百人會：動力電池回收再利用相關(guān)問題研究
在國家政策的引導和推動下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。工信部數(shù)據(jù)顯示，2009-2016年上半年累計生產(chǎn)新能源汽車67.4萬輛。國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，到2020年前后，我國純電動（含插電式）乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12-17萬噸。車用動力電池的報廢漸成規(guī)模，如何處置退役動力電池將是影響新能源汽車發(fā)展的重大課題。
一、動力電池回收再利用發(fā)展現(xiàn)狀
?。ㄒ唬┒鄧贫ㄏ嚓P(guān)法規(guī)并建立回收體系
發(fā)達國家主要以法律作為防治電池污染和實現(xiàn)循環(huán)利用的重要保障。通過建立健全完善的法律機制，充分實施“延伸生產(chǎn)者責任”制度，利用法律強制力對各個環(huán)節(jié)進行規(guī)定，約束整個電池生命周期的各個相關(guān)主體，使其必須按照法律規(guī)定承擔責任和履行義務(wù)，并對違反法律規(guī)定的主體進行嚴厲的懲罰。
1.美國
美國歷來相當重視環(huán)境管理方面的工作，針對廢舊電池的生產(chǎn)、收集、運輸和貯存等過程提出技術(shù)規(guī)范，并采取生產(chǎn)者責任延伸和押金制度。
立法方面。針對廢舊電池立法涉及聯(lián)邦、州及地方3個層面，其中《資源保護和再生法》、《清潔空氣法》、《清潔水法》從聯(lián)邦法規(guī)角度，采用許可證管理辦法，加強對電池生產(chǎn)企業(yè)和廢舊電池資源回收利用企業(yè)的監(jiān)管?！逗姵睾统潆婋姵毓芾矸ā分饕槍U舊二次電池的生產(chǎn)、收集、運輸、貯存等過程提出相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，同時明確了有利于后期回收利用的標識規(guī)定。紐約和加州的產(chǎn)品管理法案中覆蓋到鋰離子電池產(chǎn)品，要求制造商制定在不犧牲消費者和零售商利益的前提下制定電池收集和回收的計劃。
回收方面。美國國際電池協(xié)會制定了押金制度，促使消費者主動上交廢舊電池產(chǎn)品。同時美國政府推動建立電池回收利用網(wǎng)絡(luò)，采取附加環(huán)境費的方式，通過消費者購買電池時收取一定數(shù)額的手續(xù)費和電池生產(chǎn)企業(yè)出資一部分回收費，作為產(chǎn)品報廢回收的資金支持，同時廢舊電池回收企業(yè)以協(xié)議價將提純的原材料賣給電池生產(chǎn)企業(yè)，此種模式既能讓電池生產(chǎn)企業(yè)很好的履行相關(guān)責任義務(wù)，在一定程度上又保證了廢舊電池回收企業(yè)的利潤，落實了生產(chǎn)者責任延伸制度。
2.歐盟
歐盟采用生產(chǎn)者承擔回收費用的強制回收制度，并對電池使用者提出了法定義務(wù)。
自1990年開始，歐洲的車廠已開始強調(diào)在汽車中使用可回收的材質(zhì)及零組件的再利用。2000年歐盟通過2000/53/EC《關(guān)于廢棄汽車的技術(shù)指令》(即ELV指令)，目標在于建立收集、處理、再利用的機制，鼓勵將廢棄汽車的部件重復利用，減少汽車產(chǎn)品對環(huán)境的破壞，并致力于環(huán)境保護、資源保護、以及能源節(jié)約。歐盟2006/66/EC電池指令與電池回收直接相關(guān)，該指令涉及所有種類的電池，并要求汽車電池生產(chǎn)商應(yīng)建立汽車廢舊電池回收體系。歐盟從2008年開始強制回收廢舊電池，回收費用則由生產(chǎn)廠家來負擔。
以回收領(lǐng)域較為成熟的德國為例。德國已建立較完善的回收利用法律制度，依據(jù)歐盟和德國關(guān)于電池回收法規(guī)的規(guī)定：在德國，電池生產(chǎn)和進口商必須在政府登記；經(jīng)銷商要組織收回機制，配合生產(chǎn)企業(yè)向消費者介紹在哪兒能免費回收電池；最終用戶有義務(wù)將廢舊電池交給指定的回收機構(gòu)。
3.日本
日本在回收處理廢電池方面一直走在世界前列，建立了“蓄電池生產(chǎn)-銷售-回收-再生處理”的回收利用體系。相關(guān)法律法規(guī)可以分為三個層面：第一層指基本法，即《促進建立循環(huán)型社會基本法》；第二層指綜合性法律，包括《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進法》、《節(jié)能法》、《再生資源法》等。第三層指專門法層面，包括根據(jù)各種產(chǎn)品的性質(zhì)制度的專門法規(guī)。
