退役動力電池回收模式及轉(zhuǎn)運(yùn)包裝探討

何楊華　王文杰　郝皓　張科

摘 要：在能源危機(jī)與全球氣候變暖的壓力驅(qū)使下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來了爆發(fā)式增長，經(jīng)過使用的新能源汽車動力電池也迎來了退役潮。盡管退役電池已不能滿足新能源汽車?yán)^續(xù)使用的要求，但將其回收并梯次利用后仍有著相當(dāng)?shù)膬r值，在其他地方貢獻(xiàn)余熱。本文梳理了國內(nèi)外動力電池回收模式、運(yùn)輸相關(guān)規(guī)定、轉(zhuǎn)運(yùn)包裝情況。最后提出了一系列建議，希望能促進(jìn)動力電池回收產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，走向健全。

關(guān)鍵詞：退役動力電池 回收 轉(zhuǎn)運(yùn)包裝

1 背景

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新能源汽車近年來在政府和企業(yè)的不斷推動下發(fā)展迅猛，風(fēng)頭正盛。根據(jù)公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，全國新能源汽車的保有量已高達(dá)1310萬輛，占汽車總量的4.10%，扣除報廢和注銷量比2021年增加526萬輛，增長67.13%[1]。黨的二十大報告明確指出，加快發(fā)展綠色轉(zhuǎn)型，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必要環(huán)節(jié)。在此背景下，清潔低碳的新能源汽車市場會持續(xù)火爆。動力電池是新能源汽車的三大核心部件之一，其數(shù)量也隨著新能源汽車的火爆而發(fā)生井噴式增長，可以預(yù)見，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷火爆，此現(xiàn)象還將一直持續(xù)。一般情況下，動力電池的剩余容量低于初始值的80%就不再符合電動汽車的使用標(biāo)準(zhǔn)，需要退役了，而這個時間節(jié)點(diǎn)約為5～8年。按照這個時間節(jié)點(diǎn)，中國已經(jīng)迎來了新能源汽車動力電池更換和報廢的第一個高峰期。當(dāng)今世界，資源的回收再利用問題不斷引起各國的的重視，對于具有高價值屬性的退役動力電池更是愈發(fā)重視。

2 國內(nèi)外回收現(xiàn)狀

在廢舊舊電池回收方面，美國的法律體系較為完備，其相關(guān)的法律體系涵蓋了聯(lián)邦、州和地方的三個層次。在三個層次法律的相互補(bǔ)充、相互制約下，美國電池回收的法律體系逐步趨于完整。在聯(lián)邦層面上，聯(lián)邦政府通過發(fā)放許可證的方式來對電池制造商和廢舊電池回收商實(shí)行監(jiān)管。而在州一級，大多數(shù)州采納國際電池委員會（BCI）提出的有關(guān)電池回收方面法規(guī)并在價格機(jī)制的指導(dǎo)下，讓零售商和消費(fèi)者有序地參與舊電池的回收。例如，紐約州和加州制定的法律就要求消費(fèi)者的一次性可充電電池應(yīng)當(dāng)被這方面的零售商無償回收。在地方一級，大多數(shù)城市也都陸續(xù)頒布電池回收方面的相關(guān)法規(guī)，以便提升廢舊電池的回收率，進(jìn)而減少廢舊電池對環(huán)境造成一定程度的危害。

德國也非常重視動力電池的回收，在電池回收的法律法規(guī)和責(zé)任分工方面做了大量工作。法律、責(zé)任和義務(wù)的結(jié)合，構(gòu)成了當(dāng)前德國的動力電池回收體系。德國政府根據(jù)《報廢汽車指令》、《電池回收指令》等指令，制定了一套與之相關(guān)的回收法律，如《報廢汽車回收法》、《電池回收法》等，在這些法律的框架下，德國的廢舊電池回收行業(yè)有了明確的分工[2]，產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和回收者都具有一定的責(zé)任和義務(wù)。電池制造商需要向政府注冊，以生產(chǎn)或進(jìn)口電池，而下游分銷商則負(fù)責(zé)建立一個電池回收商網(wǎng)絡(luò)。與此同時，用戶也有義務(wù)將廢舊電池送回相應(yīng)的回收機(jī)構(gòu)。此外，德國在電池回收方面尤其重視 “生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度”并將其應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中。例如，寶馬公司致力于建立一個閉環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈來實(shí)現(xiàn)動力電池的價值鏈。通過對電池原材料的獲取、研發(fā)、生產(chǎn)、安裝，直至回收這一閉環(huán)過程的整合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)動力電池產(chǎn)業(yè)價值的最大化。

