退役电池的容量若在20%至40%的范围内下降,便足以实现其二次利用,即梯次利用。这种利用方式属于轻度报废范畴,主要适用于电池容量降至80%以下的情况,此时电池虽不再适用于新能源汽车,但其本身并未达到报废标准。因此,我们可以对退役电池进行回收、筛选,并重新用于其他领域。其中,储能领域是典型的应用场景,包括风光储能、电力削峰填谷、备用电源以及家庭电能调节等。
梯次利用有助于减轻回收负担、减少环境污染、增强经济收益,同时也有助于推动可再生能源的进步。
若电池容量下降超过40%,便将进行拆解回收。这种再生利用过程属于重度报废,因为通常电池的容量损耗已非常严重,无法再继续使用。此时,只能通过化学手段提炼出电池中的镍、钴、锂等贵金属,以实现电池的再利用。
退役动力电池处理方式:

资料来源:《锂离子动力电池梯利利用的研究与应用进展》
1、梯次利用,从示范到成熟尚需时日
在梯次利用方面,众多行业专家普遍寄予厚望。经过记者的整理分析,目前退役电池梯次利用主要涉及储能系统、电信基站建设以及低速电动车的制造等领域。
然而,部分行业内的专家对于电池的再利用持有较为保守的看法。来自北方工业大学汽车创新中心的张翔研究员在接受媒体采访时指出,我国在退役动力电池的再利用方面,整体上还处于实验和探索的初级阶段。特别是那些备受瞩目的储能项目,它们在初期的再利用阶段,多数是作为示范性的项目来进行的,往往不计成本地投入,将电池电芯拆分成为单个单元进行评估,然后再重新组合并投入使用,这样的成本投入是相当高的。
成本持续攀升,同时安全性问题亦不容小觑。2021年4月16日,一座储能电站坐落于北京丰台区大红门,不幸发生爆炸,造成两名消防员英勇牺牲,另有消防员受伤。
紧接着,2021年6月22日,国家能源局公开发布了《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》。该文件强调,在电池一致性管理技术实现重大突破、动力电池性能监测与评价体系完善之前,原则上不允许启动新的大型动力电池梯次利用储能项目。对于已经建成并投入运行的项目,应定期对电池性能进行评估,同时加强监测力度,并强化监管措施。
动力电池在储能项目中的梯次利用被暂停,主要原因是缺乏一致性管理技术。此类电池的来源较为复杂,无论是集成商还是最终的用户,目前都未能掌握与电池相关的上游数据。对于电池寿命的预测以及其价值评估,目前尚无一个系统化的体系提供支持。
若产品无法确保其一致性,那么实施梯级利用动力电池进行储能的项目,其潜在的安全风险可能会相较于使用新电池的项目更大。
尽管当前动力电池的梯次利用技术存在一定局限性,且经济效益尚不明显,但业界普遍对其未来发展前景持乐观态度。随着在健康状态监测、残值评估、快速分选技术、电池均衡管理、应用场景分析和再退役评估等关键领域实现技术突破,动力电池梯次利用的经济效益有望逐步显现。
2、拆解回收,湿法热法各有利弊
相较于逐级利用,废弃电池的拆解回收流程更为简便,并且已成为当前动力电池回收领域的主要技术途径。据记者调查,动力电池在报废回收环节,其工业操作流程涵盖了预放电、拆解、筛选、剥片、纯化、再生产等步骤,这一流程相较于电池的逐级利用,省略了检测、修复、重组、认证等多个环节。
报废回收的技术流程相对简便,同时,即便电池经过梯次利用,最终还是需要经过报废拆解的环节,因此,现阶段大多数电池回收企业主要从事拆解与回收工作。华宝证券预测,到2025年和2030年,三元锂电池材料中锂、钴、镍、锰的回收量预计将分别达到0.61、2.92、0.85和1.03万吨,以及2.33、12.02、2.73和3.02万吨。在磷酸铁锂电池中宜昌废旧回收市场,锂的回收量预计为0.3万吨至0.7万吨。到2030年,电池材料回收市场的规模有望超过1000亿元,显示出巨大的市场潜力。
退役电池的回收途径主要包括物理回收、湿法回收和热法回收,其中,退役动力电池的回收主要采用湿法回收和热法回收这两种方式。

湿法回收技术通过酸碱溶液对电极材料中的固态金属进行提取,这一方法应用范围极广。具体流程是,先将废弃的锂离子电池进行分选和去壳处理,随后将其溶解于酸碱溶液中,接着从溶液中提取出有价值的金属元素,最终通过离子交换和电沉积等方法,成功提取出如硫酸钴和碳酸锂等有价值的金属。
湿法回收技术具有显著的长处与不足。其长处在于工艺技术较为成熟,且在回收电池内金属物质方面效率较高;然而,其不足之处在于回收流程较长,且在操作过程中需要使用盐酸等具有腐蚀性的溶剂,这导致在污染治理方面需要承担较高的成本。
热法处理主要依靠高温技术,从废弃电池中提炼金属及其化合物。高温焚烧过程可以将废旧动力电池中的有机粘结剂转变为气体并去除,同时,电池内的金属和多种化合物在高温作用下发生氧化还原反应,随后通过冷凝手段逐一进行分类。高温焚烧产生的废电池残渣,将进一步通过磁选等方法进行提纯。
热法回收流程简便宜昌废旧回收市场,便于大规模作业。其优点在于流程简短,操作简便,并且能够有效处理大量废旧电池。然而,大规模处理废旧电池时,可能会释放出一定量的有害气体,这就需要配备相应的尾气回收设施。再者,热法回收技术在电力消耗上相对较高。
巨头纷纷涌入动电回收赛道

