废高峰期正在到来,未来五到十年将成退役高峰期。退役动力电池还能如何发挥余热?完全服役后又要如何善终?
动力电池回收 资源循环再利用
在新能源汽车4S店里,动力电池仍然是选车顾客与销售之间的对话重点。与前些年不同,随着动力电池的续航能力大幅提升,消费者的里程焦虑已经逐渐淡化,已经有部分人开始关注电池损耗、退役移交去向、回收换新等问题。但“整车卖掉”、“哪里收车价格高就卖到哪”仍是多数人处置旧新能源车的方式,没有单独考虑过旧电池回收问题。
新能源汽车动力电池/来自网络
动力电池损耗往往是影响新能源汽车驾驶体验、使用周期和二手残值的重要因素。目前,行业标准认为动力电池容量衰减到80%以下就已达到退役标准。但如果直接报废会造成大量的资源浪费和环境污染。
目前常见的处理方法是梯级利用和再次利用。对剩余额定容量符合20%-80%要求的电芯重新组装成电池包,在电动自行车、应急灯、环卫车、充电宝、储能载体上实现动力电池梯级利用;剩余容量低于20%的退役电池,利用价值不大,将移交给动力电池回收再生企业。回收企业接收后,对电池做放电、清洗、拆解、分解,并通过物理破碎或化学反应等方式,回收里面有利用价值等原材料。
动力电池回收利用方式/记者制图
目前市面上常见的动力电池主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元循环次数在2500次左右,退役电池随着循环数增加而快速衰减,镍钴锰等有价金属含量高,可回收物质价值高。磷酸铁锂电池循环寿命可达到3500次甚至5000次以上,退役电池衰减速度慢,有价金属含量低,非常适合梯次利用。
主流动力电池有价金属含量/来自网路
动力电池全生命周期/来自网络
动力电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等组成。中国汽车工业协会技术部副总监庞天舒表示,没有经过良好回收再利用处置的动力电池对环境的影响很大,有违新能源环保初衷。
庞天舒:“正极材料中镍钴锰锂等重金属,与水、酸、还原剂或其他强氧化剂等在一起,会发生强烈化学反应,产生有害金属氧化物,造成环境PH值升高。负极含有的石墨、碳材和嵌锂,遇到明火或高温会发生爆炸,产生固体粉尘颗粒,造成大气污染。电解质里含有的强腐蚀性物质会改变土壤酸碱度,遇水产生有毒物质,经过呼吸道、皮肤等对人体造成伤害。
其危害不仅是破坏环境,更会带来一定程度上的资源危机。我国缺钴少镍,钴资源仅占全球总储量的1.16%,镍资源仅占3%,而我国却是钴镍使用大国,钴使用量超过全球30%,镍使用量超20%。保守估计到2025年,我国动力电池报废量将超过80万吨,市场规模将达到400亿元。合理妥当的回收利用,才能将其中潜在的巨大资源价值得到最大发挥。”
电池溯源管理 历史遗留难解决
2018年工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》至今,溯源机制正在日渐完善,编码后的电池像是有了身份证。北京奥动新能源投资有限公司副总经理覃思表示,如此一来,从组建到出厂应用,再到回收再利用直至最终拆解,都有据可循。
覃思:“电池的编码和车的密码都是相符的,这块电池编码从生产开始到这个电池的生命周期结束,这个电池的编码始终都是唯一的,一直到元素回收拆解回去。形成电池档案,像对待一个生命一样,要对电池的生命周期管理负责。电池档案也能在二手车销售时提供一个完整周全的电动车的评估报告,消费者购买时车电情况也更加透明。”
《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》/工信部官网
不可否认的是,在《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》发布以前,无论是整车企业还是动力电池生产厂家,难免受到前端销售目标的局限,而忽略了后端回收。电动汽车观察家主编邱锴俊说,目前有一定规模的存量退役电池处于失联失管状态,恐怕会很遗憾地成为历史遗留问题。
邱锴俊:“溯源系统是近两年才建立的,到目前为止应该暂未完全接入。早期因补贴力度较大,不乏有整车制造商粗制滥造,品质较差、技术比较原始的那批车的动力电池可能只能靠环境执法,或者意外发生的爆燃等恶性事件,才能发现找到它。这是行业的污点,历史遗留问题可能难以解决。”
废弃动力电池/来自网络
回收责任已明确 落实需多方合作
早在2009年,工信部就发文首次对新能源汽车企业提出电池回收要求,并将其作为行业准入条件。2018年,工信部等七部委印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,明确了汽车生产企业承担蓄电池回收的主体责任。电池联盟副秘书长张旻昱表示,在实际操作闭环中,车企的责任主体作用落实情况仍不算理想。
