|
⬆︎ 点蓝字关注 
全球风口 丨 你的全球科技前哨侦察兵 近期在蔚来和特斯拉等新能源汽车品牌的带领下，电动汽车和它的环保理念再次被推到了一个高点。而与此同时也存在着不同的声音：质疑电动汽车是否是在被过度炒作，动力电池是否会造成比燃油汽车更加严重的污染问题等等。今天我们就来聊一聊电动汽车的动力电池以及它的回收产业。先来简单介绍一下动力电池的分类。纯电动汽车的电池大致分为蓄电池和燃料电池两种。由于燃料电池，比如氢燃料电池，目前还没有能够保障安全以及各方面电池性能的技术，又容易产生较严重的污染问题，所以我们这里主要讨论广泛被电动汽车使用的蓄电池。现今电动汽车行业多数企业会选择蓄电池细分项下的磷酸铁锂电池和三元锂电池来作为动力电池。国内电动汽车企业早期多偏向选择磷酸铁锂电池，而国外电动汽车巨头特斯拉就主要选择了三元锂。两者相比，磷酸铁锂的循环寿命较长，不需要消费者很快更换新电池。磷酸铁锂电池的散热性能也更好，所以安全系数更高，很少因为碰撞或短路而发生自燃的现象。三元锂电池最受车企以及消费者欢迎的一点就是能量密度大，通俗来说就是电量大续航能力强，几乎是磷酸铁锂电池的两倍。而且它体积小重量轻，将会是为汽车减重的最佳选择。
根据招商证券研报预测，仅我国在2025 年就将会产生 80 万吨约134.39GWh的退役锂离子电池，如何处理这些大批量的报废电池成为新课题。过去，电池生产需要用到大量的汞或者镉，这些有害重金属如果不做后期处理回收，任它们自由分解到自然界中，会使人类的食品物品受到污染，进而使我们体内重金属含量超标，引发健康隐患。现在的电池产业，因为近年来环保理念的提高和环保政策的实施，基本杜绝了汞和镉的使用，不再像广告标语所说的“一节电池能够使一平方公里的土地失去利用价值”那样严重。说回电动汽车常用的锂电池，相比其他种类的电池，锂电池几乎被公认为“绿色环保”。可即便如此，不经过恰当的回收处理，锂电池的正极材料重金属和具有腐蚀性的电解液，尤其是电动汽车上装有的大体积电池，依然会对环境产生负面影响。电动汽车的电池一般经历过1000（三元锂）到2000（磷酸铁锂）次的完整充电周期后，整体电量就会低于出厂规格时的80%。这个时候，就是多数企业建议的电动汽车电池的报废节点。此时，虽然电池包不再适合用于为汽车发电，但仍然存有80%的电量，可以被回收替换到其他场景使用。电池的回收利用，根据报废程度可以分为梯次利用和再生利用。现在从汽车上报废下来的磷酸铁锂电池一般会被梯次利用，而三元锂电池由于在被进行各方面检测时危险成分较高，通常直接投入再生利用。梯次利用大概分为两个阶段。第一阶段，当电池包容量处于原来的60%-80%，它还能够以电池组为单位为低速电动车、通信基站，以及太阳能电和风电等蓄电系统提供电力支持。第二个阶段，是当电池组经过第一阶段的利用后只剩下20%-60%的电量储备时，会被收集给电池厂家，进一步拆分为单体电池，重新串并联然后组成新的电池组投入使用。电池被梯次利用过后，电量可能已经低于20%，不再适合正常使用，再生利用就会在这里衔接。再生利用是将电池的各部分彻底拆解粉碎后，进行的稀有金属元素提取的过程。比较常见的再生利用工艺有干法回收（无需任何溶液等媒介）、湿法回收（借助合适的化学溶液）以及结合优化两种工艺的混合回收工艺等。电池回收整个产业链从上游到下游包括车企和电池企业、收集回收网点、分拣中心、梯次企业以及再生企业等部分。消费者将换下的报废汽车电池送回到车企或电池厂更换新电池，换下来的报废电池将会被收集到回收网点，接着被运输到分拣中心等待下一步分类，再送往梯次和再生企业，最后被重新赋能流回到消费者或车企，形成完整产业闭环。随着电动汽车的大热，国内也有一批陆续兴起的动力电池相关企业。虽然国内动力电池回收产业还没有完全规模化，但近两年的政府补贴扶持动力电池回收的政策也正在逐渐完善整个产业链。2018年2月，工信部、科技部以及环境保护部等部门联合印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中提到，强调落实生产者责任延伸制度，要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。