加快我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用的建議

趙世佳，徐楠，喬英俊，楊波

（1. 中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，北京100048；2. 中國(guó)工程院戰(zhàn)略咨詢(xún)中心，北京100088）

一、前言

為了保障國(guó)家能源安全、緩解燃油供應(yīng)矛盾、減少尾氣排放、改善大氣環(huán)境的需要，我國(guó)提出了大力發(fā)展新能源汽車(chē)的國(guó)家戰(zhàn)略[1]。近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，2016年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)量77.7萬(wàn)輛，累計(jì)推廣超過(guò)170萬(wàn)輛以上，占全球新能源汽車(chē)市場(chǎng)保有量的50%以上，處于全球領(lǐng)先地位。新能源汽車(chē)的快速發(fā)展也帶來(lái)一些新的問(wèn)題，據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年動(dòng)力電池報(bào)廢量將超過(guò)2.48×105t，約是2016年報(bào)廢量的20倍，我國(guó)動(dòng)力電池將迎來(lái)“報(bào)廢潮”，由此引發(fā)的資源和環(huán)境問(wèn)題將日益顯現(xiàn)。首先，制造動(dòng)力電池所需要的鎳、鈷、鋰等元素在全球范圍內(nèi)含量較少，并且開(kāi)采難度大；此外，廢舊動(dòng)力電池成分復(fù)雜，隨意丟棄將對(duì)環(huán)境造成重大危害，威脅人類(lèi)健康[2]。提高電池全生命周期使用價(jià)值，切實(shí)做好廢舊電池回收利用和報(bào)廢，避免動(dòng)力電池產(chǎn)生的“二次污染”成為新能源汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中的重要議題。推進(jìn)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用，不僅有利于節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境和社會(huì)安全，而且契合我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，對(duì)我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)都具有重要意義。

二、多國(guó)布局新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用領(lǐng)域

（一）美國(guó)：建立健全的動(dòng)力電池回收利用法律框架

美國(guó)從聯(lián)邦、州級(jí)和地方三個(gè)層面建立了健全的動(dòng)力電池回收利用法律法規(guī)框架。在聯(lián)邦層面，一方面借助許可證來(lái)實(shí)施對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)和廢舊電池回收企業(yè)的監(jiān)管；另一方面利用《含汞和可充電電池管理法案》對(duì)廢舊電池生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)予以規(guī)范。在州級(jí)層面，大部分州都采用美國(guó)國(guó)際電池協(xié)會(huì)提議的電池回收法規(guī)，并且通過(guò)價(jià)格機(jī)制引導(dǎo)零售商、消費(fèi)者等參與廢舊電池回收工作，如紐約州制定的《紐約州回收法》、加利福尼亞州制定的《可充電電池回收與再利用法案》都強(qiáng)制要求可充電電池的零售商應(yīng)當(dāng)無(wú)償回收消費(fèi)者的廢舊可充電電池。在地方層面，美國(guó)大部分市政府制定了動(dòng)力電池回收利用法規(guī)，以減輕廢舊電池對(duì)環(huán)境的危害。美國(guó)國(guó)際電池協(xié)會(huì)頒布了《電池產(chǎn)品管理法》，創(chuàng)設(shè)了電池回收押金制度，鼓勵(lì)消費(fèi)者收集提交廢舊電池。與此同時(shí)，美國(guó)積極開(kāi)展動(dòng)力電池梯次利用和回收技術(shù)及工藝的研究，并進(jìn)行了針對(duì)車(chē)用動(dòng)力電池的梯級(jí)利用和系統(tǒng)性研究，包括動(dòng)力電池回收經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估、提升回收技術(shù)等，如圖1所示。

（二）德國(guó)：構(gòu)建完善的動(dòng)力電池回收利用體系

德國(guó)在動(dòng)力電池回收的法律制度、責(zé)任劃分和技術(shù)路徑方面取得了顯著的成績(jī)。根據(jù)歐盟《廢棄物框架指令》《電池回收指令》《報(bào)廢汽車(chē)指令》，德國(guó)制定了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)法》《電池回收法案》《報(bào)廢汽車(chē)回收法案》，在相關(guān)法律框架的約束下，廢舊動(dòng)力電池回收體系在各個(gè)環(huán)節(jié)都有明確分工，產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、回收者均有相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)。此外，德國(guó)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，大眾、寶馬汽車(chē)等新能源汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)積極開(kāi)展廢舊動(dòng)力電池回收利用工作，寶馬汽車(chē)公司與電力公司擬建立利用峰谷電機(jī)制將廢舊電池用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。為了深入分析動(dòng)力電池不同回收技術(shù)的利用效果，德國(guó)環(huán)保部資助了利用火法冶金和濕法冶金回收技術(shù)的示范項(xiàng)目，如圖2所示。

（三）日本：全球領(lǐng)先的動(dòng)力電池回收利用技術(shù)