受原材料短缺的影響，日本在電池回收方面也有著諸多布置，在某些方面做到了全球領(lǐng)先。自上世紀(jì)90年代始，日本就開始電池回收的布置，形成了由電池生產(chǎn)商、電池零售商、汽車銷售商、消費(fèi)者所構(gòu)成的電池回收網(wǎng)絡(luò)。迄今為止，日本已然建立了一個服務(wù)公司網(wǎng)絡(luò)，主要由電池制造公司主導(dǎo)[3]，借助零售商、經(jīng)銷商和加油站免費(fèi)收集用戶的廢舊電池，然后交由專業(yè)的電池回收公司處置。相應(yīng)的，日本從基本法、綜合法、特別法三個層級出臺法律來為日本的電池回收行業(yè)保駕護(hù)航。同時，日本政府鼓勵汽車制造商投資在動力電池回收技術(shù)相關(guān)資源回收的研究。由于特殊的地理?xiàng)l件，日本的自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，這使得日本對應(yīng)急電源以及家庭儲能電池的需求巨大，進(jìn)而產(chǎn)生了許多“4 Energy”公司。該類型公司主要是致力于退役動力電池的梯次利用，生產(chǎn)二次利用的電池產(chǎn)品，延長電池的生命周期。

我國是世界最大的新能源汽車產(chǎn)銷國，有著相當(dāng)龐大的動力電池回收市場。近年來，全國各地相繼出臺了相應(yīng)的回收政策，明確了電池回收責(zé)任主體。對動力電池的回收、處理作出相應(yīng)規(guī)范。目前國家發(fā)布的回收政策有《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》等文件[4]。這為行業(yè)管理與回收監(jiān)管提供了依據(jù)。我國報廢動力電池的數(shù)量同動力電池消費(fèi)量一樣迅速增長，廢舊電池若不能恰當(dāng)?shù)幕厥仗幚頃o環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染并浪費(fèi)寶貴的資源。

動力電池回收行業(yè)對回收政策、回收模式、回收處理技術(shù)有著廣泛的研究和探討，但是對于廢舊動力電池的轉(zhuǎn)運(yùn)包裝，運(yùn)輸監(jiān)管等相關(guān)方面尚缺乏細(xì)致的研究。根據(jù)《聯(lián)合國關(guān)于危險貨物運(yùn)輸建議書規(guī)章范本》的規(guī)定，鋰電池是列明危險品被列為第9類危險品雜項(xiàng)，鋰電池最大的風(fēng)險在于極易燃燒和爆炸，短路、過充、泄露、破損、溫度失控等問題均會導(dǎo)致意外事故的發(fā)生。鋰電池產(chǎn)量的增長帶來運(yùn)輸量的快速增長，運(yùn)輸量的快速增長，由運(yùn)輸帶來的安全壓力也隨之而來。近年來，動力電池運(yùn)輸事故頻發(fā)，相繼發(fā)生2016年京港澳高速鋰電池運(yùn)輸事故、2020年浦東機(jī)場鋰電池運(yùn)輸事故、2021年上海外高橋鋰電池運(yùn)輸事故、2022年深圳龍崗區(qū)橫嶺服務(wù)區(qū)動力電池運(yùn)輸著火等事故。發(fā)生此類安全事故的重要原因便有運(yùn)輸監(jiān)管與包裝處理不到位，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不健全。由此可見，動力電池的運(yùn)輸安全與包裝安全等問題的妥善解決仍任重而道遠(yuǎn)。

