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比亚迪元新能源电池衰减

新能源汽车的旧电池,后来都去了哪儿?

随着新能源汽车产量和消费量逐年递增,电池报废率也随之增加。2013年前后是国内新能源汽车大规模推广的起点,按照动力电池设计使用年限普遍为5到8年,那么2020年前后无疑是动力电池的报废高峰期。据估算,2020年国内累计退役的动力电池规模或将达到20万吨(约25GWh),2025年累计退役量约为78万吨(约116GWh)。

在如此巨量的退役电池面前,电池报废后该如何处理成为最大的难题。众所周知,废弃电池内含有的多种贵金属和危险物质,如若处理不当不仅会造成资源浪费,更有可能造成环境污染,所以废旧电池综合回收及处理一直是新能源业内焦点。

再生利用回收

目前来看,国内对于废旧动力电池的回收和利用主要有两种方式,一种是再生利用,另一种是梯次利用。

先来说说再生利用,它是是对废旧电池进行拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理后进行资源化利用。以常见的三元锂电池为例,内部含有大量的锰、镍、钴等有色金属,就算长期使用,直到电池衰减到初始容量的30%以下,里面的一些金属元素仍可以被回收利用,从而被重复利用再加工,尤其是钴和镍更是较为稀缺的矿藏资源。不过电池回收工艺的过程极为复杂,成本也极高。

听起来很简单,但实际操作的难度很大。首先是要对电池进行彻底放电,然后对电池内部各种材料如隔膜、电解液、正极、负极等材料等进行拆分,取出各部分材料,最后才能冶炼回收金属元素。

目前国内动力电池的主流回收工艺有几种,如物理拆解、干法冶金、湿法冶金等几种工艺,不同的工艺处理都有各自的优缺点,而且针对不同类型的电池也有不同的回收工艺。比如湿法冶金适合磷酸亚铁锂电池的回收,优点是工艺稳定性好,不足在于成本高和工艺复杂。而干法冶金回收钴和镍的效果更好,优点是工艺简单,但污染较大,这里需要专业的防污染措施。

由于电池回收难度之大,所需要投入的人力物力无疑也是巨大的。有数据显示,目前1吨磷酸铁锂电池回收成本在8500元左右,而经过一系列回收处理之后,市场价值仅9000元左右,基本没什么利润可言。

值得注意的是,目前电池回收业务除了小部分被掌握在有资质、有规模且正规的大型第三方回收企业旗下之外,很大一部分退役电池还是被一些作坊类企业分摊,这些非正规的小作坊通过分散的中介将4S店或者废弃回收站里的关系收集动力电池,使用原始、低成本的手工拆解方法将电池拆解后,再加工卖给相关企业赚取利润,但由于非专业拆解以及废液处理,因此环境污染、甚至爆炸的风险较高。

梯级利用

梯级利用是对废旧电池进行必要的检测、分类、拆分、电池修复或重组后,当电池容量降至初始容量的70-80%以下,动力电池就难以满足汽车续航要求,但这些动力电池却可以重新用于低速电动车、电动工具、太阳能/风能储能装置等领域。

在正规的梯级回收利用中,符合安全标准的退役汽车动力电池会找到一个“新岗位”,尽量榨干它们的剩余价值。例如给动力/续航需求较弱的电动车辆使用、给通讯基站、路灯等装置当储能装备。

整体来看,梯级利用的一大优势是无需把电池完全拆解,更环保也更安全。但经济效益较低,毕竟这些退役电池主要应用在储能、照明等领域,未免有点大材小用。尽管梯级利用的产生的效益有限,但也是今后动力电池回收利用行业的重点方向,因为不可能所有的闲置退役电池都能被快速的再生利用,而梯级利用恰好是一种周期较长的电池回收方式。

动力电池回收的参与者

如今的电池回收市场,主要的参与者有第三方的电池回收企业(格林美、邦普等)、电池生产厂商(宁德时代、比亚迪等)、电池材料生产厂商(赣锋锂业、华友钴业等)以及小作坊等。值得一提的是,随着此前工信部文件提出谁产谁负责,谁污染谁治理,明确了汽车生产企业将承担动力蓄电池回收的主体责任,主机厂也在陆续布局电池回收业务。特斯拉去年底也在官网上宣布上线电池回收服务。

