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周宏春:加强新能源汽车电池回收的八大对策
       随着新能源汽车生产和销售量的爆发性增长,动力电池也将迅速增加,并很快进入报废期。研究发现,废弃锂离子电池含钴、锰、铜等重金属,处理不当会污染环境,甚至危及人体健康。

我国自启动新能源汽车“十城千辆”计划以来,2009年到2015年已累计生产新能源汽车49.7万辆。2015年我国新能源汽车的产量为34.05万辆,占全球50多万辆产量的60%以上;锂电池报废量累计约2万-4万吨。因此,相关部门应未雨绸缪,研究部署新能源汽车动力电池的回收利用。

一是加大政策执行力度。2012年,《节能与新能源汽车产业发展规划》明确要求,制定动力电池回收利用管理办法、动力电池梯级利用和回收管理体系。今年1月,工信部就《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》征求社会意见,对废旧动力电池综合利用企业选址、能耗管控等方面提出了规范性要求。1月底,工信部、发改委、环境保护部、商务部、质检总局等5部委联合下发《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》(以下简称2015年版《政策》),要求企业合理开展电动汽车动力蓄电池的回收利用工作,建立上下游联动的动力蓄电池回收利用体系;建立动力电池编码制度,建立可追溯体系。这些均是新能源汽车动力电池回收利用的指导性文件,必须尽快落地;既要因地制宜进行顶层设计、统筹规划,提高管理效能,又要明确重点,循序渐进,促进废旧动力电池的资源化、规模化、高值化利用,规范行业行为,避免出现重复建设和产能过剩问题。

二是推进生态设计和全生命周期管理。生态设计也称“为环境而设计”,在动力电池设计、生产、使用、报废和回收利用的全生命周期中,体现资源节约和高效利用、环境友好原则;在设计阶段就考虑报废后的回收和综合利用问题。要在选材上尽可能减少有毒有害物质特别是重金属的利用。虽然锂离子电池不含汞、镉、铅等重金属元素,但正负极材料、电解质溶液等对生态环境有一定影响,不应忽视。要为后续的回收、分类和综合利用创造条件,如在电池表面或者包装材料上标注出材料化学组分。考虑到动力电池在使用、废品收集和运输等环节的磨损,最好印在耐磨材料上。要推动回收利用企业进入工业园区,加强管理。对动力电池回收和利用基地,应实行封闭式作业。引进国际先进环保设备,对铅烟、铅尘等实现二级除尘,做到100%达标排放。对园区的雨水、污水进行循环使用,提高中水利用率,尽可能做到废水100%达标排放甚至零排放。按照ISO14000对工作场所环境管理要求,确保员工不带出铅粉铅尘。配置员工生产和休息场所,确保不对员工健康产生影响。

三是用好现有废旧物资回收体系或网络。我国废旧物资回收体系经过几次大的冲击和调整,由供销社系统到物资和供销社系统并存,再到进城农民工的大量加入,现在又出现互联网+再生资源回收的快速发展。商务部资助各地建设或整合了再生资源回收网络。一些地方也形成了从业准入统一、定点经营统一、回收车号统一、标志标注统一、从业服装统一、卫生标准统一、台账管理统一和垃圾回收统一等管理规范。国家发改委支持“城市矿产”试点,形成了相应的回收体系。一些钢铁、有色、电池等再生资源利用企业,还形成了以企业为龙头的回收网络。这些都为新能源汽车电池回收打下了坚实基础,应当充分利用和借鉴。

锂电池的回收,可借鉴铅酸电池回收体系的做法。按照商务部有关再生资源回收体系的要求,增加回收途径,规范社会回收体系中个体和企业的回收行为。借助现有以企业为龙头的回收体系,增加回收品种,拓展回收信息服务。顺应互联网+的绿色低碳发展趋势,创建专业化的回收平台,形成新的以新能源汽车动力电池为主的回收体系。按照国家有关文件精神,开展新能源汽车动力电池的追溯,通过质量监控,并利用大数据促进动力电池产品质量的提高。

四是创新商业模式,推广可复制的循环经济发展模式。废旧动力电池有多种资源化途径。一种途径是再利用。对容量低于80%的动力电池,可用于其他领域的电能载体,发挥其剩余价值。如可用作电网调峰储能电站、家庭储能电站、企业储能电站,以及低速电动汽车、电动自行车企业使用,前景看好。废塑料、电池盒及包装物等应尽可能回收利用。动力电池梯级利用须以低成本为首要考量因素,否则会陷入追求技术指标而忽略商业价值的困境,从而使梯级利用的运营步履维艰。将动力电池用于通信基站等领域的储能电站,需在安全性、稳定性等方面得到保证。工业用电波峰波谷电价相差较大,如果能在夜间储电、白天供电,既能缓解电网压力,又能降低企业的用电成本。但要在开展技术经济分析和评价的基础上加以试点,积累经验,避免一哄而上。

另一种途径,是将其作为废品直接报废拆解回收,提炼其中的各种有用元素或原材料,实现原材料的循环利用。目前原材料回收利用率已达70%以上,铅酸电池回收率甚至达到95%以上。废旧动力电池的综合利用在技术上不存在问题,主要是成本控制和商业模式开拓。要有适合的市场,才能产生良好的经济效益,才能最大限度地挖掘动力电池的价值,变废为宝。京津冀地区已筹建废旧电池综合利用公司,联手北汽新能源、天津力神等企业共同开展动力电池的综合利用。对类似的布局,应有全国的通盘考虑,以免盲目发展。

