弗罗西诺内vs罗马
17年專注鋰電池定制

退役的電池應如何處理

來源:鉅大LARGE    2019-06-10    點擊量:56

隨著新能源車保有量越來越大,動力電池的需求量也在不斷攀升,數據顯示。我國新能源車動力電池總裝機量高達57.35GWh,其中在2018年就達到了32.86GWh,同比增長137%,占總裝機量的57.3%。

如果按照電池壽命8年來算,那首批大規模退役時間將會在2026年前后。另外,國內有研究機構也預計了今后幾年動力電池回收數量,2019年11萬噸、2022年42萬噸,動力電池的回收與利用可以用刻不容緩來形容。

既然退役的電池那么多,怎么處理好呢?

對于動力電池的回收與利用,目前較為主流的有兩種方法,一是再生利用(拆解電池提煉金屬和原料),二是梯級利用(二次或多次利用)。

1.再生利用

目前動力電池主要分三元鋰電以及磷酸鐵鋰兩種,它們都含有鈷、鎳、錳、鋰等重金屬,其中鈷和鎳更是我國較為稀缺的礦藏資源,不回收就浪費了。

一般來說,實際容量低于初始容量的30%便無法梯級利用,目前歐盟主要采用火法冶金-濕法分離提純、熱解-濕法提純、破碎-熱解-蒸餾-火法冶金這幾種工藝提取有用金屬,而國內的鋰電池回收企業則普遍采用熱解-機械拆解、物理分選、濕法冶煉這幾種工藝進行回收處理。

而在回收率方面,因為動力電池的成分比例相當復雜,所以針對不同類型的電池也有相對應更高效的回收工藝,例如火法冶金回收鈷和鎳更高效(但鋰的回收不好),而濕法冶金則更有利于磷酸亞鐵鋰的回收。

(動力電池重金屬提純)

雖然動力電池再生利用有方法可循,但實際回收起來經濟效益并沒有想象中的高。

據一份論文表示,目前1噸磷酸鐵鋰電池回收成本在8500元左右,而通過一系列工序提純金屬之后,所得市場價值僅9000元左右,基本沒什么利潤可言。

而三元鋰電方面,因為有鈷、鎳、錳等金屬,回收的效益會比磷酸鐵鋰更高,但因為鈷有毒性,操作不當容易造成二次污染甚至引起爆炸,因此對回收企業的設備、人員也有更高的要求,這也變相增加了回收成本,降低了經濟效益。

不過話說回來,一臺電動車跑8年,很難做到容量損失70%以上,而對于這類退役動力電池而言,梯級利用明顯更適合。

2.梯級利用

所謂梯級利用就是把難以滿足汽車續航要求的動力電池用于低速電動車、電動工具、太陽能/風能儲能裝置等領域,TA們對動力電池的輸出功率、續航需求沒有汽車那么高,符合安全標準的退役汽車動力電池往往就能滿足使用需求。

(動力電池的多領域梯級利用)

*根據鋰電池容量劃分,100%~80%容量滿足汽車動力使用、80%~30%容量滿足梯級利用,30%以下進行再生利用(拆解)。

目前包括北汽新能源、長安等11家車企已經和中國鐵塔達成合作,把退役動力電池用在通信基站的儲能設備當中。

(動力電池用在通訊基站的儲能設備當中)

雖然梯級利用無需把電池完全拆解,但因為電芯一致性難以保證,所以在實際應用中依然會遇到諸多問題,例如離散動力電池模組如何整合在一起、如何通過SOC、SOH、SOP等指標精確預測電池壽命等等。

除了技術層面存在難度之外,還需要考慮到經濟效益。因為動力電池成本相當高昂(占到電動車總成本的三分一),這些退役電池用在儲能、照明等領域未免有點大材小用,甚至在某些領域用電池儲能(波谷充電)再輸出電能的成本比直接使用電網供電還高。

而此前特斯拉也通過研究,并公開表示動力電池的二次利用沒有多大經濟效益。

既然再生利用、梯級利用經濟效益都不高,那退役動力電池的回收就唯有靠政府推動。

退役動力電池回收,誰在做?