3 運(yùn)輸相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 38698.1-2020《車用動力電池回收利用 管理規(guī)范 第1部分：包裝運(yùn)輸》[5]中，確定了回收動力蓄電池的分類的判定標(biāo)準(zhǔn)，采用不同的包裝與運(yùn)輸要求。目前，我國的鋰電池運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行制定。

國際上，與鋰電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)普遍遵循聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 規(guī)章范本》（TDG）。TDG是聯(lián)合國在20世紀(jì)50年代制定的一份法律文件，用于規(guī)范危險貨物的國際運(yùn)輸，是全球危險貨物運(yùn)輸立法的基本文件。對于鋰電池出口的包裝更是有著嚴(yán)格的規(guī)定：

1.包裝容器上是否印刷有清晰、牢固、正確的聯(lián)合國UN包裝標(biāo)記、批次及危險貨物標(biāo)志，標(biāo)記、標(biāo)志和包裝是否符合相關(guān)要求[6]。

2.包裝件外表應(yīng)清潔，不允許有殘留物、污染或滲漏[6]。

3.木箱、纖維板箱用釘緊固時應(yīng)釘實(shí)，釘尖要盤倒，釘尖、釘帽不得突出；箱體應(yīng)完好無損，打包帶緊箍箱體。瓦楞紙箱應(yīng)完好無損，封口應(yīng)平整牢固，打包帶緊箍箱體[6]。

4.各電池或電池組間、堆疊電池的上下層間應(yīng)有不導(dǎo)電材料分隔以防止互相接觸[6]。

5.電池應(yīng)有防短路的保護(hù)裝置[6]。

6.電池的電極不得支承其他疊加電池的質(zhì)量[6]。

7.國際規(guī)章中對鋰電池或鋰電池組包裝的特殊規(guī)定[6]。

由于《規(guī)章范本》中有關(guān)鋰電池運(yùn)輸技術(shù)要求部分，是由美國、法國等西方國家在2000年左右，根據(jù)3C產(chǎn)品的消費(fèi)類鋰電池的技術(shù)特點(diǎn)制定。但動力電池在安全特性、包裝要求、運(yùn)輸作業(yè)規(guī)范等方面，與消費(fèi)類鋰電池有著較大的差別，難以滿足動力電池運(yùn)輸安全的要求。所以對其相關(guān)規(guī)定的引用必須考慮實(shí)際情況與動力電池的區(qū)別。

聯(lián)合國《關(guān)于危險品運(yùn)輸?shù)慕ㄗh書 規(guī)章范本》是制訂其他危險品規(guī)范的依據(jù)。由于危險品采取的運(yùn)輸方式不同，應(yīng)采取的國際法則或規(guī)章也有所不同。例如，公路運(yùn)輸選擇歐洲陸運(yùn)協(xié)會（ADR）關(guān)于如何分類、包裝、貼標(biāo)簽和運(yùn)輸危險品的操作要求；海洋運(yùn)輸選擇《國際海運(yùn)危險貨物規(guī)則》（IMDG CODE）；航運(yùn)選擇國際民用航空組織ICAO–TI或國際航空運(yùn)輸協(xié)會的危險品規(guī)范[7]。

4 現(xiàn)有電池轉(zhuǎn)運(yùn)裝介紹

自從鋰電池的安全問題引起人們的注意，許多政府機(jī)構(gòu)和監(jiān)管委員會一直都致力于制定更為科學(xué)的規(guī)定。幾年前，國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA）發(fā)布了他們的鋰電池運(yùn)輸指南，并宣稱他們的指南將將根據(jù)需要進(jìn)行更新和擴(kuò)展。美國聯(lián)邦航空局也針對鋰電池的安全問題不斷采取措施。所有動力電池包裝的設(shè)計都必須能夠防止可能導(dǎo)致的火災(zāi)損壞。包裝的設(shè)計應(yīng)防止任何可能導(dǎo)致短路等問題的碰撞。防止電池在包裝內(nèi)移動至關(guān)重要。而且，考慮到裝卸的便攜性，包裝的要求可能還會因?yàn)檫\(yùn)輸方式、電池尺寸、運(yùn)輸數(shù)量的不同而不同。

