科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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文｜《中國科學(xué)報(bào)》見習(xí)記者田瑞穎移動(dòng)式電池回收智能裝備博萃循環(huán)供圖千億元市場還未形成，“掘金者”已沖進(jìn)“藍(lán)海”，還有一股強(qiáng)大的“暗流”涌入了“黑市”。東亞前海證券研報(bào)顯示，2020年我國約有20萬噸動(dòng)力電池退役，預(yù)計(jì)到2030年，退役總量將
文 ｜ 《中國科學(xué)報(bào)》見習(xí)記者 田瑞穎
移動(dòng)式電池回收智能裝備 博萃循環(huán)供圖
千億元市場還未形成，“掘金者”已沖進(jìn)“藍(lán)海”，還有一股強(qiáng)大的“暗流”涌入了“黑市”。
東亞前海證券研報(bào)顯示，2020年我國約有20萬噸動(dòng)力電池退役，預(yù)計(jì)到2030年，退役總量將達(dá)237萬噸，動(dòng)力電池回收市場有望超過千億元。
寧波蔚孚科技有限公司董事長、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員夏永高在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)透露，對于動(dòng)力電池回收利用企業(yè)而言，拿到貨源是第一步，也是艱難的一步，尤其是隨著電池流入小作坊，除了回收價(jià)格被抬高，還給環(huán)保和安全帶來了重大隱患。
“正處于爆發(fā)的前夜”
從全球范圍來看，中國已連續(xù)五年成為全球最大的鋰電池消費(fèi)市場。
據(jù)光大證券預(yù)測，2030年，三元電池與磷酸鐵鋰電池回收將形成千億元市場。其中，三元電池金屬合計(jì)回收市場空間在均價(jià)情況下將達(dá)600億元；磷酸鐵鋰電池的梯次利用和回收市場空間預(yù)計(jì)達(dá)480多億元。
企查查發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2021年我國動(dòng)力電池回收相關(guān)企業(yè)為2.44萬家，截至目前已超過4萬家，同比增長635.17%。
2018年以后，幾乎每年業(yè)內(nèi)都有聲音預(yù)測將迎第一波動(dòng)力電池退役潮。直到今年年初，工業(yè)和信息化部表示，中國將真正迎來第一波動(dòng)力鋰電池退役潮。
夏永高認(rèn)為，動(dòng)力電池退役潮何時(shí)出現(xiàn)與電動(dòng)汽車歷年銷售情況密切相關(guān)。國內(nèi)電動(dòng)汽車前期以使用磷酸鐵鋰電池的大巴車為主，2014年大巴車銷量為1萬輛，2015年后每年基本維持在10萬輛左右，每年電池退役量在20萬噸左右。
“以8年的電池壽命來推算，退役磷酸鐵鋰電池潮理論上將在2023年后出現(xiàn)，而磷酸鐵鋰電池相對于三元電池具有較低的安全風(fēng)險(xiǎn)和較長的壽命，部分電池或?qū)⑦M(jìn)行梯次利用，延緩了報(bào)廢電池潮的出現(xiàn)。”夏永高說。
他認(rèn)為，目前，我國動(dòng)力電池回收行業(yè)還處于起步階段，拋開各家在資源上的不同，技術(shù)上基本處于同一起跑線，真正的電池回收市場格局還未形成。“未來有技術(shù)或有資源的動(dòng)力電池回收企業(yè)可能會分化出來，成為動(dòng)力電池回收利用行業(yè)的龍頭企業(yè)。”
博萃循環(huán)科技有限公司董事長、全國廢棄化學(xué)品處置標(biāo)準(zhǔn)委員會委員林曉則認(rèn)為，我國動(dòng)力電池退役量每年都在持續(xù)且快速增長。他不建議用“潮”來形容動(dòng)力電池退役量，“潮有大有小，有漲有落，目前也未看到潮落跡象”。
中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊向《中國科學(xué)報(bào)》透露，他們長期關(guān)注新能源領(lǐng)域，近年來投資孵化了一批動(dòng)力電池回收利用企業(yè)，“長期來看，動(dòng)力電池回收的市場非常大，目前正處于爆發(fā)的前夜”。
對于如何選擇投資企業(yè)，米磊表示價(jià)值觀很重要，所投企業(yè)要具備知識價(jià)值、社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，他還青睞具有企業(yè)家精神和過硬技術(shù)的“硬科技”創(chuàng)業(yè)者，同時(shí)還要有強(qiáng)大的投后團(tuán)隊(duì)來解決落地問題。
回收利用的兩大推力
退役動(dòng)力電池，為什么要回收？
夏永高告訴《中國科學(xué)報(bào)》，廢舊動(dòng)力電池如果不能及時(shí)有效地處理，將會給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來嚴(yán)重隱患。
