本文來自微信公眾號“學(xué)習(xí)時報”，【作者】王震坡，北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院教授。
截至2024年8月底，全國新能源汽車保有量已超過2650萬輛，動力電池累計裝機量超1340GWh。新能源汽車的普及和廣泛應(yīng)用，不僅為環(huán)保事業(yè)作出了重要貢獻，也帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。然而，隨之而來的廢舊動力電池處理問題，卻如同一把雙刃劍，成為亟待解決的問題。特別是2024年，正值實施2016年質(zhì)保標準的第八年，標志著電池質(zhì)保到期的高峰即將來臨，大量動力電池即將退役并進入回收和再利用環(huán)節(jié)。面對這一現(xiàn)狀，探索并實施高效、環(huán)保的廢舊動力電池處理策略，不僅關(guān)乎資源的循環(huán)利用，更直接影響到生態(tài)環(huán)境的保護與可持續(xù)發(fā)展，也是動力電池行業(yè)加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
我國政府對廢舊動力電池回收利用高度重視，國家部委與地方主管部門積極出臺政策，行業(yè)企業(yè)也加快技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了該行業(yè)的快速發(fā)展。一是政策體系方面，自2018年起，多部門在溯源管理、行業(yè)規(guī)范、試點示范、財稅支持等方面實施了一系列政策，已初步建立符合國情的回收利用管理機制。特別是，我國建立了全球首個新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源管理平臺，實現(xiàn)動力電池全程可追溯，有效引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級。二是回收體系方面，截至2023年底，我國已建成萬余個動力電池回收服務(wù)網(wǎng)點，多省市開展動力電池回收利用區(qū)域中心（站）培育工作，工業(yè)和信息化部也遴選培育了148家符合行業(yè)規(guī)范條件的企業(yè)，線下實體回收利用渠道快速建立。同時，“互聯(lián)網(wǎng)+回收”服務(wù)平臺也在探索“線上+線下”結(jié)合的新型回收模式。我國多元化回收體系正在逐步構(gòu)建，有效促進了廢舊動力電池的就近回收、高效流通。
退役的動力電池并不意味著完全報廢，報廢的動力電池仍含有許多有價值的金屬元素，如鋰、鈷、鎳等。因此，在保證安全可控前提下，應(yīng)按照先梯次利用后再生利用原則，對廢舊動力電池開展多層次、多用途的合理利用，以實現(xiàn)資源的高效回收和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
梯次利用是廢舊動力電池經(jīng)拆解、分類、檢測、重組與裝配等相關(guān)工藝后，再次應(yīng)用到基站備電、儲能、低速動力等領(lǐng)域的過程。這不僅可以延長動力電池的使用壽命，使動力電池的使用價值最大化，還可以減少對新動力電池的需求。再生利用是對廢舊動力電池進行拆解、破碎、分選、材料修復(fù)及冶煉等處理，提取出鋰、鈷、鎳等高價值金屬材料的過程。經(jīng)過我國在廢舊電池回收利用領(lǐng)域的長期研發(fā)投入和積累，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)目前已處于國際先進水平，廢舊電池回收專利申請數(shù)量遠超其他國家或地區(qū)，占全球約72.0%的技術(shù)輸出。然而，隨著行業(yè)新需求的不斷變化和技術(shù)進步，廢舊動力電池種類更迭加快，回收利用過程變得更為復(fù)雜，部分關(guān)鍵技術(shù)仍待突破。
一是廢舊動力電池拆解效率低。無論是梯次利用還是再生利用，均需先拆解檢測。因動力電池種類多樣，型號、服役和使用時間、應(yīng)用車型及使用工況各異，國內(nèi)多采用人工或半自動化拆解，處理過程耗時耗力，效率低且存在安全隱患。此外，前端動力電池產(chǎn)品設(shè)計趨向無模組化，即減少或去除電池模組，直接將電芯、電池殼整合到車身底盤中，或是將電池和底盤/車身融合在一起，這種技術(shù)趨勢下需要采用灌膠的方式進行封裝電池包，進一步增加了后端拆解難題。
二是梯次產(chǎn)品一致性和安全性管控難，經(jīng)濟性較差。由于不同電池的內(nèi)阻特性、電化學(xué)特性、熱特性各不相同，經(jīng)過重組裝配得到的梯次產(chǎn)品的一致性和安全性管控難度較大。如果動力電池在服役期間沒有完整的數(shù)據(jù)記錄，再利用過程中進行電池壽命預(yù)測時，準確度可能也會下降。而且，梯次利用過程成本較高，但動力電池新產(chǎn)品價格在不斷下探，進一步影響梯次利用市場需求，阻礙梯次利用產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
三是再生過程中有價金屬元素的提取存在污染高、能耗高和流程長等問題。有價金屬元素提取的主流方法有濕法冶金和火法冶金。濕法冶金是通過酸性或堿性溶液將電池材料中的金屬轉(zhuǎn)化為金屬離子，再通過沉淀、萃取、沉積等一系列步驟進行回收，但流程復(fù)雜且會伴隨著大量廢氣和酸性高鹽有機廢水污染物的排放問題?；鸱ㄒ苯鹗菍⒈粰C械拆卸后的電池材料進行持續(xù)高溫冶煉（高于1000℃），從而獲得金屬化合物粉末，能耗較高且回收率較低，也存在廢氣排放問題。為解決這些問題，行業(yè)目前已開始研發(fā)并應(yīng)用濕法—火法工藝聯(lián)用、全組分回收以及選擇性提鋰等技術(shù)手段，但在提高有價金屬回收率的同時，也帶來了回收流程復(fù)雜冗長和原料消耗增加的問題。
