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警惕动力电池“报废潮”引发“二次污染”

文章导读:我国动力电池将迎来报废潮,到2020年报废量将超过24.8万吨,大约是2016年报废量的20倍。如此大规模的报废潮,面临的却是严峻的回收形势。如何安全回收、环保处理,加强废旧动力电池的规范化循环利用,避免此类新...

我国动力电池将迎来“报废潮”,到2020年报废量将超过24.8万吨,大约是2016年报废量的20倍。

如此大规模的“报废潮”,面临的却是严峻的回收形势。如何安全回收、环保处理,加强废旧动力电池的规范化循环利用,避免此类新型固体废物引发“灾难性”的环境后果,成为业内人士普遍关注的“世界级难题”。

专家建议,宜尽快建立健全废旧动力电池循环利用体系,依托业内骨干企业,组建国家级的工程研究中心破解技术瓶颈,建立技术支撑体系,推动新能源汽车产业链绿色可持续发展。

3到4年内迎来“报废潮”

近年来,在环境问题日益严峻、能源多样化战略渐成发展共识的背景下,多国政府加大了对新能源汽车产业扶持力度,全球新能源汽车行业进入了快速发展阶段。

业内人士表示,国内新能源汽车增长目前仍主要集中在政府采购决定权较大的领域,如物流车、环卫车、公务车等公共领域,但私人消费者对新能源汽车的接受度在逐步提升。

从事新能源共享汽车运营的长沙先导快线科技股份有限公司总经理唐宏伟认为,随着国家补贴政策的细化及充电设施的逐步完善,国内新能源汽车市场的增长将逐步由公共领域带动转向由私人领域带动,家用新能源乘用车市场将进入高速增长期。

据行业智库高工产研锂电研究所预测,未来5年国内新能源车的产销量将保持快速增长,年复合增长率预计超过 30%。

新能源汽车市场呈现爆发式增长,直接带动动力电池的规模快速增长。2015年中国动力电池产值380亿元,同比增长262%,产值接近数码锂电池。2016年中国动力电池产值645亿元,首次超过传统数码锂电池规模,成为锂电池消费结构中占比最大的领域。

据高工产研锂电研究所预测,随着新一轮推广政策的出台,以及未来锂电池生产技术提升、成本下降等影响,未来5年用于新能源汽车的动力电池需求将高速增长,2016年我国汽车用动力电池产量为30.8GWh,预计2020年中国汽车动力锂电池产量将达到141GWh。

湖南邦普循环科技有限公司董事长李长东告诉《经济参考报》记者,目前3000次循环寿命的磷酸铁锂电池寿命可达8年左右,但实际工况下电池寿命会短一些,平均可以使用5年。由于三元动力电池技术发展较晚,成熟度不如磷酸铁锂电池,使用寿命相对较短,工况条件下平均寿命4年。

“首批在2012-2014年间装车的动力电池将会在2018年前后出现大规模退役。在未来3到4年内,动力锂电池将会出现‘报废潮’。”李长东说。

据高工产研锂电研究所预测,随着电动汽车市场规模不断增长,预计动力电池的报废量也会出现快速增长的趋势。2016年动力电池的报废量约1.2万吨,到2020年我国动力电池报废量将达到24.8万吨。

回收和循环利用成难题

部分专家认为,从环境治理和资源利用角度来看,废旧动力电池回收和循环利用将成新能源汽车产业的重要一环。

业内人士介绍,现有动力电池产能中,磷酸铁锂电池占主流。值得注意的是,受特斯拉热潮带动,国内也有部分企业探索将三元材料比如NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)用于动力电池。从2014年开始,国内陆续有用于乘用车的三元动力电池产线投产。

中国科学院过程工程研究所研究员曹宏斌告诉《经济参考报》记者,2013年之前,国内铅酸电池回收行业出现严重问题,缺乏资质的个人和小作坊非法回收铅酸电池,直接排放废弃酸液,对环境造成严重污染,教训十分惨重。

业内人士普遍认为,尽管新能源车用动力电池主要采用相对环保的锂电池,相比铅酸电池污染性弱一些,但如果回收处置不当,也极有可能重蹈当年铅酸电池覆辙,对环境造成严重污染。鉴于动力电池“报废潮”即将到来,对可能造成的环境污染决不能掉以轻心。

“废旧动力电池中含镍、钴、锰等重金属,电解液,含氟有机物也是有污染的;此外,由于废旧动力电池依然含有300-1000V不等的高压,如果在回收、拆解、处理过程中操作不当,可能带来起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题。”曹宏斌说。

“以动力电池电解液中的六氟磷酸锂为例,这种溶质在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质,对人体、动植物有强烈腐蚀作用,因此要特别注意溶剂和六氟磷酸锂的处理。稍有不慎,极有可能带来‘二次污染’,甚至灾难性后果。”李长东说。

