百人會：動力電池回收再利用相關問題研究
在國家政策的引導和推動下，我國新能源汽車產業發展迅猛。工信部數據顯示，2009-2016年上半年累計生產新能源汽車67.4萬輛。國務院發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量超過500萬輛。中國汽車技術研究中心預測，到2020年前后，我國純電動（含插電式）乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12-17萬噸。車用動力電池的報廢漸成規模，如何處置退役動力電池將是影響新能源汽車發展的重大課題。
一、動力電池回收再利用發展現狀
（一）多國制定相關法規并建立回收體系
發達國家主要以法律作為防治電池污染和實現循環利用的重要保障。通過建立健全完善的法律機制，充分實施“延伸生產者責任”制度，利用法律強制力對各個環節進行規定，約束整個電池生命周期的各個相關主體，使其必須按照法律規定承擔責任和履行義務，并對違反法律規定的主體進行嚴厲的懲罰。
1.美國
美國歷來相當重視環境管理方面的工作，針對廢舊電池的生產、收集、運輸和貯存等過程提出技術規范，并采取生產者責任延伸和押金制度。
立法方面。針對廢舊電池立法涉及聯邦、州及地方3個層面，其中《資源保護和再生法》、《清潔空氣法》、《清潔水法》從聯邦法規角度，采用許可證管理辦法，加強對電池生產企業和廢舊電池資源回收利用企業的監管。《含汞電池和充電電池管理法》主要針對廢舊二次電池的生產、收集、運輸、貯存等過程提出相應技術規范，同時明確了有利于后期回收利用的標識規定。紐約和加州的產品管理法案中覆蓋到鋰離子電池產品，要求制造商制定在不犧牲消費者和零售商利益的前提下制定電池收集和回收的計劃。
回收方面。美國國際電池協會制定了押金制度，促使消費者主動上交廢舊電池產品。同時美國政府推動建立電池回收利用網絡，采取附加環境費的方式，通過消費者購買電池時收取一定數額的手續費和電池生產企業出資一部分回收費，作為產品報廢回收的資金支持，同時廢舊電池回收企業以協議價將提純的原材料賣給電池生產企業，此種模式既能讓電池生產企業很好的履行相關責任義務，在一定程度上又保證了廢舊電池回收企業的利潤，落實了生產者責任延伸制度。
2.歐盟
歐盟采用生產者承擔回收費用的強制回收制度，并對電池使用者提出了法定義務。
自1990年開始，歐洲的車廠已開始強調在汽車中使用可回收的材質及零組件的再利用。2000年歐盟通過2000/53/EC《關于廢棄汽車的技術指令》(即ELV指令)，目標在于建立收集、處理、再利用的機制，鼓勵將廢棄汽車的部件重復利用，減少汽車產品對環境的破壞，并致力于環境保護、資源保護、以及能源節約。歐盟2006/66/EC電池指令與電池回收直接相關，該指令涉及所有種類的電池，并要求汽車電池生產商應建立汽車廢舊電池回收體系。歐盟從2008年開始強制回收廢舊電池，回收費用則由生產廠家來負擔。
以回收領域較為成熟的德國為例。德國已建立較完善的回收利用法律制度，依據歐盟和德國關于電池回收法規的規定：在德國，電池生產和進口商必須在政府登記；經銷商要組織收回機制，配合生產企業向消費者介紹在哪兒能免費回收電池；最終用戶有義務將廢舊電池交給指定的回收機構。
3.日本
日本在回收處理廢電池方面一直走在世界前列，建立了“蓄電池生產-銷售-回收-再生處理”的回收利用體系。相關法律法規可以分為三個層面：第一層指基本法，即《促進建立循環型社會基本法》；第二層指綜合性法律，包括《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進法》、《節能法》、《再生資源法》等。第三層指專門法層面，包括根據各種產品的性質制度的專門法規。
從1994年10月起，日本電池生產廠商開始采用電池收回計劃，建立起“蓄電池生產-銷售-回收-再生處理”的電池回收利用體系。這種回收再利用系統是建立在每一位廠家自愿努力的基礎上，零售商家、汽車銷售商和加油站免費從消費者那里回收廢舊電池。電池遵循與其分布路線相反的方向，由回收公司進行分解。
4.中國
中國動力電池回收體系不斷完善，并明確了動力電池回收責任主體，各城市對電池回收利用政策也進行了積極探索，但在落實方面差距甚遠。
2012年，國務院在《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020）》中明確規定，要加強動力電池梯級利用和回收管理。制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，明確各相關方的責任、權利和義務。2014年7月，《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出要研究制定動力電池回收利用政策，探索利用基金、押金、強制回收等方式促進廢舊動力電池回收，建立健全廢舊動力電池循環利用體系。2016年以來，工信部相繼出臺了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策（2015年版）》、《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范公告管理暫行辦法》3項文件，明確廢舊電池回收責任主體，加強行業管理與回收監管。