不过,由于车企不可对电池进行直接拆解,因此大多数车企选择与电池回收企业合作的方式,这其中既有梯级利用,也有通过再生利用。比如比亚迪利用e6车型回收的磷酸铁锂电池组建造了浙江省最大规模的梯次储能电站、比亚迪、三星联合格林美公司成立了福建格林美再生资源有限公司、博世联合宝马集团,用退役电池建造大型光伏电站储能系统。而特斯拉在去年9月份也上线了电池回收服务,官网表示,报废的锂离子电池均不会做填埋处理,可100%回收利用。

此外,诸如像丰田、大众、通用这样巨头车企都建立了各自完整的电池回收体系,似乎为未来大量退役电池做好了准备。

虽然电池回收的参与者众多,但国内电池回收体系的规范尚未形成。近期发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,再次强调了完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系,鼓励共建共用回收渠道,建立健全动力电池运输仓储、维修保养、安全检验、退役退出、回收利用等环节管理制度,这将引导动力电池回收利用行业朝着更规范更健康的方向发展。

(文/电车资源 大师兄)

当数百万电动汽车集体换电池的时候,那废旧电池会怎么处理呢?

2023年5月9日,乘联会公布数据显示,4月新能源车销售达52.7万辆,同比增长85.6%,今年以来已累计销售184.3万辆。同时,2023年1-3月,新能源乘用车动力电池装机量合计已达54.63GWh,同比增长26.93%。

其实新能源车已在国内快速发展很久,随着早期新能源车的逐步淘汰,会出现大批废旧电池等待处理。截止2020年,新能源车所淘汰的废旧电池总量高达20万吨以上。那么,当数百万电动汽车集体换电池时,这些废旧电池会是怎么处理的呢?

一、现象:工信部已在全国各地建立了10000多个回收网点

我国新能源汽车的发展想必大家都看在眼里,在全球车企来说是数一数二的霸主地位。自2015年发展至今,新能源汽车市场渗透率每年翻了翻的上涨。销量是上来了,市场占有率也上来了,带来的就是电池等零部件的报废回收问题。尤其是电池,众所周知它是一种有污染的产品,还不可以随意处理。

根据数据显示,2021年我国电池装机量更是达到全球总量的52.1%,而新能源汽车装配动力电池使用年限在5-8年左右,尤其是第一批投入市场的新能源汽车,其动力电池寿命会更短,第一批投入市场的动力电池即将迎来“退役潮”,尤其是在中国市场尤为严峻。

不过,大家其实不用担心,即使数百万电动汽车集体换电池,动力电池回收产业现在就已经有了,比亚迪、特斯拉、宁德时代、上汽集团、天齐锂业等都有介入和布局。换句话说,废旧电池如何处理,现在就已经在做了。

数据显示,目前工信部在全国各地已经建立了10000多个回收网点,按照残存电池容量回收废旧电池。比如,你的电池还残存25度电,假如按照400元一度电计算,这块电池就还可以值1万元。所以,新能源汽车即使报废,仅电池就比报废后燃油车值更多钱。

当然,电池回收是目前工业界的一个重要发展方向。一般大家的共识是该产业会在2030年左右成熟。新能源产业目前很类似于10年前的互联网行业,目前需要大量的人才和资金投入到产业链的各个环节,属于建设阶段。

10年之后新能源成熟,很有可能也会像今天的互联网一样,兔死狗烹。建设阶段招聘的大量人才,分分钟就变成了人力,并且是不再被需要的人力,紧接着就是行业大洗牌,行业大裁员。

按照新能源汽车动力电池包一般用到70%-80%的电量就要走回收途径了。那这可不是一个小产业。据统计,按照现阶段动力电池6-8年的平均使用寿命,2021年动力电池回收市场有150亿,到2025年就会达到550-600亿,到2030年可能达到2650亿的规模,庞大的体量堪比国内的一线行业,如医美、影视行业等。

二、分析:动力电池降到70%,虽不能在汽车上使用,实际还可用在其他领域

至于新能源汽车动力电池应用在其他领域,叫做“梯次利用”。梯次利用并非我们想象的那种5号电池,游戏手柄上用完了,带不动了然后遥控器用,最后遥控器用完了就丢垃圾的那种简单做法,而是要筛选、分组后再利用。

我们现在汽车的动力电池,实际都是用的电芯成组技术。数十到上千个“高度一致”的电芯组成了一块超大的电池组,然后一起贡献电量给汽车,驱动汽车运动。

在制造电池组的后续步骤中,有一个重要的环节就是“分容”。把不同容量/电阻的电芯进行分类,来优化电池组的一致性。整个电池组寿命实际就是个木桶原理,电芯就是组成木桶的一根板材,而木桶寿命则是那根最先坏掉的板材决定的。