面对广阔的市场前景,很多企业已经提前布局。
工商注册的数据亦反映出动力电池回收领域的热度攀升。2020年,动力电池回收企业的注册数量达到高峰,全年新增企业2579家,这一数字较上年同期增长了253.3%;进入2021年上半年,新注册企业数量更是激增至9435家,同比增长率高达2611.2%。
然而,现阶段市场上的主要力量依旧集中在那些紧邻新能源产业链的大型企业。在这些企业中,格林美以及宁德时代旗下的邦普已经成为回收领域的重要参与者。
2021年12月4日,在宜昌高新区白洋工业园,宁德时代邦普一体化新能源产业项目的开工仪式盛大举行。该项目以新能源汽车的动力电池正极材料为研发重点,涵盖了从磷矿开采到原料处理、前驱体制备、正极材料生产,以及电池的循环利用等全过程,实现了电池生命周期的全面覆盖。值得注意的是,这并非宁德时代首次涉足动力电池回收领域。2013年,宁德时代完成了对邦普循环的收购,从而涉足电池回收领域;到了2018年,上汽集团与宁德时代携手,建立了战略合作伙伴关系,双方合力推动新能源汽车动力电池的回收与再利用进程。
除了宁德时代外,还有多家上市公司涉及此项业务。2021年12月2日,华友钴业发布消息,宣布与孚能科技达成《战略合作协议》,该协议涉及废弃物料和废旧电池的回收利用,以及三元前驱体的采购与协作;在2021年11月,格林美(.SZ)与瑞浦能源达成一项合作协议,旨在确保锂离子电池的安全回收、储存以及环保处理,值得一提的是,格林美在此之前已与世界超过200家整车制造厂和电池制造厂签订了动力电池回收协议;此外,中伟股份等众多锂电产业链企业也此前公开表示,计划逐步增加在动力电池回收领域的布局。SK集团旗下的电池生产分支企业SK创新,在2019年便已对外公布,其研发的新技术已具备从废旧电动汽车电池的阳极材料中提取出高浓度氢氧化锂的能力。
在市场份额方面,宁德时代旗下的邦普循环和格林美表现较为突出,分别占据了大约25%和15%的市场份额,然而,市场上尚未出现绝对的行业巨头。特别值得一提的是,邦普循环是我国目前规模最大的废旧电池循环处理基地,其年回收并处理的废旧电池总量已超过6000吨。
在上述企业之外,2021年下半年,LG能源、三星SDI、特斯拉、国轩高科以及亿纬锂能等公司相继加入,动力电池回收领域已逐渐成为各大巨头争相角逐的新战场。
回收动力电池的阻碍
企业回收动力电池的动机主要在于其内部能够构建一个闭环的回收体系,以此达到资源的循环再利用。这一模式对于新能源汽车行业而言,同样蕴藏着巨大的潜在价值,不仅有助于企业增强原材料供应,还能减少对企业上游金属资源的依赖。利益、价值与风险往往是相辅相成的,而机遇与财富的背后,也往往伴随着不少的挑战和风险,这些都需要企业去面对和承担。
回收动力电池所面临的困难主要涉及电池的技术特性及构成材料等方面。首先,动力电池制造商对电池技术商业信息的保密措施构成了挑战,众所周知,对于生产电池的企业而言,电池内部的电源管理系统等核心技术信息至关重要,因此它们会设定特定的访问权限。当电池的容量降至无法维持电动汽车正常行驶的水平时,回收企业必须对电池的使用寿命和损耗状况进行重新评估。对于回收的难度和成本都有所增加。

电池材料的固有局限性也是一个问题,动力电池内含有大量的有害重金属,例如三元电池中的镍、钴、锰等元素均具备一定的生物毒性,若处理不当,将可能对生态环境造成破坏。在拆解、分选、材料修复或冶炼废旧电池,提取锂、钴、镍、锰等金属元素的过程中,我们必须满足提取工艺的技术要求,同时还要应对污染防治和处理的相关挑战。电池内部的污染物必须借助先进的技术和设备进行妥善处理,而这些处理设施本身亦需不断更新换代,以确保事故风险降至最低。
行业规范与政策必须明确界定,因为动力电池领域尚无统一标准,每块电池的型号和效率都存在差异,评估标准和体系尚不完善。这进而引发了定价不透明的问题,导致小作坊扰乱市场秩序。电池被非正规渠道收购和拆解,甚至可能引发区域环境污染,而回收过程缺乏有效监管。
令人尴尬的是,无论是汽车制造商、电池生产商,抑或是第三方回收机构,这些正规企业似乎都难以与小规模作坊竞争。以2018年的数据来看,当年退役的动力电池总量高达7.4万吨,然而,当年全国首批入选的5家“白名单”企业总共仅回收处理了约0.5万吨。由此可见,剩余的6万吨以上动力电池可能大部分都流入了未列入“白名单”的企业之中。小作坊接收的电池经过加工处理,生产出便携式充电器,甚至有的通过简单加工伪装成新电池,采用原始方法提炼贵金属,这些行为潜藏着安全隐患和环境污染的风险。
此外,当前市场动力电池的主流产品为三元锂电池和磷酸铁锂电池。然而,首批退役的动力电池中,磷酸铁锂电池占据了较大比例。从经济角度考量,磷酸铁锂电池多用于梯次利用,其回收拆解的经济效益并不理想。相较之下,三元电池含有镍、钴、锰等稀有金属,能够将这些金属元素提取出来,用于加工电池的正极材料,因此其回收拆解的价值相对较高。三元电池的淘汰尚需经历一段时日,这一过程同时也表明,现阶段回收这些电池所带来的盈利并未达到预期水平。
整个行业的曙光还需要时间来酝酿,回收动力电池任重道远。
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