為鼓勵生產企業回收動力電池，不少地方政府也在積極探索。2014年上海市發布《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》，要求車企回收動力電池，政府給予1000元/套的獎勵。2015年深圳發布《深圳市人民政府關于印發深圳市新能源汽車推廣應用若干政策措施的通知》，內容顯示要求制定動力電池回收利用政策，由整車制造企業負責新能源汽車動力電池強制回收，并由整車制造企業按照每千瓦時20元專項計提動力電池回收處理資金，地方財政按照經審計的計提資金額給予不超過50%比例的補貼，建立健全廢舊動力電池循環利用體系。但實際上，由于我國新能源汽車的高速發展僅從2014年開始，目前多數動力電池還在質保期內，盡管消費者存在疑慮，四部委，《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》，乘用車8年或12萬公里；商用車5年或20萬公里但車企包括電池企業尚未將其落實。
（二）各國重視動力電池回收并進行工程示范
動力電池回收利用雖然已經引起政府部門、科研機構、部分企業的關注和研究，發展潛力巨大，但還沒有大量的資源投入。美國、日本、歐洲和我國在退役電池的回收再利用方面進行了不同的嘗試。表1為國內外典型的動力電池回收再利用示范項目，涉及到儲能、移動電源、分布式發電、商業可行性研究及拆解、回收等多方面。
（三）我國基本掌握回收技術但工藝水平有待提升
動力電池的再利用的一般過程一般是將廢舊電池失效、拆解、檢測、篩選，接著二次重組再利用。通常對廢舊鋰離子電池的回收過程是：首先徹底放電，然后對電池進行拆解分離出正極、負極、電解液和隔膜等各組成部分，再對電極材料進行堿浸出、酸浸出、除雜后進行萃取以實現有價金屬的富集。回收處理方法按提取工藝可分為3大類：干法回收技術、濕法回收技術和生物回收技術。
我國已基本掌握相應的回收處理技術，但是回收工藝水平較低。一方面，國內針對動力電池的回收工藝路線還處于探索階段，以循環制造為目標的回收技術還沒有開展。另一方面，國內對動力電池回收處理普遍還停留在廢物處理的階段，資源回收再利用以及鋰離子電池的循環再制造技術的研究仍未開展，對鋰離子電池回收所涉及到的安全生產和環境保護等問題沒有具體的工藝措施和裝備保證。
（四）動力電池回收有利于環境保護和資源節約
車用動力電池報廢后如不進行必要的處理，會造成環境污染和資源浪費。我國車用動力電池絕大多數為鋰離子電池，鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但廢舊鋰離子電池如果處理不當仍能夠對環境造成極大的污染。比如廢舊鋰離子電池的電極材料進入環境中，可與環境中其它物質發生水解、分解、氧化等化學反應，產生重金屬離子、強堿和負極碳粉塵，造成重金屬污染、堿污染和粉塵污染；電解質進入環境中，可發生水解、分解、燃燒等化學反應，產生HF、含砷化合物和含磷化合物，造成氟污染和砷污染。
有研究5表明，回收鋰離子電池可節約51.3%的自然資源，包括減少45.3%的礦石消耗和57.2%的化石能源消耗。鋰離子電池材料中，包含一些有價值的材料。以一種三元材料電池為例，其中鎳含量12%、鈷5%、錳7%、鋰1.2%，如果通過回收工藝，將有價值材料回收再利用，會起到節約資源的目的。
（五）動力電池再利用提高電池全生命周期使用價值
從新能源汽車上淘汰的動力電池，仍基本保持70%-80%的初始能量，如果直接拆解回收，是對電池剩余使用的浪費，動力電池報廢后除了化學活性下降外，電池內部的化學成分并沒有改變，這些電池的能量完全可以繼續滿足家庭儲能、分布式發電、微網、移動電源、后備電源、應急電源等中小型儲能設備和大型商業儲能和電網儲能市場的使用，如果廢舊動力電池梯次利用技術提高、經濟成本下降，在梯次利用領域，動力電池的全生命周期使用價值將會得到充分利用。
二、動力電池回收和再利用面臨的主要問題
（一）退役電池復雜性高，拆解不便
退役動力電池復雜程度很高，包括不同類型電池制造和設計工藝的復雜性、串并聯成組形式、服役和使用時間、應用車型和使用工況的多樣性。比如，電池有方型、圓柱形不同類型，其疊片、繞組形式也不同，由于集成形式不同，成組后電池包也各異。這些復雜性導致電池回收再利用或者拆解時極為不便。如果進行自動化拆解，對生產線的柔性配置要求比較高，從而導致處置成本過高。因此，在目前自動化水平不高的情況下，多數工序是人工完成的，工人的技能水平可能會影響著電池回收過程中的成品率，同時手工拆解過程中，電池短路、漏液可能導致起火或者爆炸，對人身和財產有潛在安全隱患。
（二）退役電池一致性差，品質不高
