车用动力电池梯次利用GB/T 34015系列标准解读

王彩娟,朱相欢,秦剑峰,陈 波

(1.中华人民共和国吴江海关,江苏 苏州 215200; 2.苏州市吴江区检验检测中心,江苏 苏州 215200)

目前,欧洲、美国和日本等发达国家没有专门针对新能源汽车动力电池回收利用的法律法规,但在废旧电池的整体回收方面有相对完善的法律法规[1]。

2020年12月10日,欧盟委员会发布了新电池法规提案2020/353(COD),定于2022年1月1日起实施,逐步替代现行电池指令(2006/66/EC),除部分条款外,现行电池指令将从2023年7月1日起失效。法律等级也将由“指令”变为“法规”,将更大程度地确保投放欧盟市场的所有电池在整个生命周期中可持续、高性能、高安全,这也体现在对废旧电池的收集、处理和回收上。新法规规定了便携式废旧电池收集率的要求:到2023年12月31日,45%;到2025年12月31日,65%;到2030年12月31日,70%。针对废旧电池的回收利用,美国主要从联、邦、州等3个层级立法,形成了一套完善的电池回收管理法律制度体系,立法主要针对镉镍电池、小型密封铅酸电池、含汞电池以及其他所有类型的电池[1]。日本汽车回收利用法中规定,报废汽车回收拆解企业有义务拆卸电池,并已形成以《循环型社会形成推进法》和《资源有效利用促进法》为基本框架的法律体系。这些法律,涵盖了产品的生产、消费、使用、回收和处置等各个阶段[1]。

在政策扶持和市场需求的影响下,近10年,我国新能源汽车行业发展迅猛。但同时由于锂离子动力电池的使用寿命有限,早期投入使用的新能源汽车动力电池将陆续进入“报废期”。我国新能源汽车用动力电池的第一次"退役潮"即将到来。我国已于2016年发布《生产者责任延伸制度推行方案》[2],要求建立电动汽车动力电池回收利用体系。我国车用动力电池回收利用系列标准GB/T 34015《车用动力电池回收利用梯次利用》[3-6],涵盖了电池余能检测、拆卸要求、梯次利用要求、产品标识、利用设计指南和剩余寿命评估等多个标准,其中部分标准已陆续发布。

本文作者对已发布的4个GB/T 34015标准进行解读,以帮助相关企业及时了解车用动力电池回收梯次利用对回收对象、设施、人员、场地和产品标识等方面的要求,以便相关企业为后续车用动力电池回收利用做好准备。

1 我国动力电池回收利用的要求

1.1 政策法规

自2018年以来,动力电池回收利用规范性政策法规的颁布实施进入快车道,如表1所示。2020年出台的规范性政策,针对原有规范性政策进行了补充,根据产业发展现状,完善了梯次利用管理等相关内容;另一方面,对原有规范性政策进行了修订和细化,使规范要求能够响应产业规范化发展的需要,促进回收企业进行规范化建设及运营[7]。

表1 2018年以来我国动力电池回收利用相关政策法规[7]Table 1 Policies and regulations related to power battery recycling in China since 2018[7]

续表1

1.2 标准

目前,我国车用电池回收国家标准,按再生利用、管理规范和梯次利用,可分为3大标准系列[8]。

GB/T 33598《车用动力电池回收利用再生利用》系列标准,分为4个部分:第1部分——拆解规范,第2部分——材料回收要求,第3部分——放电技术规范,第4部分——回收处理报告编制规范。

GB/T 38698《车用动力电池回收利用管理规范》系列标准,分为4个部分:第1部分——包装运输,第2部分——回收服务网点建议,第3部分——装卸搬运,第4部分——存储。

GB/T 34015《车用动力电池回收利用梯次利用》系列标准,分为6个部分:第1部分——余能检测,第2部分——拆卸要求,第3部分——梯次利用要求,第4部分——梯次利用产品标识,第5部分——可梯次利用设计指南,第6部分——剩余寿命评估规范。

GB/T 34015前4个部分的标准都已发布,各标准的制订目的、发布和实施时间如表2所示。

表2 GB/T 34015梯次利用系列标准Table 2 The series standard GB/T 34015 of echelon use

2 标准解读

2.1 GB/T 34015—2017和GB/T 34015.2—2020

GB/T 34015—2017规定参照GB/T 31486—2015《电动汽车动力蓄电池电性能及试验方法》[9],分别进行单体和模块电池室温、低温和高温放电容量测试,实现对车用废旧锂离子动力电池和金属氢化物镍动力电池单体、模块的余能检测(详见表3)。GB/T 34015—2017没有规定具体的回收流程,而是规定了需要回收的单体或模块电池的剩余容量测试方法,是梯次利用前期样品的筛选标准。

表3 标准GB/T 34015—2017测试的要求Table 3 Test requirements for standard GB/T 34015—2017

GB/T 34015.2—2020为电池样品拆解规范,规定了电池包或模块拆卸过程中场地、设施、人员及作业要求(详见表4)等。拆解规范实际上就是电池进入回收流程的“样品制备”标准。

表4 标准GB/T 34015.2—2020的要求Table 4 Requirements for standard GB/T 34015.2—2020

废旧动力电池拆解的作业程序应严格遵循安全、环保和资源循环利用三原则。动力电池属带电设备,易起火爆炸;动力电池包组属重物,拆解过程需要进行切割。这些特点,使得拆解过程存在一定的危险性,因此,拆解的作业程序应遵循安全原则。动力电池中含有重金属、冷却液和电解液等有毒有害的有机物质,处理不慎就会造成环境污染,因此,拆解的作业程序应遵循环保原则。废旧动力电池中含有大量有价金属元素,经物理拆解,再经化学回收,可进行再生利用,因此,拆解的作业程序应遵循资源循环利用原则[10]。