五是加强回收利用的共性、关键技术研发。总体上看,相对于动力电池的技术研发和推广应用,我国对动力电池的回收利用研究相对不足。鉴于动力电池的主要材质,如镍、钴、稀土等资源的稀缺性,以及报废动力电池回收利用中可能出现的污染问题,加大技术研发力度是当前乃至今后国家需要支持、业界需要考虑解决的问题。

提高新能源汽车动力电池回收利用的技术水平,要开展企业与科研院所之间的产学研合作,研发先进适用的技术,特别是锂离子的利用。毕竟,在门捷列夫化学元素周期表中的位置决定了锂有着很强的金属活动性。要不断开发与燃料电池、铁锂电池、铅碳电池、高温电池、卷绕电池、超级电容器等产品相对应的拆解和利用技术,对检测设备、预防和治理设施等进行升级换代,增加自动监控系统。在提取有用元素的同时,以免场地遭到不必要的环境污染。要淘汰原有废旧铅酸蓄电池半机械的拆解设备,启用全自动破碎分选系统。采用先进的预脱硫工艺,减少污染物排放。要鼓励再利用企业通过使用清洁天然气燃料,淘汰原有的燃油反射炉、精炼炉,实现新能源汽车动力电池回收利用产业的绿色低碳发展。要加快动力电池回收利用的标准体系建设。锂电池种类多,我国主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等,需对相关的材料生产、回收利用等尽早开展标准研究。对厂房建设也应体现节能、低碳要求,要建设现代化的厂房而不是简单的堆放场地。

六是按照国家有关维修要求披露相关的技术信息。由于技术成熟性和稳定性方面的原因,有可能要对新能源汽车动力电池进行检测维修。现实中,回收的电芯来自不同厂家,规格不同,意味着对电池包的维修或再利用需要根据不同的设计方案进行拆解。此外,不同车型有不同的电池包结构设计和模组连接方式,工艺技术各不相同,不可能用一套拆解流水线进行拆解、维修或再利用。如果对动力电池结构、技术和工艺不熟悉,因为残余电压会高达数百伏(不包括18650电池),拆解时会出现危险。电池系统是一套随时变化的化学系统,对各种化学体系、不同规格和批次、各生产厂家、各种健康状态的电池模组,需要进行有效管理以确保安全。动力电池的再利用还应考虑电池剩余寿命问题。如果仅有出厂时的原始数据,没有使用情况的详细记录,动力电池状态不清,综合利用企业就需要投入额外工作,包括进行检测、建模、分析。尽管如此,得到的数据也不一定准确。拆解电池模组,目视检查无法发现其中的安全缺陷,如轻微胀气、漏液、内短路、绝缘失效、两极腐蚀等;如果缺陷查不出来,把“带病”模组用到新产品中,就会留下安全隐患。因此,一旦动力电池需要维修,就应按照交通运输部等部委联合发布的有关规定,披露维修需要的相关技术或工艺。

七是制定和实施动力电池回收利用的激励政策。我国在购置补贴、税费减免、研发支持、消费优惠、基础设施以及标准规范等方面,出台了一系列政策措施以促进新能源汽车发展,现已呈现创新环境明显优化、市场进程全面加速、技术创新显著提升、产业融合催生新态势的四大特征。2015年版《政策》,对废旧动力电池的收集、分类、贮存、运输、梯级利用、再生、监督管理等也做出了具体规定,明确了责任主体和追责方式,要求建立可追溯体系。但是,对新能源汽车动力电池回收利用,目前尚未有激励政策,企业也没有将动力电池回收看成是有利可图的事情。实践中,安徽界首园区重视研发、生产、回收等环节的循环经济,发展形成了“制造—回收—再利用”的循环经济模式,其做法值得总结并加以推广。

锂电池品种繁多,构造复杂且没有统一标准,退役电池要梯级利用,需通过拆解、分拣和二次成组,拆解工艺复杂,难以进行产业化发展。随着锂离子电池应用越来越广泛,回收其中的有价金属、减少对环境造成的污染、缓解资源匮乏等问题,具有重要的社会效益和环境效益。动力电池回收利用不仅是必须突破的瓶颈,也是关系到新能源汽车动力电池未来发展的核心问题之一。对于公益性的环节,如对梯级利用和再生利用企业的技术研发、设备进口,以及回收利用技术和装备研发等,国家应给予必要的政策激励。

八是加强集成,促进新能源动力电池回收利用产业的健康发展。我国新能源汽车产业以及动力电池回收利用产业发展涉及部门众多,如科技部支持技术创新,国家发改委支持“城市矿产”试点,工信部支持工业特别是战略性新兴产业发展,商务部支持回收体系的建设和运营,环境保护部严把环境保护关。在新能源汽车动力电池的回收和综合利用产业发展上,应加强集成,改变过去事实上存在的法规不健全,缺乏强制回收规定、激励政策和回收网络,小微企业以牺牲环境为代价,靠低成本与大企业竞争等现实,促进产业健康发展,以实现天蓝地绿水清的环境保护目标。

(作者系国务院发展研究中心研究员)

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