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鋰電退役潮漸行漸近,回收環(huán)節(jié)多重挑戰(zhàn)待解
最后更新: 2024-05-09 07:38:16(文/李沛 編輯/徐喆)在低碳、零碳的未來(lái)生活圖景中,以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),無(wú)疑已成為不可或缺的基本構(gòu)成要素。然而鋰電池全生命周期的碳足跡與環(huán)境足跡究竟是不是“真環(huán)?!?,多年來(lái)也始終是一個(gè)存在爭(zhēng)議的話題,主要原因在于稀有礦物開采、材料加工和電芯制造環(huán)節(jié)的高耗能與高污染。
時(shí)至今日,依然有不少學(xué)者和組織在渲染這一問(wèn)題,相關(guān)討論甚至有意無(wú)意在被引導(dǎo)向潛在的貿(mào)易壁壘,例如與歐洲汽車產(chǎn)業(yè)關(guān)系密切的ESG智庫(kù)Carbone 4,就曾在去年發(fā)布報(bào)告稱,由于使用火電和艾奇遜爐等高能耗工藝,中國(guó)生產(chǎn)的鋰離子電池碳足跡會(huì)是法國(guó)產(chǎn)品的三倍,搭載法國(guó)動(dòng)力電池的汽車在使用兩年半之后就可以實(shí)現(xiàn)凈減碳效益,而搭載中國(guó)制動(dòng)力電池的汽車則需要六年方能達(dá)到臨界點(diǎn),該報(bào)告還暗示,歐盟監(jiān)管機(jī)構(gòu)“長(zhǎng)期目標(biāo)是禁止高碳足跡電池并推廣低碳電池”。
無(wú)論是出于應(yīng)對(duì)歧視性政策風(fēng)險(xiǎn)的需要,還是主動(dòng)踐行高質(zhì)量發(fā)展,我國(guó)鋰電產(chǎn)學(xué)研用共同體對(duì)碳足跡問(wèn)題都給予了越來(lái)越大的重視,而從全生命周期視角看,電池回收無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)鋰電綠色化的關(guān)鍵抓手。
上海理工大學(xué)全生命周期電池管理聯(lián)合研究中心的一份論文,就指出傳統(tǒng)從搖籃到墳?zāi)沟纳芷谠u(píng)估(LCA)開環(huán)方法不適用于鋰電行業(yè),并提出了從搖籃到搖籃的閉環(huán)方法學(xué),即將廢舊電池梯次利用與材料回收納入碳排放計(jì)量,針對(duì)典型NCM811電池的研究表明,濕法和物理法回收可以大幅度降低全周期碳排放,其中利用物理法回收原材料生產(chǎn)電池,繞過(guò)了高污染高能耗的原料開采和材料精煉環(huán)節(jié),碳排放量最高可以降低約51.8%,如果再疊加綠電的深度使用,2050年和2060年電池生產(chǎn)碳排放量將有望分別減少75%和84.9%。
由于顯著的正外部效應(yīng),各主要經(jīng)濟(jì)體相繼出臺(tái)法律法規(guī),對(duì)電池回收提出了明確要求,如今年正式生效的歐盟新電池法就規(guī)定,從2031年開始,新上市鋰電池必須采用一定比例的回收材料,最低門檻是鎳6%、鈷16%、鉛85%、鋰6%,這一強(qiáng)制性比例要求此后還將不斷調(diào)高,到2036年分別增至鎳15%、鈷26%、鉛85%、鋰12%。
作為被監(jiān)管方的鋰電廠商,也正加速擁抱這一趨勢(shì),在今年的達(dá)沃斯論壇上,寧德時(shí)代創(chuàng)始人曾毓群就預(yù)測(cè),考慮到該行業(yè)的快速增長(zhǎng),未來(lái)10年對(duì)關(guān)鍵材料的需求可能會(huì)增加五倍。但由于回收材料的應(yīng)用,到2042年,中國(guó)有可能不需要在鋰電池生產(chǎn)中使用新開采的金屬,他還表示,如果電池回收技術(shù)可以在全球范圍得到推廣,原材料供應(yīng)問(wèn)題將迎刃而解。最終,當(dāng)實(shí)現(xiàn)100%汽車電動(dòng)化的時(shí)候,只會(huì)有非常少量的產(chǎn)品需要使用新開采的關(guān)鍵材料。