從1994年10月起，日本電池生產(chǎn)廠商開始采用電池收回計劃，建立起“蓄電池生產(chǎn)-銷售-回收-再生處理”的電池回收利用體系。這種回收再利用系統(tǒng)是建立在每一位廠家自愿努力的基礎(chǔ)上，零售商家、汽車銷售商和加油站免費從消費者那里回收廢舊電池。電池遵循與其分布路線相反的方向，由回收公司進行分解。
4.中國
中國動力電池回收體系不斷完善，并明確了動力電池回收責任主體，各城市對電池回收利用政策也進行了積極探索，但在落實方面差距甚遠。
2012年，國務(wù)院在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020）》中明確規(guī)定，要加強動力電池梯級利用和回收管理。制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，明確各相關(guān)方的責任、權(quán)利和義務(wù)。2014年7月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導意見》提出要研究制定動力電池回收利用政策，探索利用基金、押金、強制回收等方式促進廢舊動力電池回收，建立健全廢舊動力電池循環(huán)利用體系。2016年以來，工信部相繼出臺了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策（2015年版）》、《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》3項文件，明確廢舊電池回收責任主體，加強行業(yè)管理與回收監(jiān)管。
為鼓勵生產(chǎn)企業(yè)回收動力電池，不少地方政府也在積極探索。2014年上海市發(fā)布《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》，要求車企回收動力電池，政府給予1000元/套的獎勵。2015年深圳發(fā)布《深圳市人民政府關(guān)于印發(fā)深圳市新能源汽車推廣應(yīng)用若干政策措施的通知》，內(nèi)容顯示要求制定動力電池回收利用政策，由整車制造企業(yè)負責新能源汽車動力電池強制回收，并由整車制造企業(yè)按照每千瓦時20元專項計提動力電池回收處理資金，地方財政按照經(jīng)審計的計提資金額給予不超過50%比例的補貼，建立健全廢舊動力電池循環(huán)利用體系。但實際上，由于我國新能源汽車的高速發(fā)展僅從2014年開始，目前多數(shù)動力電池還在質(zhì)保期內(nèi)，盡管消費者存在疑慮，四部委，《關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策的通知》，乘用車8年或12萬公里；商用車5年或20萬公里但車企包括電池企業(yè)尚未將其落實。
?。ǘ└鲊匾晞恿﹄姵鼗厥詹⑦M行工程示范
動力電池回收利用雖然已經(jīng)引起政府部門、科研機構(gòu)、部分企業(yè)的關(guān)注和研究，發(fā)展?jié)摿薮?，但還沒有大量的資源投入。美國、日本、歐洲和我國在退役電池的回收再利用方面進行了不同的嘗試。表1為國內(nèi)外典型的動力電池回收再利用示范項目，涉及到儲能、移動電源、分布式發(fā)電、商業(yè)可行性研究及拆解、回收等多方面。
（三）我國基本掌握回收技術(shù)但工藝水平有待提升
動力電池的再利用的一般過程一般是將廢舊電池失效、拆解、檢測、篩選，接著二次重組再利用。通常對廢舊鋰離子電池的回收過程是：首先徹底放電，然后對電池進行拆解分離出正極、負極、電解液和隔膜等各組成部分，再對電極材料進行堿浸出、酸浸出、除雜后進行萃取以實現(xiàn)有價金屬的富集?；厥仗幚矸椒ò刺崛」に嚳煞譃?大類：干法回收技術(shù)、濕法回收技術(shù)和生物回收技術(shù)。
我國已基本掌握相應(yīng)的回收處理技術(shù)，但是回收工藝水平較低。一方面，國內(nèi)針對動力電池的回收工藝路線還處于探索階段，以循環(huán)制造為目標的回收技術(shù)還沒有開展。另一方面，國內(nèi)對動力電池回收處理普遍還停留在廢物處理的階段，資源回收再利用以及鋰離子電池的循環(huán)再制造技術(shù)的研究仍未開展，對鋰離子電池回收所涉及到的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護等問題沒有具體的工藝措施和裝備保證。