张旻昱:“一方面,废旧动力电池的所有权绝大部分仍在车主手中,而电池回收又并非车企的专业方向,自主回收存在巨大潜在风险,但与回收企业合作也面临较高但成本支出。另一方面,车企的逆向物流仍未充分布设,而且锂电池属于第九类危险品,将电池从不同地区运输到处理中心也存在风险与成本过高问题。”
近年动力电池回收政策/来自网络
专注于动力电池回收的北京赛德美资源再利用研究院有限公司董事长赵小勇认为,目前更行得通的是车企牵头,将材料厂、电池厂与运营商、回收商串联,配合完成的商业模式。
赵小勇:“车企正好在居于产业链的居中位置,相当于一个肩膀挑两头。但毕竟制造与回收是完全不同的两个行业,全部让车企独家去做销售与回收全流程,存在技术上、资金上的现实难度。而且,车企回收一般仅回收自有品牌车辆及搭载的动力电池,成本高、面向窄。相对而言,正规的回收企业可以处理相对多的电池品牌类型,集约化可以节约成本,也能提升回收效率。”
退役高峰到来 行业仍有痛点
业内将今年视为动力电池退役元年,未来五到十年是退役高峰期。保守估计到2025年,电池报废量将超过80万吨,市场规模将达到400亿元。中国汽车工业协会官网显示,仅2019年我国新能源汽车相关企业新注册量已超过四万家,而动力电池回收企业仅有不到三百家。
加之至今在河南、江西等地较为集中的粗暴拆解,小作坊私自回收等情况依然存在。中国汽车工业协会技术部副总监庞天舒表示,市场有资质的回收企业缺口大。
庞天舒:“企业规模以中小型为主,具备能够完成检测、评估、处理能力的优质企业相当有限,真正具备环保验收能力的仅有30-40家,符合我国工信部第一批《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》白名单的只有5家。从中远期来看,动力电池回收是一个体量很大且值得投入的产业,但目前的确给人费力不讨好的感觉。”
北京赛德美电池包天津智能化拆解车间/北京赛德美公司提供
北京赛德美资源再利用研究院有限公司董事长赵小勇坦言,动力电池规格繁杂不一也令回收企业挠头。
赵小勇:“动力电池规格型号太多,目前仍有100多种。2018年动力电池规格型号国家标准出台以前,甚至达到600多种。站在回收端的立场来看,规格型号仍需大规模压缩。尽管各家车企电池厂商都希望保留自己的独特性,但长远来看,规格型号精简对全产业链条都有好处。既能统一生产设备规格,还能提升生产良率。当前我国电池行业生产良率为92%-93%,韩国为96%,日本为98%。”
动力电池构造/来自网络
电池生命周期内上传的数据少或不开放,也使得回收企业对收来的电池往往也是“知人知面不知心”,影响下一步电池的价值评估。
赵小勇:“只用看外观、查电压内阻,做循环,至多与一些设备厂家开发一些快速检测的工具的传统方法,无法确切得知电池详尽状态。若电池从初始材料到退役之前,与综合回收相关的数据可以对我们更加开放,回收端将事半功倍。”
动力电池单体自动化拆解模型/北京赛德美公司提供
延长电池寿命也是善终方式之一
蔚来中心换电站/记者拍摄
除了尽力做到给新能源动力电池善终,车企和全行业都在为之努力的还有为电池延年益寿。比如,车电分离的换电模式就是一种探索。今年8月20号蔚来汽车还发布了BAAS模式。蔚来电源管理副总裁沈斐介绍,消费者可选择车电一体购买或车电分离购买,不选购电池包,首次购车费用减7万,再用980元一年的使用费租赁电池。
沈斐:“新的模式之下,车跟电池是可以分别开两张发票。这不仅仅是降低了首次购车的门槛,其实再过一两年还会看到其他便利,比如说新版本电池推出,租赁用户升级就会因集中维护而更简单;于主机厂而言,电池的集约化管理,管理效率也将提升。”
蔚来BAAS购买方式/蔚来app截图
北汽新能源可换电版本的出租车,已联合北京奥动新能源公司使用换电服务。在朝阳区百子湾大成国际的奥动换电站里,当天凌晨到中午近12个小时内,有四十多辆北汽新能源出租车前来换电。北京奥动新能源投资有限公司副总经理覃思介绍,换电站位置、可换电车型、站内电池电量均能在奥动手机app上查看,车辆到站后3-5分钟即可完成换电。
百子湾大成国际奥动换电站/记者拍摄
覃思:“换电站每天可以保障至少300台车来换电。发现电池问题后,电池会封仓补电修复或置换。截至目前,奥动换电站在全国已超过百座,计划年底投入运营142家,北京已经投入运营了57家。”
app显示换电站电池信息/奥动app截图
业内认可换电是新能源汽车的发展趋势。这不仅能为车主提供车电分离的便利,也能因集中管理、集中慢充、集中保养等有助于延长动力电池的活跃周期,提升驾乘体验与二手车残值。于回收市场来说,也将简化处理流程,减少工艺成本,更有利于集中回收。
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