如果讓很多人說不買電動(dòng)車的理由,那排在第一的一定是電池成本太高。電池不僅在整車成本中占比高;一旦損毀,維修成本很高;電池的折舊,也讓電動(dòng)車不夠保值。
如果能解決電池成本問題,顯然對與推廣電動(dòng)車是具有極大的促進(jìn)作用。除了有利于提高新能源車的滲透率,電池回收還有國家的能源安全戰(zhàn)略息息相關(guān)。上次寫的《鋰資源對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的影響到底有多大?》(視頻),最后說到,電池回收這項(xiàng)技術(shù)可以讓中國對鋰資源的需求至少降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
電池回收,真的有這么神奇嗎?
Part 1
動(dòng)力電池回收的訴求
● 回收動(dòng)力電池的原因之一:廢舊電池越來越多
隨著中國新能源汽車的發(fā)展,中國動(dòng)力電池累計(jì)裝機(jī)已超 530GWh;動(dòng)力電池的性能會(huì)隨著充電次數(shù)的增加不斷衰 減,當(dāng)電池容量衰減到總?cè)萘康?80%時(shí)(最低到70%以后)動(dòng)力電池將退出應(yīng)用路線。
2021 年我國動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)到 154.5GWh,2022年1-10月中國的裝機(jī)量為224.2GWh,截至今年 10 月底我國動(dòng)力電池累計(jì)裝機(jī)量已達(dá)600GWh以上。
● 回收動(dòng)力電池的原因之二:環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性
◎ 環(huán)保方面:動(dòng)力電池中有大量鈷、鎳等金屬,以及氟化物、塑料隔膜等物質(zhì),這些物質(zhì) 如果不經(jīng)過合理處理而直接放置在自然環(huán)境中,會(huì)對環(huán)境造成非常嚴(yán)重的傷害。
◎ 經(jīng)濟(jì)效益方面:退役的動(dòng)力電池中大量的鈷、鎳、鋰以及其他稀有金屬,并不會(huì)隨著動(dòng)力電池使用壽命的終 結(jié)而消失,這些金屬材料仍具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
將廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行回收后,通過拆解、分離、提純等加工,可再次用來生產(chǎn) 動(dòng)力電池或者其他產(chǎn)品,進(jìn)而可充分利用此類有價(jià)金屬,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。
總結(jié)來說就是,廢舊電池規(guī)模較大且增長較快,所面臨的環(huán)保壓力和廢舊電池所蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)效益每年都在快速提升,電池回收勢在必行。
Part 2
動(dòng)力電池怎么回收?
電池回收按后續(xù)的利用方式不同,主要分為兩種方式:梯次再利用和拆解回收。
● 梯次再利用
動(dòng)力電池退役后,以電池包或模塊、單體的形式再次應(yīng)用到儲(chǔ)能電站、光 儲(chǔ)系統(tǒng)、通信基站以及低速電車等性能要求低于電動(dòng)汽車的場景的過程。
這樣的處理方式,雖然看上去可以提高電池的利用價(jià)值,實(shí)現(xiàn)電池全生命周期的價(jià)值最大化,但是目前的批量有限,制造成本并不低。
這是因?yàn)樘荽卫玫碾姵貋碓次寤ò碎T,現(xiàn)在很難管理成相同壽命,對于長期使用用戶來說很難做到標(biāo)準(zhǔn)化。
● 拆解回收
拆解回收是指通過物理回收、濕法回收或者火法回收等工藝,再次利用退役動(dòng)力電池中的鋰、鈷、鎳、錳、鋁箔以及銅箔等有價(jià)值的材料,這是目前全球范圍內(nèi)比較行得通的電池回收方案。簡單來說,拆解就是把電池一頓暴力操作,還原成原材料使用了。
Part 3
拆解回收的方法
拆解主要分成以下這么幾步:
● 第一,電池拆解和粉碎
1)把電池包從車上拆解下來,然后把電放完
2)把電池包打開,然后分門別類進(jìn)行拆解
3)把電池模組進(jìn)行粉碎化處理