圖1 美國(guó)動(dòng)力電池回收體系

日本受原材料資源貧乏的影響，在回收處理廢棄動(dòng)力電池方面全球領(lǐng)先。日本從1994年開(kāi)始推行動(dòng)力電池回收計(jì)劃，建立了“動(dòng)力電池生產(chǎn)—銷(xiāo)售—回收—再生處理”的回收利用體系。為了規(guī)范報(bào)廢汽車(chē)動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，日本從基本法、綜合性法律、專(zhuān)門(mén)法三個(gè)層級(jí)出臺(tái)了相應(yīng)的法律法規(guī)，規(guī)定新能源汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)有義務(wù)承擔(dān)動(dòng)力電池的回收利用和處理，并且激勵(lì)各大汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)重視汽車(chē)動(dòng)力電池回收技術(shù)的研究。豐田、日產(chǎn)、三菱等汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)積極投入到動(dòng)力電池回收再利用研發(fā)領(lǐng)域，日本自然災(zāi)害頻發(fā)使其更容易接受和普及應(yīng)急電源，在汽車(chē)企業(yè)的推動(dòng)下，使用退役的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池作為應(yīng)急電源的家庭和企業(yè)越來(lái)越多。日本以生產(chǎn)企業(yè)為核心的動(dòng)力電池回收再利用模式，促進(jìn)了新能源汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)回收的重視，進(jìn)而推動(dòng)企業(yè)從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行原始創(chuàng)新，提高了回收利用率，如圖3所示。

三、我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用存在的問(wèn)題

（一）動(dòng)力電池回收利用頂層設(shè)計(jì)及法律法規(guī)尚不完善

首先，具有針對(duì)性、系統(tǒng)性的動(dòng)力電池回收利用發(fā)展規(guī)劃及頂層設(shè)計(jì)尚未出臺(tái)，制約了相關(guān)企業(yè)開(kāi)展技術(shù)研發(fā)，阻礙了廢舊動(dòng)力電池有效的梯次利用。其次，我國(guó)還沒(méi)有針對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用的專(zhuān)門(mén)立法，并且缺乏回收利用企業(yè)準(zhǔn)入條件和管理辦法，現(xiàn)有的一些動(dòng)力電池回收作坊，發(fā)展模式粗放、技術(shù)工藝落后、環(huán)保意識(shí)薄弱，限制了報(bào)廢動(dòng)力電池回收利用的可持續(xù)健康發(fā)展[3]。最后，動(dòng)力電池還未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，電池的形狀、內(nèi)芯構(gòu)成形式及外殼材料等均不相同，這給回收利用帶來(lái)了巨大的難度，也對(duì)企業(yè)工業(yè)化發(fā)展帶來(lái)一定的阻礙。

（二）我國(guó)尚未建立動(dòng)力電池回收利用體系

目前，我國(guó)動(dòng)力電池回收利用體系仍不健全，缺乏動(dòng)力電池回收、運(yùn)輸、拆解和綜合利用等環(huán)節(jié)的管理制度，導(dǎo)致廢舊電池回收行業(yè)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，回收過(guò)程環(huán)境污染和資源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，給行業(yè)發(fā)展帶來(lái)不利影響[4]。此外，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護(hù)部、商務(wù)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等五部委聯(lián)合發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策（2015年版）》雖然明確了電動(dòng)汽車(chē)及動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)是動(dòng)力電池回收利用的責(zé)任主體，但卻未能得到有效的落實(shí)，使整個(gè)回收利用體系基本處于無(wú)序自流的狀態(tài)，造成我國(guó)廢舊動(dòng)力電池回收率低，利用處置率不高，總體資源浪費(fèi)嚴(yán)重，鋰、鈷、鎳等原材料緊缺加劇了價(jià)格上漲，環(huán)境污染日益加劇。

圖2 德國(guó)動(dòng)力電池回收體系

圖3 日本動(dòng)力電池回收體系

（三）動(dòng)力電池回收技術(shù)和工藝水平有待提高

一方面，國(guó)內(nèi)針對(duì)動(dòng)力電池的回收工藝路線還處于探索階段，以循環(huán)制造為目標(biāo)的回收技術(shù)還未開(kāi)展[5]；另一方面，國(guó)內(nèi)對(duì)動(dòng)力電池回收處理普遍停留在廢物處理階段，資源回收再利用及對(duì)鋰離子電池循環(huán)再制造技術(shù)的研究尚未開(kāi)展，對(duì)鋰離子電池回收所涉及的生產(chǎn)安全和環(huán)境問(wèn)題沒(méi)有具體的措施和裝備保證[6]。

（四）動(dòng)力電池回收利用盈利難

首先，對(duì)于退役的動(dòng)力電池往往因?yàn)闆](méi)有梯級(jí)利用渠道，直接當(dāng)作報(bào)廢電池處理，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益的大量流失。其次，動(dòng)力電池回收需要經(jīng)過(guò)放電、拆解、粉碎、提取等多個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)備和人力成本投入較大，在沒(méi)有形成規(guī)模效應(yīng)的情景下，企業(yè)很難盈利。最后，不同汽車(chē)企業(yè)的動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)差異較大、材料體系不同，使回收難度增加、回收成本上漲。