與這樣的戰(zhàn)略判斷相呼應(yīng),寧德時(shí)代方面已透露正與歐洲的一個(gè)合作伙伴商談,討論在歐洲大陸建立多個(gè)電動(dòng)汽車電池回收站,而美國(guó)Redwood Materials 、韓國(guó)SungEel Hitech等回收企業(yè),也正積極布局歐洲市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
不過(guò)相較于亮麗恢宏的愿景,當(dāng)前鋰電回收產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀卻依然“骨感”,走向高質(zhì)量發(fā)展仍面臨多重挑戰(zhàn)。
其中,市場(chǎng)端的挑戰(zhàn)如廠商格局碎片化、“白名單”與黑作坊的博弈、新能源汽車報(bào)廢拆解亂象已為公眾所熟悉,也正得到監(jiān)管部門有效治理。
尤為值得一提的是,去年12月工信部出臺(tái)《新能源汽車動(dòng)力電池綜合利用管理辦法(征求意見稿)》,對(duì)國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝機(jī)、使用、維修、更換、報(bào)廢、回收、處理、貯存及運(yùn)輸?shù)热鞒坍a(chǎn)生的廢舊電池綜合利用提出要求,明確了汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、梯次利用企業(yè)在動(dòng)力電池綜合利用過(guò)程中應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任,規(guī)定報(bào)廢新能源汽車動(dòng)力電池缺失的情況下,回收拆解企業(yè)不得出具《報(bào)廢機(jī)動(dòng)車回收證明》,并鼓勵(lì)電池生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)先使用再生原材料。
在極具力度的監(jiān)管措施生效后,完全可以期待,當(dāng)前小、散、亂的回收市場(chǎng)生態(tài)有望出現(xiàn)根本性好轉(zhuǎn)。
而在供給端,鋰電回收同樣面臨著不小的挑戰(zhàn),特別是隨著CTB/CTC等電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流行,電池材料拆解回收的難度陡增。
北京賽德美資源再利用研究院有限公司董事長(zhǎng)趙小勇在接受觀察者網(wǎng)對(duì)話時(shí)談到,動(dòng)力電池包與車身底盤一體化后,廠商目前的流行工藝是使用大量粘合劑固定電芯,但這無(wú)論是對(duì)車企提供后續(xù)維保,還是對(duì)回收拆解都帶來(lái)了新的挑戰(zhàn):“(電池包)現(xiàn)在在底盤上面,我們不可能連底盤去整包用,而以前整包還可以拆下來(lái)去把它梯次利用,現(xiàn)在這種CTB的話,基本上用不上,而且你要拆都是有膠的,這種膠很難拆,人工拆基本上要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間,然后還要用藥水去泡,泡了以后廢棄物還涉及到一個(gè)污染物控制問(wèn)題”。
在趙小勇看來(lái),CTB/CTC技術(shù)并非天然不適應(yīng)綜合利用,而是廠商在設(shè)計(jì)與工藝上過(guò)度追求短期降本,而沒有從降低全生命周期成本的角度著眼。
他以刀片/短刀電池舉例,指出目前流行的膠水固定其實(shí)也能夠用較高工藝質(zhì)量的螺栓來(lái)替代,“我們之前跟模具有關(guān)企業(yè)也溝通過(guò),他們完全可以這么去操作,但是電芯廠和主機(jī)廠更多考慮的還是眼前的利益,沒有考慮到發(fā)生事故維修成本,包括回收以后方不方便處置”。
至于如何實(shí)現(xiàn)企業(yè)短期取向與產(chǎn)業(yè)整體價(jià)值的相容,趙小勇認(rèn)為對(duì)口主管部門無(wú)疑可以發(fā)揮更大的引導(dǎo)協(xié)調(diào)作用。事實(shí)上,與之類似的問(wèn)題還有國(guó)內(nèi)方形電芯規(guī)格的“各自為戰(zhàn)”,高度碎片化的電芯規(guī)格,導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備、模具、夾具不得不反復(fù)定制開發(fā),不僅不利于攤薄成本,在產(chǎn)品良率上也不及高度標(biāo)準(zhǔn)化的圓柱電芯,而要實(shí)現(xiàn)集體協(xié)調(diào),同樣離不開行業(yè)組織和主管部門的引導(dǎo)。
