新能源汽车动力电池回收面临困境及解决方案

郭家昕 叶锦和 王之元 李秀文 龚明长安大学汽车学院 陕西省西安市 710000

1 引言

电动化是全球汽车产业发展趋势之一，围绕电动化相关的整车和零部件产业都在快速发展。直至 2015 年，我国动力电池的产量不断增长，产能达到世界前三位，而且动力电池生产增长规模还在持续上升。目前我国大部分动力电池投入使用时间不长，未达到报废要求，仍不需要规模性的进行报废回收，但由于动力电池生产量、销售量以及使用量的大幅增长，在不远的将来必将面临大批动力电池的回收报废的情况。相关研究表明，我国车用动力电池报废量在2020年前后预计增长为12～17万吨[1]。我国动力电池报废回收相关技术及政策的研究和发展缓慢，不能与相关产业产能大幅增长相匹配。报废动力电池大量堆积却不处理会严重污染生态系统，必须加快报废动力电池回收再利用的研究进程。本文通过研究动力电池报废回收现状，目前企业与政府面临困境，给出了相应的解决方案，对为我国报废动力电池相关政策，技术和产业化的研究发展具有一定的导向和指导作用。

2 动力电池回收现状研究

2.1 动力电池回收技术

动力电池的回收利用可依据电池余能量进行界定划分。当动力电池余能低于80%时，不再满足汽车的性能需求，需要退役。而含有80%余能的动力电池若直接报废会造成大量浪费，可对其进行梯次利用，继续运用于低速电动车和电池储能领域等。当梯次利用的电池余能少于20%时，对电池进行报废拆解，即把电池中仍可以利用的组分，用物理方法或化学方法分离出来，在进行后续加工处理得以利用。一般回收过程可分为预处理部分、电极材料修复、有价金属的浸出以及化学纯化四个工艺步骤。回收中按照提取方法的不同分类，可将动力电池的回收技术分为干法回收技术、湿法回收技术以及生物回收技术三类。

2.2 动力电池回收国内外政策

2.2.1 国内政策

我国一直以来都在倡导回收报废动力电池，近年来国家颁布的有代表性的政策汇总如下：2012年7月《节能与新能源汽车产业发展规划》明确提出要制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电池梯级利用和回收管理体系，引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用，鼓励发展专业化的电池回收利用企业；2014年7月《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出要研究制定动力电池回收利用政策，探索利用基金、押金、强制回收等方式促进废旧动力电池回收，建立健全废旧动力电池循环利用体系[2]。2016年1月《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策（2015年版）》提出明确建立动力电池编码制度，形成可寻可查的追踪体系；提出实施生产者责任延伸制度，电动汽车生产企业履行车用动力电池报废回收梯次利用的主要义务。国家也会对相关回收利用企业进行经济与技术支持，实施相应的激励政策。

可以看出我国动力电池报废回收政策与标准都不断完善，相关规定更加明确，监管和管理力度进一步加强，对于报废电池的回收方式的规定也更趋于多样化。

2.2.2 国外政策

欧、美、日等汽车强国在传统汽车方面一直处于世界领先地位，基于较完善的汽车工业体系，在新能源汽车领域展开大量研究，政府、企业与消费者共同形成有机的回收体系[2]。目前美国颁布了《资源保护和再生法》、《含汞电池和充电电池管理法》等文件，通过采取押金制度，促进消费者主动回收报废动力电池；征收附加环境费，落实生产者责任延伸制度。欧盟在2008年采取的强制回收办法中提到，报废动力电池回收费用由电池厂商承担，消费者有义务主动回收报废动力电池。日本颁布的《资源有效利用促进法》则强制规定电池厂商和电池产品使用厂商都必须对其产品进行回收再利用，而且要求减低电池有害物的含量，实现无汞化。