四、我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用建議

鑒于前期推廣應(yīng)用的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池報(bào)廢在即，而退役的動(dòng)力電池仍保持80%左右的初始能量，有效地回收新能源汽車(chē)動(dòng)力電池，對(duì)于資源集約、環(huán)境保護(hù)、提高動(dòng)力電池全生命周期的使用價(jià)值都具有重大意義。

（一）加快動(dòng)力電池回收利用頂層設(shè)計(jì)及法律法規(guī)制定

一是在動(dòng)力電池回收利用的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面做好頂層設(shè)計(jì)和前瞻布局，統(tǒng)籌部署有針對(duì)性的動(dòng)力電池回收利用示范應(yīng)用。二是制定廢舊動(dòng)力電池回收、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等法律法規(guī)，并對(duì)動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、連接方式、工藝技術(shù)、集成安裝的標(biāo)準(zhǔn)化做系統(tǒng)梳理和規(guī)定，確保動(dòng)力電池在拆解、檢測(cè)環(huán)節(jié)的一致性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，積極引導(dǎo)行業(yè)相關(guān)企業(yè)參與標(biāo)準(zhǔn)制定。三是進(jìn)一步落實(shí)動(dòng)力電池編碼制度及可追溯體系，保證動(dòng)力電池全生命周期的信息記錄，提高監(jiān)測(cè)評(píng)估的準(zhǔn)確性和便利性，規(guī)范和引導(dǎo)動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、有序化發(fā)展。

（二）構(gòu)建動(dòng)力電池回收利用管理體系

充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化手段，構(gòu)建規(guī)?；?、高效化、可追溯的廢舊動(dòng)力電池回收利用管理體系，管理體系主要包含整車(chē)企業(yè)、新能源汽車(chē)銷(xiāo)售企業(yè)、消費(fèi)者、動(dòng)力電池回收企業(yè)、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)等。積極落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)在銷(xiāo)售新能源汽車(chē)時(shí)要對(duì)電池的回收利用負(fù)責(zé)。通過(guò)押金制度和開(kāi)展宣傳教育，提高消費(fèi)者對(duì)廢舊電池的回收意識(shí)，積極引導(dǎo)其參與動(dòng)力電池回收工作。動(dòng)力電池回收遵照有限梯級(jí)利用的原則，依托動(dòng)力電池健康狀況評(píng)估技術(shù)，盡力回收動(dòng)力電池的剩余價(jià)值，同時(shí)回收具有較高提取價(jià)值的元素，進(jìn)而形成動(dòng)力電池的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈、資源的最大化利用及對(duì)環(huán)境的最低污染。

（三）加大動(dòng)力電池回收利用技術(shù)研發(fā)

一是開(kāi)發(fā)動(dòng)力電池單體、動(dòng)力電池模組、動(dòng)力電池包的自動(dòng)化拆解技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低損耗、低投入、高效率、智能化拆解，提高對(duì)于銅、鐵、鋁等低值金屬的物理回收率。研發(fā)動(dòng)力電池單體、動(dòng)力電池模組、動(dòng)力電池包的自動(dòng)化拆解設(shè)備。二是開(kāi)發(fā)正極、負(fù)極材料的回收技術(shù)，大幅提升鎳、鈷、錳、石墨等的回收率，開(kāi)展鎳、鈷、錳等高價(jià)值化學(xué)材料的定向循環(huán)技術(shù)，形成可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。三是開(kāi)展鋰離子電池的循環(huán)技術(shù)研究，為鋰離子電池生產(chǎn)提供安全和環(huán)保方面的工藝措施和裝備保證。四是建立準(zhǔn)確度高、應(yīng)用范圍廣的動(dòng)力電池健康狀態(tài)評(píng)估技術(shù)，對(duì)動(dòng)力電池壽命進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估。

（四）推動(dòng)動(dòng)力電池回收利用商業(yè)化發(fā)展

一是制定動(dòng)力電池回收利用的激勵(lì)實(shí)施細(xì)則，建立明確的賞罰機(jī)制，建議對(duì)動(dòng)力電池回收企業(yè)按照電池套數(shù)、容量等方式進(jìn)行前期補(bǔ)貼，稅收優(yōu)惠，保證回收企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。二是開(kāi)展動(dòng)力電池回收利用的效益評(píng)估，開(kāi)展動(dòng)力電池成組集成技術(shù)成本分析，以及再利用場(chǎng)景的經(jīng)濟(jì)效益分析和社會(huì)效益分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新商業(yè)模式試點(diǎn)示范，對(duì)具有價(jià)值的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式進(jìn)行推廣。三是積極探索動(dòng)力電池梯級(jí)利用場(chǎng)景和潛在市場(chǎng)，包括儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)的削峰填谷、偏遠(yuǎn)地區(qū)分布式供電、通信基站后備電源及家庭電源調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。四是拓展動(dòng)力電池回收利用渠道，開(kāi)展“互聯(lián)網(wǎng)+動(dòng)力電池回收”、O2O、APP、微信等多種形式的共享共用模式，充分挖掘廢舊動(dòng)力電池回收利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)資源的集約化利用。

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