隨著新能源汽車在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模普及,一方面新車使用的動(dòng)力電池貴金屬材料資源需求日益增大,導(dǎo)致過去幾年鎳、鈷、鋰等礦產(chǎn)資源價(jià)格出現(xiàn)了大幅波動(dòng),對(duì)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了不良影響;另一方面存量新能源汽車正在陸續(xù)退役,如何利用高新技術(shù)確保退役電池在回收利用環(huán)節(jié)達(dá)到環(huán)保、安全和高值化應(yīng)用,已成為世界新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
新能源汽車及電池行業(yè)現(xiàn)狀
當(dāng)前,中國(guó)新能源汽車已經(jīng)達(dá)到全球領(lǐng)先水平。我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自2000年左右開始,在國(guó)家政策引導(dǎo)、地方政府鼓勵(lì)、產(chǎn)業(yè)資本推動(dòng)和全行業(yè)同仁的不懈努力下,經(jīng)過20余年的發(fā)展,不僅開發(fā)出了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源汽車,滿足了中國(guó)消費(fèi)者各類低碳出行的需求,也正在為世界人民提供性能可靠、功能豐富的新能源汽車產(chǎn)品,甚至中國(guó)的新能源汽車技術(shù)已經(jīng)可以對(duì)海外進(jìn)行系統(tǒng)化輸出,并在世界范圍內(nèi)落地生根。今年1—7月,全球新能源汽車共銷售935萬輛,其中中國(guó)本土銷售538萬輛,中國(guó)品牌出口超過160萬輛。加上中國(guó)品牌新能源汽車陸續(xù)在歐洲、東南亞等國(guó)家和地區(qū)投產(chǎn),中國(guó)對(duì)世界新能源汽車產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率超過60%。同時(shí),我國(guó)已掌握了新能源汽車三大關(guān)鍵部件(電控、電機(jī)和電池)的大部分核心技術(shù)。
電池及其材料成為影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的核心要素。隨著新能源汽車在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模推廣,新能源汽車動(dòng)力電池的配套規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,動(dòng)力電池所需的鎳、鈷、鋰等新能源戰(zhàn)略金屬成為資本市場(chǎng)的炒作對(duì)象。以碳酸鋰為例,從2021年3月的3.5萬元/噸,一直連續(xù)上漲到2022年11月的60萬元/噸,導(dǎo)致了各類電池和電池材料企業(yè)庫(kù)存增加,各類礦產(chǎn)資源的價(jià)格上漲,甚至引發(fā)了很多中間商、貿(mào)易商囤貨居奇,加大了電池及其材料產(chǎn)品,甚至退役電池的囤積。而從2023年年初開始又出現(xiàn)了一輪價(jià)格暴跌,當(dāng)前的碳酸鋰價(jià)格已經(jīng)低于8萬元/噸。電池材料價(jià)格的大幅波動(dòng),對(duì)新能源汽車這種新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了很大影響。當(dāng)前新能源汽車行業(yè)正在進(jìn)行大規(guī)模電池和電池材料的庫(kù)存出清,一方面對(duì)那些投機(jī)炒作的商家起到了約束和警示作用,但同時(shí)也讓很多新進(jìn)入電池回收行業(yè)的實(shí)業(yè)投資者或電池創(chuàng)新型企業(yè)陷入了經(jīng)營(yíng)困境,讓對(duì)新能源電池行業(yè)有投資意愿的企業(yè)家猶豫不決,甚至望而卻步??傮w來說,電池及其材料的價(jià)格和供應(yīng)穩(wěn)定是新能源汽車行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
中國(guó)在新能源汽車電池回收行業(yè)領(lǐng)先一步,但距離全面引領(lǐng)任重道遠(yuǎn)。
在工信部和相關(guān)部門的大力推動(dòng)下,中國(guó)新能源汽車電池回收利用已經(jīng)建立了相對(duì)完善的政策體系,工信部高度重視動(dòng)力蓄電池回收利用工作,會(huì)同有關(guān)部門加快構(gòu)建管理制度,推動(dòng)回收利用體系建設(shè)。特別是在無國(guó)外經(jīng)驗(yàn)借鑒的前提下,研究制定了包括《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)指南》等適合我國(guó)國(guó)情的動(dòng)力蓄電池回收利用管理的“四梁八柱”政策體系,率先建立全球首個(gè)動(dòng)力蓄電池回收利用溯源平臺(tái),實(shí)現(xiàn)全生命周期管理,為全球提供新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理的“中國(guó)方案”。目前,全國(guó)已經(jīng)有156家企業(yè)進(jìn)入《新能源汽車廢舊動(dòng)力電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》審核通過的梯次或再生利用白名單,成為當(dāng)前新能源公交車、新能源出租車、大型出行公司和大型整車企業(yè)處置退役新能源車輛電池回收的核心單位。