?。ㄋ模﹦恿﹄姵鼗厥沼欣诃h(huán)境保護和資源節(jié)約
車用動力電池報廢后如不進行必要的處理，會造成環(huán)境污染和資源浪費。我國車用動力電池絕大多數(shù)為鋰離子電池，鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但廢舊鋰離子電池如果處理不當仍能夠?qū)Νh(huán)境造成極大的污染。比如廢舊鋰離子電池的電極材料進入環(huán)境中，可與環(huán)境中其它物質(zhì)發(fā)生水解、分解、氧化等化學反應(yīng)，產(chǎn)生重金屬離子、強堿和負極碳粉塵，造成重金屬污染、堿污染和粉塵污染；電解質(zhì)進入環(huán)境中，可發(fā)生水解、分解、燃燒等化學反應(yīng)，產(chǎn)生HF、含砷化合物和含磷化合物，造成氟污染和砷污染。
有研究5表明，回收鋰離子電池可節(jié)約51.3%的自然資源，包括減少45.3%的礦石消耗和57.2%的化石能源消耗。鋰離子電池材料中，包含一些有價值的材料。以一種三元材料電池為例，其中鎳含量12%、鈷5%、錳7%、鋰1.2%，如果通過回收工藝，將有價值材料回收再利用，會起到節(jié)約資源的目的。
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從新能源汽車上淘汰的動力電池，仍基本保持70%-80%的初始能量，如果直接拆解回收，是對電池剩余使用的浪費，動力電池報廢后除了化學活性下降外，電池內(nèi)部的化學成分并沒有改變，這些電池的能量完全可以繼續(xù)滿足家庭儲能、分布式發(fā)電、微網(wǎng)、移動電源、后備電源、應(yīng)急電源等中小型儲能設(shè)備和大型商業(yè)儲能和電網(wǎng)儲能市場的使用，如果廢舊動力電池梯次利用技術(shù)提高、經(jīng)濟成本下降，在梯次利用領(lǐng)域，動力電池的全生命周期使用價值將會得到充分利用。
二、動力電池回收和再利用面臨的主要問題
（一）退役電池復雜性高，拆解不便
退役動力電池復雜程度很高，包括不同類型電池制造和設(shè)計工藝的復雜性、串并聯(lián)成組形式、服役和使用時間、應(yīng)用車型和使用工況的多樣性。比如，電池有方型、圓柱形不同類型，其疊片、繞組形式也不同，由于集成形式不同，成組后電池包也各異。這些復雜性導致電池回收再利用或者拆解時極為不便。如果進行自動化拆解，對生產(chǎn)線的柔性配置要求比較高，從而導致處置成本過高。因此，在目前自動化水平不高的情況下，多數(shù)工序是人工完成的，工人的技能水平可能會影響著電池回收過程中的成品率，同時手工拆解過程中，電池短路、漏液可能導致起火或者爆炸，對人身和財產(chǎn)有潛在安全隱患。
?。ǘ┩艘垭姵匾恢滦圆睿焚|(zhì)不高
退役電池的再利用必須經(jīng)過品質(zhì)檢測，包括安全性評估、循環(huán)壽命測試等，將電芯分選分級，再重組后才可以被再利用。但是如果動力電池在服役期間沒有完整的數(shù)據(jù)記錄，再利用過程進行電池壽命預(yù)測時，準確度可能會下降，電池的一致性無法保障，同時測試設(shè)備、測試費用、測試時間、分析建模等成本都會增加。由于不同電池的內(nèi)阻特性、電化學特性、熱特性相同，電池的不一致性和可靠性可能也無法保證，如果一些存在問題的電池在篩選過程中沒有被檢驗出來，而再次被使用，會增加其他整個電池系統(tǒng)的安全風險。
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目前，動力電池回收產(chǎn)業(yè)還未形成規(guī)模效應(yīng)，國內(nèi)還未建立成熟的回收體系，一些企業(yè)雖然涉及了動力電池回收業(yè)務(wù)，但是收效率較低，投入超出電池價值，缺乏盈利點。比如一家采用機械法和濕法回收廢舊磷酸鐵鋰電池的公司，回收處理1噸廢舊磷酸鐵鋰動力電池的成本為8540元，而再生材料的收益僅為8110元，虧損430元。由于鋰離子電池回收技術(shù)路線比較復雜，回收工藝成本高，而除了三元系正極回收價值高外，像錳酸鋰、磷酸鐵鋰系正極回收價值偏低。
在動力電池再利用領(lǐng)域，由于電池檢測和重組時，設(shè)備和人工投入成本較高，導致電池出廠價格偏高，用于儲能并不具有經(jīng)濟性。根據(jù)中國科學電力研究院數(shù)據(jù)，2015年鋰離子電池儲能綜合度電成本為0.73元/kWh，而鉛炭電池、抽水蓄能度電成本目前已經(jīng)接近0.4元/kWh，目前鋰離子電池儲能經(jīng)濟成本還不具備優(yōu)勢。
?。ㄋ模┗厥照呷狈ΡO(jiān)管，執(zhí)行不樂觀