與此同時(shí),隨著電池材料市場(chǎng)行情從高位回落,磷酸鐵鋰電池回收的經(jīng)濟(jì)性難題重新浮現(xiàn),不少綜合利用企業(yè)目前不得不減少乃至停止鐵鋰電池回收,專注于能夠得到更高價(jià)值材料的三元電池,這樣的趨勢(shì),與目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝車以磷酸鐵鋰為主、三元電池為輔的情況背道而馳。更有必要強(qiáng)調(diào)的是,磷酸鐵鋰電池不僅價(jià)格相對(duì)低廉,其生產(chǎn)階段帶來(lái)的碳排放量也顯著低于三元體系電池,因此破解磷酸鐵鋰低成本回收難題、暢通從搖籃到搖籃的循環(huán),無(wú)疑也有著巨大的環(huán)境意義。
在碳酸鋰行情可能將長(zhǎng)期運(yùn)行于10萬(wàn)元/噸的前景下,磷酸鐵鋰電池回收,更需要從技術(shù)和商業(yè)模式創(chuàng)新上尋找出路。趙小勇認(rèn)為,碳酸鋰價(jià)格回落到10萬(wàn)左右其實(shí)是一個(gè)正常價(jià)位,也是2021年之前的常態(tài)。這樣的常態(tài)化行情下,主流濕法回收由于涉及前處理、預(yù)處理、酸/堿液浸出、浸出液除雜、分離萃取、元素沉淀等一系列工藝,流程長(zhǎng)、投資大,且處理設(shè)施往往只能在專門的化工園區(qū)布局,導(dǎo)致廢電池回收物流成本進(jìn)一步增加,回收磷酸鐵鋰“肯定是賠錢的”,不過(guò)濕法與物理法相結(jié)合,則可望有效破解這一成本效益難題,通過(guò)可就近在一二線城市普通工業(yè)園區(qū)落地的物理法精拆設(shè)施分選、修復(fù)有價(jià)值材料,再將其中的正極材料送至濕法廠商處理,不僅投入的化學(xué)品用量會(huì)減少,環(huán)境沖擊也隨之降低,在碳酸鋰價(jià)格低谷同樣能具備經(jīng)濟(jì)性。
總體而言,對(duì)于如何解決這一系列挑戰(zhàn),合作恐怕是必由之路,一方面,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)上下游從主機(jī)廠、電芯企業(yè)到回收企業(yè),有必要圍繞全生命周期碳足跡和成本優(yōu)化,探討更合適的技術(shù)方案,另一方面,同處于綜合利用環(huán)節(jié)的企業(yè)間,也可以通過(guò)不同技術(shù)路線互補(bǔ),共同實(shí)現(xiàn)降本增效,破解經(jīng)濟(jì)性難題。
交流中,趙小勇還預(yù)測(cè)了鋰電池未來(lái)退役情況,“動(dòng)力電池第一批大概三四百萬(wàn)輛車,2025到27年會(huì)退下來(lái),然后第二批真正量比較大的兩千萬(wàn)輛,應(yīng)該是在2030年前后。儲(chǔ)能的話前兩年才突然爆發(fā),一般儲(chǔ)能電池的壽命可能要8到10年才會(huì)退下來(lái),所以時(shí)間會(huì)更長(zhǎng),第一批退役應(yīng)該在2030到2032年左右”。
隨著鋰電大規(guī)模退役潮漸行漸近,回收環(huán)節(jié)打通堵點(diǎn)已經(jīng)是一個(gè)越來(lái)越緊迫的任務(wù),每年上百GWh乃至未來(lái)更高量級(jí)的退役電池,需要順暢高效的綜合利用、循環(huán)利用體系加以吸納,從更廣闊的視野看,電池回收環(huán)節(jié)的高質(zhì)量發(fā)展,也將補(bǔ)上中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)的一塊短板,助力其在未來(lái)更激烈的國(guó)際產(chǎn)業(yè)競(jìng)合中行穩(wěn)致遠(yuǎn),為全球新能源產(chǎn)業(yè)界,樹立起低碳、零碳發(fā)展的標(biāo)桿樣板。
- 責(zé)任編輯: 李沛 
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