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國際客車展獲悉,隨著新能源汽車在世界范圍內的大規模普及,一方面新車使用的動力電池貴金屬材料資源需求日益增大,導致過去幾年鎳、鈷、鋰等礦產資源價格出現了大幅波動,對產業的健康發展產生了不良影響;另一方面存量新能源汽車正在陸續退役,如何利用高新技術確保退役電池在回收利用環節達到環保、安全和高值化應用,已成為世界新能源產業關注的焦點。
新能源汽車及電池行業現狀
當前,中國新能源汽車已經達到全球領先水平。我國新能源汽車產業的發展自2000年左右開始,在國家政策引導、地方政府鼓勵、產業資本推動和全行業同仁的不懈努力下,經過20余年的發展,不僅開發出了完全自主知識產權的新能源汽車,滿足了中國消費者各類低碳出行的需求,也正在為世界人民提供性能可靠、功能豐富的新能源汽車產品,甚至中國的新能源汽車技術已經可以對海外進行系統化輸出,并在世界范圍內落地生根。今年1—7月,全球新能源汽車共銷售935萬輛,其中中國本土銷售538萬輛,中國品牌出口超過160萬輛。加上中國品牌新能源汽車陸續在歐洲、東南亞等國家和地區投產,中國對世界新能源汽車產業的貢獻率超過60%。同時,我國已掌握了新能源汽車三大關鍵部件(電控、電機和電池)的大部分核心技術。
電池及其材料成為影響新能源汽車產業健康可持續發展的核心要素。隨著新能源汽車在世界范圍內的大規模推廣,新能源汽車動力電池的配套規模也在不斷擴大,動力電池所需的鎳、鈷、鋰等新能源戰略金屬成為資本市場的炒作對象。以碳酸鋰為例,從2021年3月的3.5萬元/噸,一直連續上漲到2022年11月的60萬元/噸,導致了各類電池和電池材料企業庫存增加,各類礦產資源的價格上漲,甚至引發了很多中間商、貿易商囤貨居奇,加大了電池及其材料產品,甚至退役電池的囤積。而從2023年年初開始又出現了一輪價格暴跌,當前的碳酸鋰價格已經低于8萬元/噸。電池材料價格的大幅波動,對新能源汽車這種新興產業的發展帶來了很大影響。當前新能源汽車行業正在進行大規模電池和電池材料的庫存出清,一方面對那些投機炒作的商家起到了約束和警示作用,但同時也讓很多新進入電池回收行業的實業投資者或電池創新型企業陷入了經營困境,讓對新能源電池行業有投資意愿的企業家猶豫不決,甚至望而卻步。總體來說,電池及其材料的價格和供應穩定是新能源汽車行業健康可持續發展的關鍵。
中國在新能源汽車電池回收行業領先一步,但距離全面引領任重道遠。
在工信部和相關部門的大力推動下,中國新能源汽車電池回收利用已經建立了相對完善的政策體系,工信部高度重視動力蓄電池回收利用工作,會同有關部門加快構建管理制度,推動回收利用體系建設。特別是在無國外經驗借鑒的前提下,研究制定了包括《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規定》《新能源汽車動力蓄電池回收服務網點建設和運營指南》等適合我國國情的動力蓄電池回收利用管理的“四梁八柱”政策體系,率先建立全球首個動力蓄電池回收利用溯源平臺,實現全生命周期管理,為全球提供新能源汽車動力蓄電池回收利用管理的“中國方案”。目前,全國已經有156家企業進入《新能源汽車廢舊動力電池綜合利用行業規范條件》審核通過的梯次或再生利用白名單,成為當前新能源公交車、新能源出租車、大型出行公司和大型整車企業處置退役新能源車輛電池回收的核心單位。
但是,由于當前新電池的庫存高企,市場價格很低,導致新能源汽車退役電池有價無市,大量應用場景直接不用梯次利用電池。另外,由于碳酸鋰等電池核心材料的價格低迷,報廢電池梯次和再生利用企業都處于虧損邊緣,全國大量再生利用企業都處于半停滯狀態。
另外,隨著全球新能源汽車保有量迅速增長,歐美、韓日等國家和地區也在電池回收利用領域出臺政策并積極投入技術力量,且有意在此領域限制我國新能源汽車企業的出海發展。2023年8月,《歐盟電池與廢電池法規》正式生效,意味著所有在歐盟市場上投入使用的電池將受到全生命周期的管理。新法規設定了電池回收目標,要求電池生產商承擔回收責任。到2025年,動力電池回收率需達到70%;到2030年,所有電池回收率均需達到70%。同時,法規還規定了電池生產商需在歐盟境內建立回收體系,確保電池能夠得到妥善處理;美國政府撥款1400萬美元設立1000個電池回收點,減少對進口國原材料的依賴。
新能源汽車電池回收現狀及面臨的技術瓶頸
新能源汽車電池回收利用產業化體系基本健全。目前,我國已經建立了較完整的動力電池回收體系,包括電池包拆解、梯次利用、電池和極片破碎、黑粉篩分、濕法回收金屬元素、前驅體及電池材料再生生產等。在梯次利用領域,已經開拓了在低速電動三輪車、電動叉車、家庭儲能電源等應用場景;在再生利用領域,通過電池包拆解、物理破碎、濕法冶金等形成了較多成果和產業化。