我國2016年發(fā)布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策（2015年版）》，明確采用生產(chǎn)者責任延伸制度，電動汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，動力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)承擔電動汽車生產(chǎn)企業(yè)售后服務(wù)體系之外的廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，梯級利用電池生產(chǎn)企業(yè)承擔梯級利用電池回收利用的主要責任，報廢汽車回收拆解企業(yè)應(yīng)負責回收報廢汽車上的動力蓄電池。但是，由于該政策并不是強制性管理且缺乏明確的獎懲機制，加上動力電池回收再利用經(jīng)濟性不高，目前各級動力電池相關(guān)主體對政策的執(zhí)行不樂觀。
三、結(jié)論和建議
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，我國動力電池報廢也將成規(guī)模，車用動力電池退役后，如果不進行必要的回收和處理，不僅會造成資源的浪費，也會對環(huán)境造成一定的污染。政府、企業(yè)及消費者應(yīng)該積極發(fā)揮聯(lián)動機制，推動動力電池回收和再利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，減少動力電池的污染和浪費問題，延長動力電池使用壽命和價值鏈。
（一）研究電池標準化并落實可追溯體系
動力電池的標準化，影響了其回收和再利用過程中拆解、檢測等裝備復雜程度、一致性、安全性和經(jīng)濟性，因此有必要對動力電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、連接方式、工藝技術(shù)、集成安裝等標準化進行研究。
進一步落實《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》中要求的動力電池編碼制度及可追溯體系，盡快制定動力電池編碼強制標準，將可追溯系統(tǒng)與新能源汽車產(chǎn)品公告管理掛鉤，保證電池有全生命周期信息記錄，提高檢測評估的便利性和準確性。
（二）制定和實施動力電池回收獎懲措施
《電動汽車動力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》明確了電池回收責任主體和追責方式，但是對新能源汽車動力電池回收，目前尚未有明確的賞罰機制，企業(yè)也沒有將動力電池回收看成是有利可圖的事情。目前，亟需制定動力電池回收再利用激勵實施細則，建立明確的賞罰機制。比如對未按照回收政策履行責任義務(wù)的企業(yè)進行必要的懲罰，包括行政處罰和經(jīng)濟處罰，甚至與車輛公告和電池目錄掛鉤；可以對電池回收企業(yè)和電池再利用企業(yè)按照電池套數(shù)、容量等方式進行補貼、稅收優(yōu)惠，保證回收再利用企業(yè)的經(jīng)濟性。對消費者可以采用押金和獎勵并行的制度，消費者主動上交廢舊電池時，退回押金并增加額外補償，培養(yǎng)消費者動力電池回收的意識。
?。ㄈ┘哟蠡厥赵倮藐P(guān)鍵技術(shù)研發(fā)
需要加大對廢舊電池拆解、重組、測試和壽命預(yù)測等關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)，提高其技術(shù)成熟度和生產(chǎn)過程的安全性；同時提高電池拆解，重組及回收技術(shù)的工藝水平和自動化水平，提高拆解、重組和回收過程的效率，使動力電池回收的材料和再利用電池出廠具有經(jīng)濟可行性和安全性。
?。ㄋ模┕膭钌虡I(yè)模式創(chuàng)新試點
在開展技術(shù)經(jīng)濟分析和評價的基礎(chǔ)上開展創(chuàng)新商業(yè)模式試點，積累經(jīng)驗之后，對具有推廣價值的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式進行復制，避免一哄而上。落實動力電池回收再利用體系建設(shè)，并利用補貼機制和優(yōu)惠政策提高企業(yè)和消費者的積極性，但要避免一些投機企業(yè)為了補貼跟風進入這個行業(yè)，形成公平和良性的競爭機制，以有利于產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
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