當(dāng)前動力電池的運(yùn)輸包裝多以木制紙箱為主，如膠合板箱，瓦楞紙板等。膠合板箱由木頭和鋼材組合而成，堅固且重量輕，適用于重型電動汽車電池。瓦楞紙箱內(nèi)襯有合適的發(fā)泡聚丙烯泡沫，以防止動力電池在運(yùn)輸過程中發(fā)生碰撞。然后將它們堆疊并固定在托盤上。它們重量輕、體積小，可節(jié)省空間和運(yùn)費(fèi)。

歐洲的Reneos公司致力于為廢電池的包裝、運(yùn)輸和處理提供量身定制的解決方案。他們宣稱Reneos包裝是：專為使用過的、損壞的甚至是關(guān)鍵的電池而設(shè)計；經(jīng)過廣泛測試并兼容多種類型的EV電池；來自各種化學(xué)品的電池；具有不同幾何形狀或電池形狀的電池；

不同電池功率 （kWh） 的電池，為客戶的需求而量身提供解決方案。Thielmann也研發(fā)有電池安全箱旨在管理危險電池的處理，在其回收過程中對其進(jìn)行處理。此公司保險箱提供了一個穩(wěn)定安全的保護(hù)環(huán)境，從有缺陷和潛在危險的電池會自燃并釋放氣體這點(diǎn)出發(fā)，確保設(shè)計的包裝外不會形成火焰，外表面溫度不超過100℃;沒有碎片可以從包裝中逸出;并且始終保持包裝的結(jié)構(gòu)完整性。以其產(chǎn)品700&3000為例，其材料選不可燃、不導(dǎo)電和吸收性緩慢的材料，箱子里配備氣體管理系統(tǒng)，包括過濾系統(tǒng)。箱子在火災(zāi)事件后也能重復(fù)使用并可過濾燃燒產(chǎn)物，箱子也可進(jìn)行堆疊。Chep的包裝則主要以環(huán)保和減碳為出發(fā)點(diǎn)，其包裝大多可折疊，設(shè)計輕巧且堅固，使用完全可回收的材料，值得一提的是，Chep的一些包裝具備RFID跟蹤功能，這無疑對確保電池的運(yùn)輸安全有著更為重要的保證。

國內(nèi)許多企業(yè)也設(shè)計了眾多專利來進(jìn)行針對性的解決動力電池包裝箱的一些問題。廣汽汽車集團(tuán)設(shè)計的包裝箱可將箱蓋翻轉(zhuǎn)打開，箱壁可翻轉(zhuǎn)連接于底板上，方便快捷、省力，解決了安裝與拆卸不便的問題并在箱內(nèi)設(shè)置安裝孔，固定電池，避免產(chǎn)生晃動，進(jìn)而不利于電池的安全運(yùn)輸[8]；邦普設(shè)計的廢舊動力電池運(yùn)輸安全包裝箱則主要考慮電池運(yùn)輸過程中的安全問題，側(cè)重于解決電池受潮而產(chǎn)生的危害。通過設(shè)置兩個透氣口，并在吸附板內(nèi)部填充吸濕劑來保證電池的安全；常州普萊德新能源電池科技有限公司設(shè)計的動力電池包裝箱主要針對當(dāng)前市面上眾多木制包裝箱著組裝過程較為繁瑣，不易拆卸，拆卸過程中易造成損壞，進(jìn)而提升成本；各包裝箱的連接部件使用鋼釘進(jìn)行連接，員工操作效率較低，容易產(chǎn)生安全問題這些方面來進(jìn)行解決，通過側(cè)板結(jié)構(gòu)和底板采用插接的連接方式，蓋板扣合在側(cè)板結(jié)構(gòu)上的設(shè)計來解決問題，且其側(cè)板結(jié)構(gòu)、底板以及蓋板均能夠循壞利用，節(jié)約成本；昆明五威科工貿(mào)有限公司通過設(shè)置通過充氣閥向電池箱內(nèi)填充阻燃性隔絕氣體，在一定程度上避免了電池箱內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的可能性。

