循环经济视角下电动汽车动力电池的回收利用

王培玲，李 亮，袁 焕，焦仁强

(1.湖北理工学院 机电工程学院，湖北 黄石 435003；2.浙江海利普电子科技有限公司，浙江 海盐 314300)

动力电池是电动汽车的核心部件，其生产成本较高，使用寿命较短，当容量衰减至额定容量的80%以下时，就无法为电动车提供动力[1],进入批量报废阶段。目前，因动力电池报废而带来的资源、成本和环境问题日益引起各界的重视。循环经济是指通过对资源进行回收再利用，既能保护环境又能带来巨大的经济效益，实现社会的可持续发展[2]。电动汽车是交通运输领域发展循环经济的代表，虽然在使用过程中不会直接污染环境，但是作为核心部件的动力电池，若报废处置不当，将会带来一系列的环境问题。而且，动力电池(特别是锂离子电池)中含有大量可回收利用的有价金属，如果能够对其进行恰当的回收利用，可以创造出新的价值。因此，电动汽车能否完全实现循环经济发展，关键在于动力电池能否得到经济化、生态化的回收利用。

1 我国动力电池回收利用现状

1.1 政策现状

2006年国家发改委、科技部和环保总局联合制定的《汽车产品回收利用技术政策》首次提及动力电池的回收与利用，至今已经出台了一系列相关政策。国家正大力营造、完善动力电池回收利用的政策环境[3]。虽然目前已颁布的一些部门规章、技术规范和标准等具有针对性，且涵盖了废旧动力电池回收的诸多方面，但都是一些指导性文件，并不具有强制性的法律效力，对企业的约束力不足。另外，这些政策没有明确消费者的义务，没有制定赏罚机制，消费者的回收积极性不高。

1.2 市场现状

近些年，我国电动汽车市场稳步发展，2015—2019年的新能源汽车及纯电动汽车保有量逐年升高。据相关统计数据，2018年动力电池的报废总量为7.4万t，市场回收量为5 472 t，仅占报废动力电池总量的7.4%，截至2019年底，动力电池规范回收率只有20%。目前，正规市场上流通的退役动力电池数量远低于行业预期。回收市场监管不严，导致正规回收渠道不畅，无法形成有效的市场化机制，使得绝大部分的废旧动力电池没有得到有效回收。

1.3 回收网络现状

电动汽车制造企业与回收企业共建的复合型回收网络主要是以占据资源优势的4S店作为回收服务网点，回收处理中心为电动汽车制造企业自营，资源回收利用环节外包给电池回收企业、梯次利用企业和废物处理企业[4]。

以4S店为基础的收集型回收网络，虽然占据渠道优势，但是单家车企的回收数量毕竟有限，其回收点位分散、回收计划性差、回收量波动性大，且动力电池属于危险品货物，对回收仓储的要求较高。单家车企由于缺乏规模效应，提高了仓储成本，致使回收的动力电池不能得到及时地处理。另外，回收利用链条冗长和回收技术要求较高，使得回收成本高、盈利空间小，降低了回收的积极性。我国新能源汽车企业及第三方回收企业众多，各自建立回收服务网点，因而形成了重复建设。同时，回收拆解企业及资源综合利用企业众多，各企业之间难以协调。因此，有必要探索共享型的联合回收模式，提高规模效应。

2 循环经济下动力电池回收利用的优化措施

2.1 拓宽回收渠道，形成便利的回收体系

1)优化回收服务网点。在电动汽车保有量比较高的地区，可建立集中贮存型回收服务网点。如果达到一定的规模，现有的集中贮存型网点可进一步改建升级为回收处理中心，以减少退役动力电池的周转次数。

2)引进动力电池回收精准分类智能化装置。当电动汽车保有量达到一定规模后，可借鉴垃圾分类回收的方式，在交通便利、满足安全环保要求的合适地点投放一定数量的动力电池环保回收装置，对不同种类的动力电池进行分类回收，形成便携式的电池回收体系。该回收装置环境必须友好，以防在储存过程中电池性能发生改变，影响梯次利用和再制造。另外，该回收装置不仅能实现精准分类，而且能够实现现场返利，可以在一定程度上鼓励和引导消费者选择正规合适的动力电池回收网络，能有效防止动力电池的不正规流向。

3)开展互联网+动力电池回收。打破车企责任主体，在动力电池处理中心与电动汽车车主之间建立直接、快捷的回收渠道，如开发的动力电池回收APP、微信平台等。建立快捷的回收渠道来承接消费者对动力电池报废的需求，可减少中转环节，将回收阶段对动力电池的破坏降到最低,并实现快速回收利用。

2.2 完善回收机制，实现产业化和规模化回收

消费者是电动汽车的最终使用者，是废旧动力电池产生的主要来源，只有消费者主动将动力电池进行回收，才能实现动力电池回收的产业化和规模化。增加动力电池回收卡、动力电池以旧换新卡等，让消费者在购车时就了解动力电池回收的必要性和重要性，并逐步构建押金回收制度。在动力电池全生命周期信息和大数据追溯系统平台未有效建立前，4S店定期电话回访电动汽车用户，了解电池使用情况，督促并提升消费者对动力电池回收的安全环保意识。当动力电池编码有效实施后，通过编码与电动汽车绑定，便于实行登记使用制[5]。