總體來說，動力電池回收利用過程面臨安全高效、綠色低碳發(fā)展的壓力，需繼續(xù)推動環(huán)境友好型處理技術(shù)創(chuàng)新及推廣應(yīng)用。除了關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)存在不足之處，由于法律法規(guī)不健全、回收體系不完善等，現(xiàn)階段我國廢舊動力電池的回收市場并不規(guī)范，利益驅(qū)動下不規(guī)范的回收企業(yè)仍然存在。這些企業(yè)擾亂正規(guī)回收渠道，且往往缺乏專業(yè)的處理技術(shù)和設(shè)備，導(dǎo)致廢舊動力電池得不到規(guī)范處理。
為了有效解決新能源汽車廢舊動力電池的處理問題，我們需要從技術(shù)創(chuàng)新、政策引導(dǎo)等方面著手，推動綠色安全高效的技術(shù)和裝備研發(fā)應(yīng)用，促進行業(yè)規(guī)范、高效、綠色發(fā)展。
技術(shù)創(chuàng)新方面，一是鼓勵從產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計出發(fā)，提升經(jīng)濟性。通過改進電池綠色設(shè)計和制造工藝、開發(fā)先進的電池管理系統(tǒng)等方式來延長電池使用壽命，并通過設(shè)計標準化的電池模塊，可以更方便地進行電池的拆卸、更換、分選和組裝，實現(xiàn)不同應(yīng)用場景下的靈活配置和組合，從而降低成本，推動梯次利用產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。二是推動自動化技術(shù)進步，提升拆解和生產(chǎn)效率。加大對廢舊動力電池前端處理關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)攻關(guān)的支持力度，重點突破柔性拆解、智能化拆解、智能識別分類等關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合機器學(xué)習(xí)和人工智能算法，減少人工操作的成本和錯誤率，減少人員接觸風(fēng)險，從而提高拆解、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。三是加快再生技術(shù)革新，開發(fā)清潔綠色高效的回收技術(shù)。在現(xiàn)有的回收技術(shù)基礎(chǔ)上，補齊再生過程中浸提、純化等環(huán)節(jié)的短板，加快帶電破碎、多級控氧熱解、短流程深度提鋰、高效除雜、石墨提純及再生修復(fù)等核心技術(shù)研發(fā)。電池材料再生利用過程會產(chǎn)生大量廢氣、廢水和廢渣，因此在高效回收有價金屬的同時，要注重突破回收過程污染控制技術(shù)瓶頸。四是鼓勵融合應(yīng)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，以提升行業(yè)回收效率。推動構(gòu)建“大數(shù)據(jù)+大模型”驅(qū)動的動力電池線上性能和安全性評估檢測體系，形成基于線上快速分選評估的市場定價機制，促進行業(yè)市場化發(fā)展。充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)，對回收過程進行智能分析和預(yù)測，優(yōu)化回收路線、調(diào)整回收策略，從而降低運營成本、提升回收效率。
政策引導(dǎo)方面，一是以專項支持、基金、政策補貼等方式，強化共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。充分調(diào)動科研機構(gòu)和企業(yè)積極性，鼓勵突破行業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)，提高科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化水平，并開展工程示范和區(qū)域示范，促進先進技術(shù)和裝備推廣應(yīng)用，引導(dǎo)企業(yè)采用更加高效、節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)和設(shè)備，以推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的智能化、綠色化轉(zhuǎn)型。二是加大行業(yè)監(jiān)管力度，健全配套舉措。進一步提升動力電池回收利用管理政策法律層級，增加強制性和約束力，提高監(jiān)管力度和企業(yè)準入門檻，推動行業(yè)向更加規(guī)范化、標準化的方向發(fā)展。進一步完善動力電池全生命周期溯源的責(zé)任主體范圍，覆蓋全流通環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺的監(jiān)管作用，建立跨部門信息共享機制，加快研究數(shù)字化管理工具，實現(xiàn)動力電池全生命周期流向監(jiān)控管理。
總之，面對即將到來的動力電池退役高峰期及其帶來的廣闊市場空間，必須認識到技術(shù)是支撐這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心力量，而形成完整的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈則是實現(xiàn)高效回收和資源再利用的關(guān)鍵所在。因此，我們應(yīng)加快綠色安全高效技術(shù)和裝備的研發(fā)步伐，鼓勵融合應(yīng)用新技術(shù)，不斷提升行業(yè)回收效能。同時，持續(xù)完善適應(yīng)新發(fā)展形勢的政策體系，加強行業(yè)監(jiān)管，確保動力電池回收利用工作有序進行。（作者系北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院教授）
文章來源：《學(xué)習(xí)時報》2024年11月6日第6版