尽管污染就像“达摩克利斯之剑”高悬头上,但另一方面,废旧车用动力电池又是极具价值的“城市矿产”,如果利用得当,不仅能减少环境污染,还能“变废为宝”,避免资源浪费。

清华大学核能与新能源技术研究院研究员徐盛明说,动力电池需要的钴、镍、锂等原材料都是非常重要的战略资源,目前我国80%的钴以及70%的锂、镍资源都依赖进口。

“我国钴资源比较贫乏,钴的生产量不到几千吨,但使用量却达到几万吨,所以基本依靠从非洲的民主刚果等国家进口,但这些国家政治局势不太好。新能源汽车产业发展很快,钴一直供不应求。”徐盛明说。

业内人士认为,我国虽然没有钴资源,但是每年进口了大量钴矿,国内有较大的储藏量可以使用,而且国内钴的整体保有量的70%集中在电池生产领域。如果能把这些钴资源循环利用好,就能大大减少对国外进口的依赖,有利于新能源汽车产业健康发展。

“锂、镍、钴在矿石中的含量品位非常低,像红土镍中的镍只有0.5%;氧化钴矿中的钴只有0.2%的含量;卤水中的锂只有0.02%;而废旧三元动力电池中的含镍+钴+锰总量达20%,废旧锂电池中含有3%的锂,废旧镍氢动力电池中含有镍钴总量40%,稀土6%左右,废旧电池中的有价金属品位是原矿的40-100倍。”中南大学冶金与环境学院教授戴曦说。

“动力锂离子电池的一般使用寿命约为8年,但车用动力锂电池的容量衰减至80%以下时就会被废弃,实际使用时间约为3-6年。在对这些废弃的车用动力锂电池进行材料或能量的回收前,还可以把它们用于电网储能或作为低等级的动力源,建立电池梯级的二次利用体系,充分发挥动力锂电池的社会经济效益。”徐盛明说。

三大瓶颈亟待破解

尽管废旧动力电池循环利用的重要性在业界已达成共识,但其循环利用市场尚处于萌芽阶段,无论是政策法规、工艺技术还是回收体系,都亟待进一步加强研究和规范。

首先,政策法规支撑力和约束力不够。业内人士表示,我国已制定《危险废物污染防治技术政策》、《废电池污染防治技术政策》,2016年国家发改委牵头制定了《新能源汽车动力蓄电池回收利用技术政策》,2017年国标委发布了国家标准《车用动力电池回收利用拆解技术规范》。这些政策和技术标准全部为引导性或推荐性指导文件,对于经营规范的骨干企业有参考指导作用,但对于不法贸易商来说并没有任何约束作用。

其次,回收处理技术滞后。废旧动力锂电池回收处理的整个过程包括放电、拆解、破碎、分选、除杂、元素合成等几十个复杂步骤,涉及物理、化学、材料、工程等多个交叉学科,技术复杂冗长。目前,全球范围内包括德国、美国、日本等多个发达国家都在积极支持和推动该领域国家共性关键技术工程化研究开发。而我国在动力电池回收处理技术工艺方面相对国际同行有些滞后。

第三,回收网络体系不健全。按照我国车用动力电池回收现行政策要求,动力电池的回收网络应由汽车生产企业负责,但我国汽车生产企业往往将责任上移至电池供应商,而电池生产企业又没有全国性的回收网络,加之网点建设成本高昂,目前全国回收市场极不规范,整体处于一种“不管有牌无牌,价高者得”的无序状态。

针对以上问题,专家建议,应引导建立透明通畅的废旧动力电池回收网络,改变现有的“付费式”商业回收模式,采取日本等国家在回收处理上的“收费式”处理方式,从而有利于长远发展。同时还应充分利用高校、企业等研发力量,加大回收处理技术方面的研究,同国际接轨。

第一,推动建立可全程监控的良性回收体系。从动力制造阶段开始着手设计,借助互联网、物联网,对动力电池制造、流通、回收全过程进行监控,避免小商贩的局部拆解,实现每一组动力电池全部完整回收,并建立标杆推广到平行的回收领域。

第二,探索动力电池的梯次利用技术。考虑到动力电池中含有较高的余电可以利用,应进一步探讨如何安全高效地实现动力电池的梯次利用。

第三,探索更加高效清洁的生产技术。在拆解技术上探讨如何高效短程实现分类;在冶金技术上探索以定向循环为导向的冶金技术;在清洁技术上深入研发更加清洁的冶金技术,避免造成“二次污染”。

为此,国家有关部门不妨从资金、政策、智力资源等方面支持动力电池循环利用领域的骨干企业,科研院所应尽快共同建立动力电池循环利用国家级工程研发中心。

责任编辑:GXNC001
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关键词:电池 动力
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