但是,由于當(dāng)前新電池的庫(kù)存高企,市場(chǎng)價(jià)格很低,導(dǎo)致新能源汽車退役電池有價(jià)無市,大量應(yīng)用場(chǎng)景直接不用梯次利用電池。另外,由于碳酸鋰等電池核心材料的價(jià)格低迷,報(bào)廢電池梯次和再生利用企業(yè)都處于虧損邊緣,全國(guó)大量再生利用企業(yè)都處于半停滯狀態(tài)。
另外,隨著全球新能源汽車保有量迅速增長(zhǎng),歐美、韓日等國(guó)家和地區(qū)也在電池回收利用領(lǐng)域出臺(tái)政策并積極投入技術(shù)力量,且有意在此領(lǐng)域限制我國(guó)新能源汽車企業(yè)的出海發(fā)展。2023年8月,《歐盟電池與廢電池法規(guī)》正式生效,意味著所有在歐盟市場(chǎng)上投入使用的電池將受到全生命周期的管理。新法規(guī)設(shè)定了電池回收目標(biāo),要求電池生產(chǎn)商承擔(dān)回收責(zé)任。到2025年,動(dòng)力電池回收率需達(dá)到70%;到2030年,所有電池回收率均需達(dá)到70%。同時(shí),法規(guī)還規(guī)定了電池生產(chǎn)商需在歐盟境內(nèi)建立回收體系,確保電池能夠得到妥善處理;美國(guó)政府撥款1400萬美元設(shè)立1000個(gè)電池回收點(diǎn),減少對(duì)進(jìn)口國(guó)原材料的依賴。
新能源汽車電池回收現(xiàn)狀及面臨的技術(shù)瓶頸
新能源汽車電池回收利用產(chǎn)業(yè)化體系基本健全。目前,我國(guó)已經(jīng)建立了較完整的動(dòng)力電池回收體系,包括電池包拆解、梯次利用、電池和極片破碎、黑粉篩分、濕法回收金屬元素、前驅(qū)體及電池材料再生生產(chǎn)等。在梯次利用領(lǐng)域,已經(jīng)開拓了在低速電動(dòng)三輪車、電動(dòng)叉車、家庭儲(chǔ)能電源等應(yīng)用場(chǎng)景;在再生利用領(lǐng)域,通過電池包拆解、物理破碎、濕法冶金等形成了較多成果和產(chǎn)業(yè)化。
新能源汽車電池回收技術(shù)突破不斷取得新進(jìn)展。在梯次利用領(lǐng)域,很多企業(yè)正在進(jìn)行整包梯次儲(chǔ)能的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用示范、工商儲(chǔ)能電站的產(chǎn)品開發(fā)、多種儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成開發(fā)與應(yīng)用等,在梯次利用技術(shù)上也將融合大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、電池自動(dòng)檢測(cè)及快速分選、多特征快速提取與估計(jì)、剩余壽命快速預(yù)測(cè)、新型儲(chǔ)能變換器等新興技術(shù),進(jìn)入發(fā)展快車道;在再生利用領(lǐng)域,龍頭企業(yè)正在進(jìn)行電池包無損拆解技術(shù)、帶電破碎技術(shù)、電芯深度放電和殘余能量回收技術(shù)、電芯精細(xì)化拆解技術(shù)、短流程濕法回收技術(shù)、濕法合成電極材料技術(shù)、電極材料直接修復(fù)技術(shù)等技術(shù)攻關(guān),并正在形成一些成果和初步產(chǎn)業(yè)化。
中國(guó)新能源汽車電池回收技術(shù)領(lǐng)先世界亟需攻克眾多難題。雖然我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用領(lǐng)域取得了一些成果,但在電池回收的技術(shù)深度上并沒有取得足夠的領(lǐng)先,仍需在新技術(shù)應(yīng)用及原理創(chuàng)新上投入較大力度。
比如,在環(huán)保方面,我國(guó)目前的濕法冶金回收工藝雖然成熟,但大量使用高濃度無機(jī)酸和高?;瘜W(xué)品進(jìn)行溶解、萃取、除雜等工藝,容易造成廢水廢氣等污染和較高環(huán)保處置成本;在傳統(tǒng)機(jī)械破碎環(huán)節(jié),也會(huì)造成電解液的無組織揮發(fā)和氟的污染,產(chǎn)生大量廢氣對(duì)人體和環(huán)境造成嚴(yán)重影響;在安全防護(hù)方面,廢電池回收利用涉及的多個(gè)環(huán)節(jié)如電池包儲(chǔ)存和拆解、梯次利用、帶電破碎、濕法回收均涉及起火爆炸等安全問題,每年均有企業(yè)發(fā)生火災(zāi),需要全行業(yè)引起足夠的安全防護(hù)意識(shí);在電池高值金屬的回收率方面,雖然我國(guó)技術(shù)布局早,具備先發(fā)優(yōu)勢(shì),個(gè)別龍頭企業(yè)采用濕法冶金法可從動(dòng)力電池里回收出95%以上的鋰和98%以上的鎳鈷錳。但國(guó)外的回收利用技術(shù)研發(fā)勢(shì)頭正盛,比如德國(guó)科研團(tuán)隊(duì)最新研究成果《InnoRec過程:基于相同原料的三種主流廢鋰離子電池回收路線比較研究》顯示,在熱熔冶金路線中,鈷的回收率超過98%,鎳的回收率超過99%,且具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。因此,我國(guó)在電池回收產(chǎn)業(yè)仍需引入較多的新質(zhì)生產(chǎn)力。
推動(dòng)中國(guó)新能源汽車電池回收領(lǐng)先全球發(fā)展的建議