所以,过了六七年,汽车系统SOC说,电池包电量下降到70%了,就要更换电池了。实际,并不是电池包里面所有电芯到70%了,循环次数还剩400次就得彻底报废。而是另一部分电芯还有可能是80%-90%,还可以支持循环次数600次-1000次。

所以,梯次利用,实际也要进行再“分容”,把容量/电阻等参数一致的电池进行分类,分组。而动力电池的梯次利用如果做得好,实际不需要政府补助,都会是一项非常赚钱的产业。

中国铁塔在江苏省内有10万座通讯塔,都需要24小时供电。过去企业都是自行采购全新电池。但从2018年起逐步转而使用从新能源车上更换下的锂电池。使用二次利用电池比新锂电在投资上至少节省1/3。

可见,因为行业的扩大,相关动力电池回收市场达到了千亿级别后,里面的商机和长期利益是非常可观的。这里再说一个梯次利用行业的重要信息。

之前有个新闻,2022年7月,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,将三元锂电池、钠硫电池剔除中大型电化学储能电站。

其中,意见稿里面规定中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用动力电池时,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。

但在2023年3月24日,国家能源局印发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2023年版)》中,没有提到储能电站不能选择三元锂、钠硫电池。而是要选择技术成熟、安全性能高的电池,审慎使用梯次利用电池,这也给梯次利用市场发展预留了空间。三、本质:动力电池回收利用,也是解决制造动力电池时贵重金属不足的问题

我们要知道,即使梯次利用也都被消耗完毕,这些废旧电池里的锂、钴等是可以重复利用的,大家可以关注一下格林美等电池拆解公司的股价就能知道。

一般来说,回收利用会通过一定的工艺,比如火法、干法、湿法等工艺,拆解电池,回收里面的锂、钴、镍等贵重的金属。而再生利用技术这些年发展比较快速,现在有好几条不同的路线:物理回收、湿法回收、热法回收、生物回收等。

我们要知道,之前电瓶车用的铅酸蓄电池的镉、铅、砷,这些金属无论对环境还是对人体,都会造成巨大伤害,如果厂家用合乎国家法规技术方法进行回收再制造,在成本上比较高,经济性并不好。

而三元锂电池还是磷酸铁锂电池,里面都不含镉、汞、铅这类难处理的有害元素,而是富含锂、镍、钴、锰、铜、铁、铝等贵重金属,对环境危害并没有大众想象那么大,属于环保类电池。

现在汽车动力电池的锂、钴、镍,非常昂贵,如果能够回收(再生处理),也能够缓解原料上涨带来的资金压力。电池级的碳酸锂、氢氧化锂价格即便到了20万/吨,价格实际依然很高。

而三元锂电池里面的钴金属,则是更加昂贵。我国钴资源储量仅占全球总量的1%,因此钴资源十分短缺,每年自产矿石钴金属量只有1500吨左右,进口依赖度在90%以上。(2021年数据)。

所以,无论是风险还是成本因素,对于动力电池的贵重金属回收属于是必选项。国外的车企,基本都在研发回收锂电池技术和建设回收工厂,如大众、丰田、特斯拉、本田、宝马、奥迪等都有着详细的日期规划表。

同时,国内也在起草相关的动力电池回收方案。比如2022年4月,工信部研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业急需标准,健全动力电池回收利用体系。

最后,有机构测算过湿法回收的经济效益,不过数据是2018年的了,按照当时技术成本和锂、铜等贵金属的价格,每回收一吨重的三元锂电池,企业可以盈利6355元,回收一吨重的磷酸铁锂电池,企业赚-312元。随着技术发展成本摊薄和各类贵金属的涨价,目前锂电池回收的盈利能力已经有很大提升了。

最后的话:用科技解决科技问题,用魔法打败魔法!

我们试想下,中国已经约有20亿部手机,手机也都是有电池的,同理汽车也可以参考手机。当数百万电动汽车集体换电池时,回收利用显然是最理想的解决方案之一。而且国家相关部门规定车企负责回收新能源汽车电池,对于私自拆解等导致环境污染的,要承担相应任,这无疑给废旧电池的回收上了“紧箍咒”。

同时,中国目前是最大的锂电池生产国,在回收方面也遥遥领先。不少地方甚至已出台政策,鼓励生产企业和经销商回收动力电池,比如说在上海回收一套动力电池,补助1000块钱等。随着废旧电池回收技术的大力发展,我们一定会尽可能的把污染降低到最低程度,以便达到环保目的,最终电动汽车将会成为真正意义上的绿色环保交通工具之一。
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