一方面，電池中的正負(fù)極材料、電解液等物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物含有大量有害物質(zhì)，一旦進(jìn)入環(huán)境可能造成重金屬鎳、鈷污染，氟污染，有機(jī)物污染，粉塵和酸堿污染等。
另一方面，廢舊動(dòng)力電池處置不當(dāng)也將帶來安全隱患。比如，電池在內(nèi)外部出現(xiàn)短路時(shí)容易發(fā)生燃爆事故，在缺乏防護(hù)措施下接觸容易造成觸電事故等。
倒逼動(dòng)力電池回收利用的，還有巨大的市場推力，即我國鋰資源供應(yīng)不足，原材料端受制于人。
普華永道分析顯示，近幾年在新能源汽車行業(yè)的需求拉動(dòng)下，鋰鹽供不應(yīng)求。
2021年初電池級碳酸鋰的價(jià)格為5萬元/噸，2022年初則達(dá)到30萬~50萬元/噸，漲幅驚人，給電池企業(yè)供應(yīng)鏈和車企帶來巨大壓力和挑戰(zhàn)。
“當(dāng)前我國鋰、鎳、鈷等能源金屬對外依存度超過70%，存在戰(zhàn)略資源安全供給風(fēng)險(xiǎn)。”米磊認(rèn)為，動(dòng)力電池的循環(huán)利用能解決原材料緊缺的問題。
據(jù)東莞證券研報(bào)顯示，2015 年至2021年，新能源汽車保有量從42 萬輛增加至784 萬輛，年復(fù)合增長率達(dá)到63%。預(yù)計(jì)2022 年新能源汽車保有量達(dá)1221 萬輛，到2025 年保有量將達(dá)到3224 萬輛，2021~2025 年復(fù)合增長率有望達(dá)42%。
“從電動(dòng)汽車增速來看，現(xiàn)階段電池退役量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足動(dòng)力電池的大規(guī)模需求。”在夏永高看來，目前我國動(dòng)力電池回收行業(yè)只能部分緩解鋰離子電池荒的現(xiàn)狀。
對于完全替補(bǔ)鋰離子電池原材料、實(shí)現(xiàn)存量電池的自循環(huán)，林曉認(rèn)為主要取決于電池需求量，由于新增電池需求將持續(xù)增長，“目前來看，未來10年內(nèi)還看不到完全替代的可能性”。
那么，退役動(dòng)力電池是如何利用的？
林曉告訴《中國科學(xué)報(bào)》，目前退役動(dòng)力電池回收利用主要有兩種方式，一種是梯次利用，另一種是再生利用。
梯次利用主要通過改裝、再制造等方式將退役電池“降級使用”，如用于電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域。再生利用主要是拆解回收退役電池中的可利用資源，如鋰、鎳、鈷等能源金屬，再進(jìn)行循環(huán)利用。
對于將梯次利用電池應(yīng)用到儲能領(lǐng)域，林曉認(rèn)為必須對電池進(jìn)行合規(guī)等檢測。隨著時(shí)間推移，退役電池可能會出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，裝機(jī)后的管理也非常重要。
夏永高透露說，理論上電動(dòng)汽車公司可以通過編碼了解電池的歷史使用狀況，為精準(zhǔn)梯次利用提供重要依據(jù)，但實(shí)際上退役電池回收公司很難從汽車公司拿到電池?cái)?shù)據(jù)。
“而且，退役電池本身就具有不確定性，很難準(zhǔn)確評估電池長時(shí)間使用后的安全性和突然跳水情況的發(fā)生。”因此，夏永高認(rèn)為，梯次利用電池可以應(yīng)用在一些對安全和壽命要求相對較低的小型儲能領(lǐng)域。
小作坊的“戰(zhàn)斗力”
據(jù)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)顯示，2013~2021年，中國動(dòng)力電池裝車量從0.8吉瓦時(shí)上升至154.5吉瓦時(shí)，復(fù)合年均增長率為93.1%，呈現(xiàn)出明顯上升態(tài)勢。2022年一季度，中國動(dòng)力電池裝車量為51.3吉瓦時(shí)，同比上升120.7%。
而另一邊，僅一年時(shí)間，動(dòng)力電池級碳酸鋰的價(jià)格就暴漲10倍。面對巨大的市場前景，退役動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也面臨“劣幣驅(qū)逐良幣”的風(fēng)險(xiǎn)。
除了原材料端價(jià)格上漲，回收端的退役動(dòng)力電池價(jià)格也不斷上漲。湖南順華鋰業(yè)有限公司副總經(jīng)理趙衛(wèi)奪曾在接受媒體采訪時(shí)透露，近七成廢舊電池都落入了二手商販和小作坊手中。
這些退役電池是如何流向小作坊的？