在這個(gè)處理過程中,主要把電池內(nèi)的金屬外殼、電極材料等分離出來。通過機(jī)械拆解獲得廢電解液、螺母墊片、正負(fù)極導(dǎo)電柱電池芯包、鋁合金外殼和橡膠塑料等。再對拆解獲得的電池芯包進(jìn)行進(jìn)一步粉碎分選(過篩、磁選分離、精細(xì)粉碎等), 進(jìn)而獲得正負(fù)極粉、鋁粉、銅粉等有價(jià)金屬。這些金屬可以被直接再制造。
● 第二,材料回收工藝
我們知道電池里面有價(jià)值的部分,包括正極、負(fù)極、集流體和電解液,回收的目標(biāo)是把電池?zé)o害化處理,并且把有價(jià)值的金屬處理好。簡單來說,這里的材料處理回收主要包括物理回收、化學(xué)回收以及生物回收工藝,化學(xué)回收工藝主要包含火法回收工藝和濕法回收工藝。
◎火法回收
通過將電極活性材料高溫煅燒處理,從而將電極中的金屬元素以金屬 或合金的形式回收利用的回收工藝。 將電極材料部分放入干電弧爐內(nèi)高溫處理,通常高溫煅燒處理溫度超過 1000°C,篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細(xì)粉狀材料,新生成的合金可通過濕法回收工藝進(jìn)一步拆解回收。
◎ 濕法回收
用強(qiáng)無機(jī)酸把材料浸出到出來,經(jīng)過濃縮及提純等 程進(jìn)而生成金屬鹽或其他產(chǎn)物的回收工藝,目前回收廢舊電池最常用的方法。
◎ 石墨負(fù)極材料回收工藝
通過熱處理、浸出或研磨浮選的方式來回收,高溫熔煉和篩分工藝之后,石墨才能繼續(xù)用。
目前全球范圍內(nèi),各種回收方法都在不斷提高,我們看到各種材料回收率越來越高,都往90%方向走。歐盟有要求,將來的動(dòng)力電池就是要用一定比例的回收材料才能使用。比如,大眾汽車的試點(diǎn)階段將從一個(gè)適度的目標(biāo)開始——每班回收5批電池。每年的容量將達(dá)到3600批電池。每批電池400公斤,回收材料約1500噸。
Part 4
誰來回收?
上面的方法看上去很好,但為什么目前回收并沒有大規(guī)模鋪開呢?因?yàn)檫@個(gè)商業(yè)模式還得先搞清楚一個(gè)問題,就是:誰來進(jìn)行回收?
目前參與回收的商業(yè)主題有整車企業(yè)、電池企業(yè)、原材料企業(yè)。
● 整車企業(yè)
動(dòng)力電池先于電動(dòng)汽車 報(bào)廢時(shí),維修或更換的電池由整車企業(yè)承擔(dān)電池回收責(zé)任,整車企業(yè)將電池交至動(dòng)力電 池處理單位的回收模式。整車企業(yè)建立電池回收網(wǎng) 絡(luò),利用旗下 4S 店等渠道從 C 端回收退役電池。
● 電池企業(yè)
動(dòng)力電池生產(chǎn)商環(huán)境責(zé)任擴(kuò)展到電池的整個(gè)生命周期中,電池的生產(chǎn)、使用、回收以及報(bào)廢處置等過程。退役的動(dòng)力電池沿新品電池的物流路線逆向返回。電池企業(yè)通常以建立戰(zhàn)略聯(lián)盟、參股 等形式參與材料企業(yè)、第三方回收機(jī)構(gòu)合作。
● 鋰電材料企業(yè)
鋰電材料企業(yè)為主導(dǎo),通過回收廢棄電池中鋰、鈷、鎳等關(guān) 鍵有價(jià)材料資源,形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán),從而實(shí)現(xiàn)降本的商業(yè)模式。材料企業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈下游延伸至回收,拓寬其在鈷資源等原材料 供應(yīng)渠道,保障資源維穩(wěn)及成本掌控。“電池回收-原料再造-材料再造-電池 包再造-新能源汽車服務(wù)”的新能源全生命周期價(jià)值鏈開展業(yè)務(wù)布局。
但是我們看到這里最難的還是,這三個(gè)主體都要先回答:別人為什么要把包含幾萬塊電池金屬價(jià)值的電池交給你呢,這些錢是買電池的時(shí)候就付了的。
小結(jié):可以看到,通過電池回收,能充分地把廢舊電池的最后一點(diǎn)利用價(jià)值榨干抹盡,既能實(shí)現(xiàn)環(huán)保的要求,又有巨大的經(jīng)濟(jì)效益;還能更好地促進(jìn)新能源汽車發(fā)展。但是如何解決好電池回收和消費(fèi)者權(quán)益補(bǔ)償,這是很關(guān)鍵的事情,也能很好地解決國家的能源安全問題。
目前來說,電池回收的話題在業(yè)內(nèi)也十分的火熱。但要走到商業(yè)化,要探索的事情還有很多。
原標(biāo)題:如何看待動(dòng)力電池回收