国内电池回收产业最具代表性的，莫过于长期位于全球动力电池销量榜首的宁德时代，其与国内外各大车企如上汽、长安、宝马等均有合作，后又进驻新能源车企蔚来、威马等绑定消费者。宁德时代还于2019年与上游的领先电池材料生产公司广东邦普共同出资，成立了一个经营范围主要为新材料投资以及电池技术开发等的新能源公司，完成了锂电池梯次利用产业闭环的基本构建。以格林美为首的第三方专业回收公司，目前也与超过160多家的整车企业以及电池厂商构建了合作关系，预计2025年能够回收镍等稀缺资源3-5万吨，构建梯级利用产品的大规模应用，综合利用产值大概100亿元。中国铁塔作为我国大型通信基础设施公司，由于需要大量备用电池供给，又受益于先后出台的一系列鼓励政策，正在与更多车企以及电池企业展开深度合作，已在17个省份建有回收试点。今年四月，由长沙矿冶院与欧盟RLG集团共同建设的国内首家动力电池回收平台也正式上线。官方称平台上线半个月左右就已经达成退役电池交易总量约100吨。然而众多好消息背后也存在着一定的问题。例如，报废下来的汽车电池缺乏统一的收集渠道；不同车型的废电池剩余寿命难以评估；电池拆解存在安全隐患；电池梯次利用经济效益弱等都是国内电池回收领域亟待解决的障碍。国外的动力电池回收产业起步比我们早，所以相对比较成熟。比如，欧洲几个国家的领先电池回收公司已经联合成立了一个跨国网络Reneos SCE，其中企业的主要业务包括跨境收集以及回收各国的动力电池。Reneos的CEO菲利普·塞利斯表示，他们可以灵活地选择直接与Reneos本身的合作伙伴开展回收工作，或者与客户可能更偏向的外部合作伙伴推进相关业务。其次，他们还有一个货物跟踪系统，方便客户能够随时随地实时地看到业务进程。在欧洲以及很多其他地区用到的电池回收工艺都只能回收30%-40%的锂电池材料之时，加拿大的锂电池回收公司Li-Cycle在今年年初宣布，他们新开发的回收工艺已经能够达到对锂电池生产所涉及到的所有材料的80%甚至100%回收。
国际电动汽车巨头特斯拉近期也在大力发展电池回收服务。其官方表明可以接受“不再满足客户需求的任何电池”，并且收集起来的所有电池的所用材料都不会被掩埋处理，而会按照个体电池的被使用情况选择最合适的方式回收利用。早前，特斯拉的报废动力电池都会交由第三方电池回收企业进行回收，而随着越来越多车型产出以及动力电池报废，特斯拉也开始打造自己的回收部门，设置在他们位于内华达州的超级工厂之中。从自家回收工厂提取金属等原材料，不仅能直接降低制造新电池所需材料的成本，还能够减少运输成本以及运输过程中会产生的污染问题。就在2017年，特斯拉联合创始人J.B. Straubel还成立了一家独立于特斯拉的初创企业Redwood Materials，旨在将其打造为国际顶尖的电池回收公司。Straubel认为，二次利用动力电池没有多少经济效益，因此他主张将回收来的电池进行再生利用，也就是将其中的原材料拆解提取出来后再重新投入新电池的制造中去。Redwood使用的回收工艺可以提取出电池材料中80%的锂以及95%-98%的镍、铜、钴等金属元素，并且Straubel表示这些金属几乎没有损耗，这意味着他们能够被无限次地提取回收并产出新电池。
不论从国内还是从国外看，电动汽车都一定会在不久的将来取代燃油汽车成为未来汽车的主流。毕竟有限的地球资源不可能为无限的人类发展服务。同样，汽车动力电池的回收也是可持续发展中非常重要的环节。虽然现阶段电池回收产业仍存在着一些尚未解决的问题，比如拆解电池的安全性以及回收电池的高成本等，但随着技术的发展成熟和产业链相关企业的紧密合作，终将能够形成健康发展和良性循环。
《第一讲·2021年科技趋势预测》 11月26日 周四晚8点
《第二讲·人工智能&机器人》 12月3日 周四晚8点《第三讲·未来交通&能源环保》 12月10日周四晚8点《第四讲·数字化&显示互动》 12月17日周四晚8点《第五讲 大健康&生物医药》12月24日 周四晚8点
《第六讲 认知科学&材料科学》12月30日 周三晚8点
|