退役電池的再利用必須經過品質檢測，包括安全性評估、循環壽命測試等，將電芯分選分級，再重組后才可以被再利用。但是如果動力電池在服役期間沒有完整的數據記錄，再利用過程進行電池壽命預測時，準確度可能會下降，電池的一致性無法保障，同時測試設備、測試費用、測試時間、分析建模等成本都會增加。由于不同電池的內阻特性、電化學特性、熱特性相同，電池的不一致性和可靠性可能也無法保證，如果一些存在問題的電池在篩選過程中沒有被檢驗出來，而再次被使用，會增加其他整個電池系統的安全風險。
（三）回收拆解成本較高，經濟性欠佳
目前，動力電池回收產業還未形成規模效應，國內還未建立成熟的回收體系，一些企業雖然涉及了動力電池回收業務，但是收效率較低，投入超出電池價值，缺乏盈利點。比如一家采用機械法和濕法回收廢舊磷酸鐵鋰電池的公司，回收處理1噸廢舊磷酸鐵鋰動力電池的成本為8540元，而再生材料的收益僅為8110元，虧損430元。由于鋰離子電池回收技術路線比較復雜，回收工藝成本高，而除了三元系正極回收價值高外，像錳酸鋰、磷酸鐵鋰系正極回收價值偏低。
在動力電池再利用領域，由于電池檢測和重組時，設備和人工投入成本較高，導致電池出廠價格偏高，用于儲能并不具有經濟性。根據中國科學電力研究院數據，2015年鋰離子電池儲能綜合度電成本為0.73元/kWh，而鉛炭電池、抽水蓄能度電成本目前已經接近0.4元/kWh，目前鋰離子電池儲能經濟成本還不具備優勢。
（四）回收政策缺乏監管，執行不樂觀
我國2016年發布了《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策（2015年版）》，明確采用生產者責任延伸制度，電動汽車生產企業承擔電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，動力蓄電池生產企業承擔電動汽車生產企業售后服務體系之外的廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，梯級利用電池生產企業承擔梯級利用電池回收利用的主要責任，報廢汽車回收拆解企業應負責回收報廢汽車上的動力蓄電池。但是，由于該政策并不是強制性管理且缺乏明確的獎懲機制，加上動力電池回收再利用經濟性不高，目前各級動力電池相關主體對政策的執行不樂觀。
三、結論和建議
隨著新能源汽車的快速發展，我國動力電池報廢也將成規模，車用動力電池退役后，如果不進行必要的回收和處理，不僅會造成資源的浪費，也會對環境造成一定的污染。政府、企業及消費者應該積極發揮聯動機制，推動動力電池回收和再利用產業的發展，減少動力電池的污染和浪費問題，延長動力電池使用壽命和價值鏈。
（一）研究電池標準化并落實可追溯體系
動力電池的標準化，影響了其回收和再利用過程中拆解、檢測等裝備復雜程度、一致性、安全性和經濟性，因此有必要對動力電池的結構設計、連接方式、工藝技術、集成安裝等標準化進行研究。
進一步落實《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015年版)》中要求的動力電池編碼制度及可追溯體系，盡快制定動力電池編碼強制標準，將可追溯系統與新能源汽車產品公告管理掛鉤，保證電池有全生命周期信息記錄，提高檢測評估的便利性和準確性。
（二）制定和實施動力電池回收獎懲措施
《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015年版)》明確了電池回收責任主體和追責方式，但是對新能源汽車動力電池回收，目前尚未有明確的賞罰機制，企業也沒有將動力電池回收看成是有利可圖的事情。目前，亟需制定動力電池回收再利用激勵實施細則，建立明確的賞罰機制。比如對未按照回收政策履行責任義務的企業進行必要的懲罰，包括行政處罰和經濟處罰，甚至與車輛公告和電池目錄掛鉤；可以對電池回收企業和電池再利用企業按照電池套數、容量等方式進行補貼、稅收優惠，保證回收再利用企業的經濟性。對消費者可以采用押金和獎勵并行的制度，消費者主動上交廢舊電池時，退回押金并增加額外補償，培養消費者動力電池回收的意識。
（三）加大回收再利用關鍵技術研發
需要加大對廢舊電池拆解、重組、測試和壽命預測等關鍵技術進行攻關，提高其技術成熟度和生產過程的安全性；同時提高電池拆解，重組及回收技術的工藝水平和自動化水平，提高拆解、重組和回收過程的效率，使動力電池回收的材料和再利用電池出廠具有經濟可行性和安全性。
（四）鼓勵商業模式創新試點
在開展技術經濟分析和評價的基礎上開展創新商業模式試點，積累經驗之后，對具有推廣價值的循環經濟發展模式進行復制，避免一哄而上。落實動力電池回收再利用體系建設，并利用補貼機制和優惠政策提高企業和消費者的積極性，但要避免一些投機企業為了補貼跟風進入這個行業，形成公平和良性的競爭機制，以有利于產業健康發展。
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