2.3 企业中动力电池回收的现状

企业的发展方向对动力电池回收领域发展有一定的引导作用。在报废电池回收领域，美国Toxco公司的雀尔分厂在预处理方面，通过液氮冷却的方法释放电池中剩余的电量来保证后续回收工作的安全，然后对报废电池进行破碎处理，回收其中的有用材料。奔驰于2017年开始与回收公司合作，欲将动力电池梯次利用到电网储能领域。2010年，日产汽车通过和住友金属矿山公司合作，成立4R能源公司对动力电池实施梯次利用。而我国市场上报废动力电池回收的主体仍为独立的回收公司，动力电池企业和整车企业的直接参与的程度较小，回收工作尚未形成完整体系。

3 面临困境与现存问题

3.1 回收技术面临困境与现存问题

GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》规定：动力电池单体有圆柱形电池、方形电池和软包电池三种，每种形状的电池单体又有多种尺寸规格，而且极柱分布位置也不尽相同。动力电池单体多样化导致在不同系统间的梯次利用时，电池单体间可互换性差，需要其他零件的配合才能在新的系统中发挥作用。不同电池厂商生产的电池在材料的选择和配比方面存在差异，回收工艺繁琐，而电池回收企业在拆解回收的相关技术薄弱，报废电池中有价值的成分提纯回收率较低，回收成本高。

3.2 政府面临困境与现存问题

我国消费者的回收意识不强，而且缺乏成熟的回收利用体系支撑，导致回收成本高。这一角度大致分成两个方面：其一即为法律法规方面。目前的法规较为零散且不具有系统性，并且其落实可操作性很差，没有具体的实施标准，不同地区的法规执行标准也不相同。最主要的是目前的法律法规并非强制管理，因而落实难度进一步加大。其二是因为国家目前缺乏经济激励制度。 政府对回收企业的激励与补贴的不足致使回收的积极性降低，还有其对相关企业以及回收机构的奖惩制度不明确使得其不注重电池回收这一流程。

3.3 企业面临困境与现存问题

当前我国再生资源回收的方式最主要的是小企业与个体户回收。但是这种回收方式过于粗放，有很多的缺点，例如无法实现专业化的规模回收，会产生二次污染；技术与工艺装备落后；回收企业因其规模小过于分散管理困难；可再利用的材料回收率很低。这种粗放的回收模式限制了电池回收利用相关企业的规模化发展。所以目前回收企业在没有利益驱使时不会主动回收处理报废电池的一个主要原因即为报废动力电池数目少时回收收益很低。但是当报废电池数量较多的时候，批量回收动力电池所获收益因回收工艺复杂及成本过高而回报周期很长，进而使得很多的企业都对回收处理望而却步，进一步给企业的工业化发展带来了巨大的阻碍。

4 解决方案

①加强动力电池的相关标准建设，从而使生产厂商，整车企业以及回收机构标准统一，提高效率，节约成本。

②落实生产者责任延伸制度，可以以电池编码为信息载体，构建“新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台”，实现动力蓄电池来源可查、去向可追、节点可控、责任可究，对动力蓄电池回收利用全过程实施信息化管控。

③制定详细的规章制度，积极宣传，对消费者做出积极引导，增强公众的回收意识。相应的，企业与政府要联合起来对新能源汽车消费者进行培训，使其了解在动力电池的使用中，电池余能信息、全生命周期追溯技术等估算指标，从而使消费者可以及时退役余能不足80%容量的动力电池。

④回收模式以整车企业为主体。整车企业在丰富的网点设立相应回收动力电池的机构，为消费者回收动力电池提供了方便；整车企业则需要将废旧动力电池直接交至动力电池处理单位；整车企业应从动力电池处理单位了解各种动力电池的处理难度，然后反馈给相应部门在生产设计时的注意事项，进而实现绿色设计。

⑤采取押金置换回收报废动力电池的猪肚可以促进消费者主动回收报废电池，可以提高回收率。

⑥应当鼓励研发对报废动力电池回收利用中的工艺与相关技术，要鼓励高校与企业进行合作来推动报废电池回收的研究项目，来开发更加先进的回收技术，在保护环境的同时进一步提高经济收益。