新能源汽車電池回收技術突破不斷取得新進展。在梯次利用領域,很多企業正在進行整包梯次儲能的產品開發和應用示范、工商儲能電站的產品開發、多種儲能系統的集成開發與應用等,在梯次利用技術上也將融合大數據、機器學習、電池自動檢測及快速分選、多特征快速提取與估計、剩余壽命快速預測、新型儲能變換器等新興技術,進入發展快車道;在再生利用領域,龍頭企業正在進行電池包無損拆解技術、帶電破碎技術、電芯深度放電和殘余能量回收技術、電芯精細化拆解技術、短流程濕法回收技術、濕法合成電極材料技術、電極材料直接修復技術等技術攻關,并正在形成一些成果和初步產業化。
中國新能源汽車電池回收技術領先世界亟需攻克眾多難題。雖然我們在產業化和應用領域取得了一些成果,但在電池回收的技術深度上并沒有取得足夠的領先,仍需在新技術應用及原理創新上投入較大力度。
比如,在環保方面,我國目前的濕法冶金回收工藝雖然成熟,但大量使用高濃度無機酸和高危化學品進行溶解、萃取、除雜等工藝,容易造成廢水廢氣等污染和較高環保處置成本;在傳統機械破碎環節,也會造成電解液的無組織揮發和氟的污染,產生大量廢氣對人體和環境造成嚴重影響;在安全防護方面,廢電池回收利用涉及的多個環節如電池包儲存和拆解、梯次利用、帶電破碎、濕法回收均涉及起火爆炸等安全問題,每年均有企業發生火災,需要全行業引起足夠的安全防護意識;在電池高值金屬的回收率方面,雖然我國技術布局早,具備先發優勢,個別龍頭企業采用濕法冶金法可從動力電池里回收出95%以上的鋰和98%以上的鎳鈷錳。但國外的回收利用技術研發勢頭正盛,比如德國科研團隊最新研究成果《InnoRec過程:基于相同原料的三種主流廢鋰離子電池回收路線比較研究》顯示,在熱熔冶金路線中,鈷的回收率超過98%,鎳的回收率超過99%,且具有明顯的環保優勢。因此,我國在電池回收產業仍需引入較多的新質生產力。
推動中國新能源汽車電池回收領先全球發展的建議
過去10年,全球新能源汽車取得高速發展,我國新能源汽車一直在全球穩居首位,但也面臨國內的“內卷戰”及國外的“圍堵戰”等多重挑戰,對新能源汽車退役電池的合理合規回收是我國在做好整體推廣新能源汽車產業最為重要的環節之一,對于推動我國新能源汽車電池回收領先全球發展,提出以下建議:
第一,出臺政策引導電池回收企業加大科技研發投入。應加大對廢舊電池回收利用先進技術研發的支持力度,鼓勵回收產業鏈企業加大研發投入,積極突破回收利用各環節瓶頸技術,提高電池回收利用效率。同時,設立專項資金政策支持技術和產業化推廣,鼓勵采用先進的拆解、分離和提純技術,降低資源浪費和環境污染。
第二,推廣基于整車企業的產品循環技術體系并給予獎勵。整車企業承擔回收的主體責任,如何推動整車企業積極貫徹全生命周期管理理念,激發履行責任的積極性,是當下亟需解決的問題。有關部門需要通過創新政策激勵機制,推廣基于整車企業的產品循環技術體系,從而提升廢舊汽車資源的綜合利用率。
第三,推動龍頭企業積極參與國際電池循環技術的產業化合作。新能源汽車產業的推廣需進一步堅定信心、各個環節都需要加快出海步伐、電池的循環利用更要把握好先發優勢,推動龍頭企業積極參與國際電池循環技術的產業化合作,力爭核心技術持續全球領先,并要密切關注全球市場動態和政策變化,及時響應國際市場的需求變化和政策導向,靈活調整發展策略。
第四,建立和強化人才培養培訓機制,推動汽車與材料行業人員融合和交流,加強國際合作交流。人才是任何時代、任何產業的關鍵資源。新能源汽車廢舊電池回收利用行業,還處于產業發展初期,人才體系并不完善,各類技術人才、產業人才、運營人才均處于短缺狀態,不足以支撐萬億級市場的發展,需要盡快建立和強化人才培養培訓機制,為產業發展持續輸入精英人才。圍繞電池回收領域,在電池應用端的汽車行業和電池供應端的材料行業,急需加強人才融合與交流。另外,為了我國新能源汽車在海外的可持續發展,要加強國際化人才的培養并應主動建立機制推動國際合作交流。
退役動力電池的回收是一項復雜的系統工程,需要政府、企業和社會各界的共同努力。廢舊鋰電池回收行業的良性發展對整個新能源汽車產業鏈影響深遠,作為廢舊電池回收利用技術先鋒企業,我們有責任也有義務推動回收產業成為綠色新質生產力的進程,為建設綠色創新、先進的新質生產力貢獻力量。
作者朱敏系華南理工大學原副校長、教授,廣東省先進儲能材料重點實驗室首席科學家;陶志軍系中國汽車工業咨詢委員會主任助理、高級工程師,廣東華菁新能源科技有限公司總經理
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