國內(nèi)某動(dòng)力電池回收利用企業(yè)負(fù)責(zé)人張濤（化名）告訴《中國科學(xué)報(bào)》，一部分是通過整車企業(yè)電池拍賣會，價(jià)高者得；還有一部分是“黃牛”通過關(guān)系直接從整車廠購買的退役電池。
小作坊之所以這么“香”，夏永高透露說，相較于大企業(yè)，小作坊在回收上更具經(jīng)濟(jì)性。一方面由于缺乏統(tǒng)一的電池型號標(biāo)準(zhǔn)，小作坊的手工拆解比現(xiàn)代化的拆解設(shè)備得到的廢粉更干凈，雜質(zhì)更少，也大幅降低了電池材料回收成本；另一方面，小作坊沒有環(huán)保投入，無論是固定資產(chǎn)、生產(chǎn)成本等方面投入都很低。
林曉告訴記者，小作坊無法完成回收利用全流程，主要是進(jìn)行預(yù)處理，提取后的材料主要還是由正規(guī)企業(yè)進(jìn)行后續(xù)利用，但不合規(guī)的預(yù)處理會帶來嚴(yán)重的環(huán)境和安全隱患。
“小作坊的生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備都非常簡陋，拆解電池時(shí)存在爆炸、起火等安全風(fēng)險(xiǎn)，而且拆解過程中有機(jī)溶劑的恢復(fù)以及六氟磷酸鋰的分解，都會對工人產(chǎn)生危害。”夏永高說。
他還指出，小作坊對富含鎳、鈷等重點(diǎn)防控重金屬污染物處理不當(dāng)也嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境。
就動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)整體而言，夏永高指出，環(huán)境影響大和綜合回收率低是目前面臨的兩大技術(shù)難題。
夏永高建議加大研發(fā)投入，發(fā)展短程綠色的綜合回收技術(shù)，進(jìn)一步對附加值較低的磷酸鐵、石墨等關(guān)鍵材料進(jìn)行近全組分回收或降級使用等。此外，除了考核回收率、環(huán)保和安全外，還要進(jìn)一步考慮回收過程中的碳排放。
“退役電池回收既是整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈的終點(diǎn)，也是起點(diǎn)，要加強(qiáng)基于全生命周期考慮的退役電池綠色綜合回收—材料短程再造一體化技術(shù)的系統(tǒng)研究。”夏永高說。
“白名單”企業(yè)監(jiān)管待完善
實(shí)際上，為規(guī)范廢舊動(dòng)力電池利用，工業(yè)和信息化部先后三次發(fā)布了《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)名單（以下簡稱“白名單”政策）公告。
“白名單”企業(yè)目前已有47家，主要分為四類，一是寧德時(shí)代、蜂巢能源等電池企業(yè)；二是華友鈷業(yè)、贛鋒鋰業(yè)等新能源材料企業(yè)；三是比亞迪、北汽藍(lán)谷等整車企業(yè)；四是天奇股份、格林美等第三方回收利用企業(yè)。
值得一提的是，“白名單”政策僅是指導(dǎo)性文件，并不具有強(qiáng)制性，也就是說，“白名單”之外的企業(yè)也可以開展電池回收利用業(yè)務(wù)。
張濤認(rèn)為，“白名單”政策嚴(yán)格限制電池回收利用企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，對進(jìn)入企業(yè)在技術(shù)、環(huán)保和安全方面有一定要求，促使企業(yè)加大投資和研發(fā)投入力度，在引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面有示范作用；但另一方面，“白名單”企業(yè)數(shù)量增長過快，實(shí)際運(yùn)行的并不多。
他向記者透露，有些“白名單”企業(yè)實(shí)際并未開展電池資源回收工作，而是利用“白名單”的資格進(jìn)行退役電池貿(mào)易，“幾輪轉(zhuǎn)手后，反而導(dǎo)致退役電池的成本上漲，不僅失去了原有的示范意義，高價(jià)退役電池落入小作坊后，還給環(huán)保和安全帶來隱患”。
對此，張濤建議制定“白名單”定期考核制度，打破“終身制”，除了有進(jìn)入門檻外，要制定相應(yīng)的退出機(jī)制。
除了國內(nèi)市場，國外市場也是博萃循環(huán)的另一大市場。在林曉看來，國外動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)體系相對完善，但技術(shù)和裝備發(fā)展較慢；而國內(nèi)的回收產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富，但政策和渠道資源的配套則不完善。
林曉認(rèn)為，可以將電池資產(chǎn)化，以租代售，讓電池成為社會公共資產(chǎn)，由政府和機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理。
金俊