5 結(jié)論與啟示

結(jié)合上述分析，可以看出目前在商業(yè)化的動力電池裝運(yùn)裝置方面還有所欠缺，在專利方面，大多專利從動力電池裝卸的便攜性，可重復(fù)使用等角度考慮，也有個別專利考慮避免動力電池在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中受潮來保證電池安全。但是動力電池由于其內(nèi)部材料的活躍性，極易發(fā)生燃爆事故。退役動力電池經(jīng)過多年的使用，其內(nèi)部的材料的特性已然發(fā)生了巨大的變化，危險程度遠(yuǎn)高于新電池。并且鋰離子動力電池電解液閃點(diǎn)多數(shù)低于40℃[9]， 一旦電解發(fā)生液泄漏并與氧氣接觸，就會導(dǎo)致電池發(fā)生燃爆。而目前市面上使用的大多轉(zhuǎn)運(yùn)裝置缺少通過應(yīng)用智能化技術(shù)來對退役動力電池運(yùn)輸狀態(tài)進(jìn)行全過程監(jiān)測。就目前市場情形來看，鋰電池的材料價格偏昂貴，一塊動力電池的價格就是數(shù)萬元。若是在運(yùn)輸過程中缺乏對溫度的監(jiān)測，或工作不到位，在運(yùn)輸途中一旦由于意外原因使電池發(fā)生碰撞，就極易產(chǎn)生電池溫度升高最終發(fā)生燃爆的現(xiàn)象。這不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能引發(fā)重大的人員安全事故。若是在高速或者城市快速路上發(fā)生燃爆，還可能會波及周圍車輛。在如今科技迅速發(fā)展的時代，顯然對退役動力電池轉(zhuǎn)運(yùn)包裝的重視程度是不夠的，目前的設(shè)計缺乏智能化的技術(shù)在這方面的應(yīng)用。在當(dāng)前大力倡導(dǎo)發(fā)展智慧物流的背景下，退役動力電池價值高且運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險程度也大，應(yīng)當(dāng)考慮在動力電池的裝運(yùn)包裝中加入溫濕度監(jiān)測、異常溫度升高預(yù)警和自動滅火等裝置，以保障其轉(zhuǎn)運(yùn)過程的安全性，并通過物聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)行實(shí)時監(jiān)測。將動力電池的裝運(yùn)包裝運(yùn)輸過程并入智慧物流體系中，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)測，應(yīng)是未來的大勢所趨，也是進(jìn)一步提升動力電池運(yùn)輸安全性的關(guān)鍵所在。

基金：國家社科基金項(xiàng)目，《區(qū)塊鏈背景下新能源汽車動力電池回收生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建及治理研究》（20BGL200）。

參考文獻(xiàn)：

[1]2022年我國機(jī)動車保有量達(dá)4.17億輛[R]. 公安部網(wǎng)站，2023-01-11.

[2]電動汽車市場快速增長，如何實(shí)現(xiàn)降本與突破電池約束？[J].汽車與配件，2022（09）：44-47.

[3]白旻，張旻昱，王曉超.碳中和背景下全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策與趨勢[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2021（12）：13-20.

[4]新能源汽車之路：發(fā)展與環(huán)保兼顧[J].檢察風(fēng)云，2019（06）：36.

[5]吉亮.出口鋰電池檢驗(yàn)監(jiān)管熱點(diǎn)問答[J].中國海關(guān)，2022（04）：52.

[6]GB/T 38698.1-2020， 車用動力電池回收利用 管理規(guī)范 第1部分：包裝運(yùn)輸[S].

[7][1]李志強(qiáng)，田洋洋，劉隨強(qiáng).鋰電池運(yùn)輸包裝設(shè)計與跌落仿真分析[J].包裝工程，2022，43（21）：137-143.DOI：10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.21.018.

[8]廣州汽車集團(tuán)股份有限公司. 動力電池包裝箱：CN201921651303.4[P]. 2020-06-16.

[9]余海軍，謝英豪，李長東.廢舊電動汽車用動力電池運(yùn)輸安全的試驗(yàn)研究[J].安全與環(huán)境工程，2014，21（05）：170-173+180.