2.2 GB/T 34015.3—2021

标准GB/T 34015—2017和GB/T 34015.2—2020,均是梯次利用产品材料准备阶段的要求,未延展至梯次利用实际操作层面。GB/T 34015.3—2021则是在这两个标准的基础上,规定了车用动力电池梯次利用实际操作的要求,包括总体要求、外观及性能要求和梯次利用产品一般要求,适用于退役车用锂离子动力电池单体、模块和电池包或系统的梯次利用,退役车用镍氢动力电池单体、模块和电池包或系统的梯次利用参照执行。

总体要求即对产品生产“前、中、后”全生命周期的要求:一般要求为产品生产前的信息获得和生产后的管理要求,特别提出梯次利用产品生产企业应承担梯次利用产品的售后、回收等相关责任;梯次利用产品报废后,应交由符合国家法律法规要求的再生利用企业进行回收处理,不应随意丢弃处理。企业要求规定,梯次利用产品生产企业必须对被利用电池充分溯源,并进行有效评估。基本信息检查与登记要求为电池原有生产信息、使用信息和基本参数的登记要求。

外观及性能要求为进入梯次利用后的电池相关性能要求,包括外观要求、余能要求、循环寿命要求、安全性要求和其他性能要求等。

梯次利用产品要求是对梯次利用产品成品的出厂要求,包括梯次利用产品标识标签、包装及应符合相关法律法规的要求。梯次利用产品标识标准GB/T 34015.4—2021已经与GB/T 34015.3—2021同时发布。

2.3 GB/T 34015.4—2021

该标准适用于对退役车用动力电池的梯次利用产品进行标识。规定了车用动力电池回收利用中梯次利用产品标识的标识构成、标志要求、标示位置、标示方式及标示要求。

标准规定标识构成应至少包含以下7项内容:①符合标准GB/T 34015.4—2021中4.2规定的梯次利用产品标志;②产品中文名称;③梯次利用生产企业名称或注册商标;④梯次利用产品生产日期;⑤梯次利用产品规格型号;⑥梯次利用产品执行标准;⑦符合GB/T 34014—2017《汽车动力蓄电池编码规则》[11]要求的梯次利用产品编码。

此外,梯次利用产品标志由等边三角形回收符号和电池标志构成。梯次利用产品应在产品表面易于读取的部位及产品外包装、使用说明书和广告宣传材料上的可见位置,标示梯次利用产品标识。由于产品尺寸或结构等原因,无法在产品表面标示标识的,可仅标示梯次利用产品标志和梯次利用产品编码。受产品功能、外观设计等影响,无法在明显部位标示标志的,应在企业公开的产品技术文件中予以说明。

GB/T 34015.3—2021和GB/T 34015.4—2021的发布,为我国车用动力电池梯次利用回收产品的生产和销售提供了标准化依据。结合其他相关标准的不断出台,预示着我国车用动力电池回收利用已步入全流程标准化管理阶段。

3 面临的挑战

虽然动力电池回收利用潜力很大,但在电池拆解不便、电池健康度残值评估复杂及回收经济效益较低的背景下,动力电池回收市场的形成仍面临不少挑战:

动力电池标准化生产难度大,不同车企、不同车型的动力电池车载环境不同,对动力电池的外观形状、内部化学材料和外壳材质等要求都有较大差异,增加了回收利用工作的难度,使得后期无法进行规模化的电池拆解,增加了回收成本。同时,拆解动力电池可能会造成较大的人身伤害和环境危害,拆解不当或电池设计缺陷,都可能导致电池发生内部或外部短路,出现升温、漏液,甚至起火、爆炸。

动力电池回收循环体系尚不完善,回收技术水平还需不断提升。目前动力电池回收技术大多还处于初始废物处理阶段,回收设备装置也正处于开发研制环节,电池回收行业尚未建立“生产→回收→再生产”的循环回收体系。

目前动力电池回收面临较多困境,回收水平低、安全风险高,导致回收成本上升,利润空间有限,企业投资意愿不强。此外,回收需要经过电能检测、拆解、粉碎和萃取等多个环节,每个环节都需要专业的设备和人员,如果没有成熟的技术和较大的市场规模,回收企业将会入不敷出。

4 结论

GB/T 34015—2017系列4个标准的发布实施,将使我国退役动力电池回收利用初步实现有章可循。4个标准循序渐进,指导企业对退役电池的剩余容量进行判断后,提供了安全高效地将电池从电动汽车移除、分类的方法,之后进一步指导企业,对退役电池开展可梯次利用性的判断,同时,要求企业规范梯次利用产品的标识,保障消费者的知情权。为车用动力电池梯次利用提供了层层递进的技术指导。

车用动力电池梯次利用对相关企业来说是机遇,更是挑战。企业建设时,应未雨绸缪,预先按照电池梯次利用回收标准规定的场地、设备、人员、作业及存储等技术要求来进行。同时,车用动力电池的能量密度高于便携设备用电池,在梯次回收利用过程中需重点关注安全性能,保证回收利用阶段的生产安全。应特别注意,国标规定,车用动力电池梯次利用生产企业对所生产的产品,在全生命周期内都须承担生产、售后、回收等相关责任。