過去10年,全球新能源汽車取得高速發(fā)展,我國(guó)新能源汽車一直在全球穩(wěn)居首位,但也面臨國(guó)內(nèi)的“內(nèi)卷戰(zhàn)”及國(guó)外的“圍堵戰(zhàn)”等多重挑戰(zhàn),對(duì)新能源汽車退役電池的合理合規(guī)回收是我國(guó)在做好整體推廣新能源汽車產(chǎn)業(yè)最為重要的環(huán)節(jié)之一,對(duì)于推動(dòng)我國(guó)新能源汽車電池回收領(lǐng)先全球發(fā)展,提出以下建議:
第一,出臺(tái)政策引導(dǎo)電池回收企業(yè)加大科技研發(fā)投入。應(yīng)加大對(duì)廢舊電池回收利用先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的支持力度,鼓勵(lì)回收產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加大研發(fā)投入,積極突破回收利用各環(huán)節(jié)瓶頸技術(shù),提高電池回收利用效率。同時(shí),設(shè)立專項(xiàng)資金政策支持技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化推廣,鼓勵(lì)采用先進(jìn)的拆解、分離和提純技術(shù),降低資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
第二,推廣基于整車企業(yè)的產(chǎn)品循環(huán)技術(shù)體系并給予獎(jiǎng)勵(lì)。整車企業(yè)承擔(dān)回收的主體責(zé)任,如何推動(dòng)整車企業(yè)積極貫徹全生命周期管理理念,激發(fā)履行責(zé)任的積極性,是當(dāng)下亟需解決的問題。有關(guān)部門需要通過創(chuàng)新政策激勵(lì)機(jī)制,推廣基于整車企業(yè)的產(chǎn)品循環(huán)技術(shù)體系,從而提升廢舊汽車資源的綜合利用率。
第三,推動(dòng)龍頭企業(yè)積極參與國(guó)際電池循環(huán)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化合作。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的推廣需進(jìn)一步堅(jiān)定信心、各個(gè)環(huán)節(jié)都需要加快出海步伐、電池的循環(huán)利用更要把握好先發(fā)優(yōu)勢(shì),推動(dòng)龍頭企業(yè)積極參與國(guó)際電池循環(huán)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化合作,力爭(zhēng)核心技術(shù)持續(xù)全球領(lǐng)先,并要密切關(guān)注全球市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和政策變化,及時(shí)響應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的需求變化和政策導(dǎo)向,靈活調(diào)整發(fā)展策略。
第四,建立和強(qiáng)化人才培養(yǎng)培訓(xùn)機(jī)制,推動(dòng)汽車與材料行業(yè)人員融合和交流,加強(qiáng)國(guó)際合作交流。人才是任何時(shí)代、任何產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵資源。新能源汽車廢舊電池回收利用行業(yè),還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,人才體系并不完善,各類技術(shù)人才、產(chǎn)業(yè)人才、運(yùn)營(yíng)人才均處于短缺狀態(tài),不足以支撐萬億級(jí)市場(chǎng)的發(fā)展,需要盡快建立和強(qiáng)化人才培養(yǎng)培訓(xùn)機(jī)制,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)輸入精英人才。圍繞電池回收領(lǐng)域,在電池應(yīng)用端的汽車行業(yè)和電池供應(yīng)端的材料行業(yè),急需加強(qiáng)人才融合與交流。另外,為了我國(guó)新能源汽車在海外的可持續(xù)發(fā)展,要加強(qiáng)國(guó)際化人才的培養(yǎng)并應(yīng)主動(dòng)建立機(jī)制推動(dòng)國(guó)際合作交流。
退役動(dòng)力電池的回收是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要政府、企業(yè)和社會(huì)各界的共同努力。廢舊鋰電池回收行業(yè)的良性發(fā)展對(duì)整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈影響深遠(yuǎn),作為廢舊電池回收利用技術(shù)先鋒企業(yè),我們有責(zé)任也有義務(wù)推動(dòng)回收產(chǎn)業(yè)成為綠色新質(zhì)生產(chǎn)力的進(jìn)程,為建設(shè)綠色創(chuàng)新、先進(jìn)的新質(zhì)生產(chǎn)力貢獻(xiàn)力量。
作者朱敏系華南理工大學(xué)原副校長(zhǎng)、教授,廣東省先進(jìn)儲(chǔ)能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家;陶志軍系中國(guó)汽車工業(yè)咨詢委員會(huì)主任助理、高級(jí)工程師,廣東華菁新能源科技有限公司總經(jīng)理