目前包括德國、日本、美國在內的國家都制定了相應的法律法規,督促電池生產企業、車企或是經銷商回收退役電池。

舉個例子,德國《電池法》在2009年已經生效,法規規定動力電池的生產、進口需要在政府登記,而經銷商則要組織回收。與此同時德國環境部還資助了兩個動力電池回收項目(LiBRi項目和LithoRec項目),來促進德國退役動力電池的回收利用研究。

而在美國,聯邦政府制定了《含汞和可充電電池管理法案》,確定了生產者責任延伸制度,電池生產商負責組織回收退役電池。另外,美國很早就對退役動力電池梯級利用進行了研究,美國先進電池聯合會(USABC)和美國能源部分別在1996年和2002年資助了動力電池的回收利用研究。和美國一樣,日本《促進建立循環型社會基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進法》等法規體系也規定電池生產商自行回收退役動力電池,政府給予生產商相應的補助。

最后說說我國,2018年年初,七部委聯合印發《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,規定了車企承擔動力電池回收責任。而為了更高效地進行梯級利用,《暫行辦法》還要求電池生產企業采用標準統一、協議開放的易回收設計,還要向車企提供電池拆解、存儲技術信息,方便進行再生/梯級利用。

除了國家政策之外,各個地方也出臺更為細致的回收方案,例如深圳市提出,對汽車按照20元/kWh的標準計提動力電池回收處理資金,然后給予該金額的50%作為回收補貼。

既然政策出來了,車企、電池生產企業同樣要積極響應。

除了上文提及到長安、比亞迪、北汽新能源等多家車企已經和中國鐵塔合作,實現梯級利用之外,電池生產企業也在積極響應,包括但不僅限于下面幾個例子:

北汽新能源、上汽、吉利聯合寧德時代布局回收業務。

比亞迪、三星聯合格林美公司成立了福建格林美再生資源有限公司。

比亞迪獲簽英國18MW、43MW、50MW集裝箱儲能項目。

比克電池已實現綜合處理2萬輛報廢汽車和3萬噸退役動力電池的回收能力。

大眾計劃在德國薩爾茨吉特建立一家電池回收工廠,2020年起每年接收近1200噸退役動力電池。

博世聯合寶馬集團,用退役電池建造大型光伏電站儲能系統。

奔馳與回收公司合作實施了Lunen項目,用退役電池建造電網儲能設施。

特斯拉CTO、聯合創始人之一Straubel成立了RedwoodMaterials新公司,主打全行業的電池回收(再生利用、非梯級利用)。

通用和ABB合作,利用雪佛蘭Volt沃藍達的退役電池組組建儲能系統。

日產和住友集團合資成立4REnergy公司,用聆風的退役電池作為商用、住宅的儲能設備。

……

截至目前,國內已有393家車企,44家報廢汽車回收拆解企業、37家梯級利用/42家再生利用企業加入了新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺。無論在國內還是歐美日等發達地區,退役動力電池的回收利用產業鏈都在日益成熟。

電池成本將以15%的速度下降,到2025年電池成本將下降至50美元/千瓦時,屆時安全問題和電網融合問題將成為最關鍵的競爭要素。“未來,基于遠景的智能物聯操作系統,電動汽車將成為綠色的移動智能終端,同清潔能源系統有機融合,為碎片化的可再生能源網絡提供動態平衡”。

從動力電池企業之間的競爭來看,于清教認為,如果不考慮差異化競爭,在補貼退坡之后,本土電池供應商的日子將更加艱難。適應智能網聯化的趨勢,將成為動力電池企業占據競爭主動權的舉措。

除了AESC與遠景集團的合作之外,值得注意的是,4月17日上海車展上,華為與寧德時代也簽訂了合作協議。雖然具體的合作內容沒有透露,但經濟觀察網記者從活動現場了解到的信息顯示,雙方極有可能在智能電池控制領域達成合作。此外,與遠景集團一樣,華為在光伏、儲能、智能電網等領域也有所布局。

事實上,在今年的電動汽車百人會上,中國科學院院士、中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高就曾提到,在整車智能化方面,現在更多是在談駕駛智能化、共享出行,其實還有能源的智能化。全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼認為,在電動化、智能化的進程中,新能源汽車將逐步發展為移動儲能終端,實現與能源網的互聯互通,新能源汽車將推動能源消費變革,而能源生產的變革又將促進新能源汽車全運營周期的零排放。

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