2.3 发展车电分离模式，建立电池租赁回收利用体系

车电分离作为一种新型的电动汽车销售模式，不仅可以降低购买新车的门槛，而且用户可按照用车需求选择不同性能的电池，在一定程度上推进了动力电池的梯次利用。换电和电池租赁模式能够减少动力电池回收不可控风险。租赁企业可对动力电池实现规模化回收，不需经过回收服务网点直接进入回收处理中心，缩短了回收产业链，在很大程度上实现了资源的集中和统一分配，便于废旧动力电池快速进入回收渠道，且有利于动力电池全生命周期的各项把控。因此，电动汽车生产商、电池生产商、第三方电池租赁企业和政府需要联动建立覆盖主要城区的换电、租赁网络，以满足人们的换电需求。同时，该模式一定要明确动力电池的所有权归属问题，形成完善的运营体系，解决电池模组标准化与兼容性的问题，保证后续回收环节的顺畅进行。

2.4 完善梯次利用环节，实现资源利用最大化

将回收的动力电池应用在比汽车电能要求更低的场合，可缓解大量动力电池进入再生阶段的压力，充分发挥动力电池的容量价值，延长动力电池的生命周期，实现动力电池使用价值的最大化，促进绿色、循环、可持续发展目标的达成。

1)开展小规模工程应用，探索梯次利用场景，挖掘潜在市场。在不同场景下开展小规模工程应用，明确不同状态电池适用的梯次利用程度以及边界使用条件，为后续安全、经济地开展大规模储能工程奠定基础。

2)加快国家标准以及配套的行业标准、企业标准的制定进程。目前，梯次利用企业的准入条件不清晰，市场缺乏规范性，尚未制定明确的动力电池退役标准，导致梯次利用电池品质存在一定的差异，降低了梯次利用电池系统的质量，增加了回收使用成本。因此，建立相应的行业标准规范，才能满足梯次利用良性发展的需要，最大程度地发挥回收利用的经济效益和社会效益[6]。

3)充分利用互联网技术，形成共生共赢的产业链。我国动力电池回收再利用产业链主要包括生产环节、梯次利用环节和再生环节。这3个环节相对孤立，没有建立起协同机制。生产环节应重视有利于回收利用标准化的电池研发设计，梯次利用环节应重视梯次利用后电池的有序、合理回收。因此，梯次利用企业要与产业链上其他企业加强合作，实现深度融合发展[7]。

3 共建共享动力电池回收网络

在各城市选择恰当的位置共建共享型、集中储存型的回收服务网点，以集中回收本地区所有车商的动力电池，形成规模效应。然后，以省为单位，共建共享型回收处理中心，集中对各城市回收服务网点回收的废旧动力电池进行检测分类，以进行梯次利用或再生利用，并将满足梯次利用的电池交付至不同层次的梯次利用企业[8]，使其由高层次到低层次循环流动，最大化其再利用价值。将完全不满足最低层次梯次利用的电池交付至电池材料回收企业进行再生利用。将毫无利用价值的电池交废物回收处理企业进行无害化处理，最大化减轻对环境的污染。

共建共享型回收网络(如图1所示)，可减少回收机构的重复建设，节约建设成本。同时，回收处理中心与各电池生产企业、梯次利用企业可以更好地开展合作，共同开展废旧动力电池回收技术的研究；引进智能机器人，提高检测、评估及拆解的自动化水平。将回收处理、梯次利用中的技术瓶颈实时反馈，以使各动力电池生产企业在生产设计时就能充分考虑到回收再利用时拆解、检测、重组各环节的安全性和一致性，不断完善动力电池的结构、连接方式和关键技术，实现绿色设计和标准化设计。通过回收处理中心集中回收、拆解，统一协调、调配，实现合理的动力电池梯次利用及再生利用。

图1 共享型回收网络

建立共享型的回收体系，需要信息技术的有效支撑。借助物联网、大数据等信息化手段，建立完善的信息化交流平台，实现回收信息的共享，最大化实现信息对称[9]。各回收服务网点在满足本地区动力电池回收需求的基础上，做好回收信息的统计，实时反馈本地区动力电池的回收数量。电动汽车制造商及梯次利用等企业应依托回收服务网点及信息平台加强对本地区废旧动力电池的跟踪，保证各环节主体能够对动力电池的回收利用情况进行监测和管理[10]，全面对接全国的中心服务站点，建立共享的回收管理系统网络。

4 结束语

在循环经济理念下对动力电池实行监测，并按照逆向物流的运作模式进行回收利用是实现经济社会可持续发展的有效途径。联合产业链上相关企业共同开展动力电池的回收利用，跨区域、跨行业、跨企业合作，建立有效的合作机制，以集中回收退役动力电池，形成规模效益，突破技术壁垒，实现动力电池的标准化、通用化，以进一步推广动力电池租赁等车电分离模式，实现动力电池的统一管理和有序回收。创新关键技术，在全国建立共享型的回收体系，共享共用回收渠道资源，可以有效解决重复建设的弊端，加快节约型社会建设的步伐。