文/
動力電池回收,是一個“等風來”的邊緣行業(yè)。一方面,它橫跨新能源汽車、化工、冶煉(工業(yè)基礎(chǔ)),從工業(yè)應(yīng)用回到基礎(chǔ)工業(yè),處于“邊界地帶”;另一方面,它暫時不招人待見,因為做了賠錢。
正因為如此,業(yè)內(nèi)都在等待“風起的時候”——廢舊電池的規(guī)模足夠大、回收技術(shù)成熟到不造成額外的環(huán)境負擔、收益覆蓋回收過程的成本。
純電動產(chǎn)品進入市場已經(jīng)超過10年,但在2015年之前,全球累計銷量只有35萬輛。電池方案各異(早期的鉛酸,隨后的鎳氫、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰),更為關(guān)鍵的是,當時并未建立數(shù)據(jù)追蹤系統(tǒng)。后者用于監(jiān)控動力電池在全壽命周期所處的階段。這導(dǎo)致了回收和再利用的成本高昂。
由于規(guī)模和技術(shù)原因,目前在電池回收生態(tài)上盈利很難。虧空誰來承擔?要么由政府提供補貼,要么由廠商或者供應(yīng)商在整車售價中加入“廢舊電池處理費”。如果由消費者埋單,將對新能源消費構(gòu)成打擊。
所謂“二次利用”的方向,大致是作為固定儲能單元,用于家庭、公共基礎(chǔ)設(shè)施風光(風能+太陽能)臨時儲能。
不過,二次利用只是推遲了拆解,而不能避免。動力電池容量跌至80%,將進入“第二生命期”,當剩余40%容量時,拆解回收將不可避免。基于同樣的理由,雖然世界各國都在尋求建立以鋰電池為核心的回收再利用系統(tǒng),但尚無一個國家建立可溯源、環(huán)境友好、減量化、能盈利的電池回收體系。
但是,這并不表明無先例可循。從上世紀90年代開始,豐田開發(fā)的混動產(chǎn)品開始在全球銷售。在2007年,豐田的HEV全球累計銷量100萬輛,2017年突破1000萬輛,截至今年7月底全球累計銷量1600萬輛,其中中國銷量100萬輛。雖然中國銷量增速很快,但從早期累積量上來說,并非主要回收市場。豐田HEV電池的主要回收市場,仍是美國、日本和歐洲。目前豐田混合動力汽車的年銷量大約在150萬輛左右,其中美國的銷售區(qū)間為25萬-30萬輛、歐洲為30萬-40萬輛,日本本土穩(wěn)定在65萬輛左右。
不過,HEV電池為鎳氫電池,而且體積和容量都比較小(1KWh)。豐田在1998年開始啟動鎳氫電池回收計劃,在2009年建立回收指導(dǎo),承諾100%回收。到2013年,開始嘗試梯次利用。
豐田等著經(jīng)銷商門店積累了足夠數(shù)量的電池后,通過以舊換新取回舊電池。與鋰電池相比,舊鎳氫電池堆積安全問題不大。這對于如今動輒數(shù)百上千單體的鋰電池來說,不具備借鑒意義。
豐田對到手舊電池進行測試和評估,分為進入“維修體系”、梯次利用和拆解報廢。
“維修體系”的說法有點令人費解。某些電池雖然整體性能不滿足使用要求,但只是個別單體指標欠佳,更換后重新組裝為新PACK。
梯次利用其實到目前為止沒有太多大型項目。為數(shù)不多值得夸耀的,是豐田提供了黃石公園的設(shè)施儲能系統(tǒng)。
而拆解報廢則遇到比較大的環(huán)境難題。2012年,豐田與日本重化學(xué)工業(yè)公司合作,宣稱可以回收80%的金屬(主要是鎳)。
在歐洲,豐田與法國SNAM公司、比利時優(yōu)美科集團合作,由后兩者回收鋰電池和鎳氫電池中的金屬。
顯然,豐田不想在歐洲處理煩人的電解液,就必須借助于本地公司的工業(yè)體系。
日本的回收體系,正處于從鎳氫向鋰電池過渡的階段。起步較早,架構(gòu)最齊全,技術(shù)也處于略領(lǐng)先的地步,實用性已經(jīng)得到驗證,惟一有問題的是規(guī)模。日本回收的經(jīng)驗,到底價值幾何,能否用于鋰電池大規(guī)?;厥阵w系,在2023年之前會得到驗證。
電池走到拆解回收這一步,麻煩也就隨之產(chǎn)生了。主要回收價值集中于電池正極(金屬鹽)和殼體(一般是鋁合金)。負極(石墨)過于廉價,不值得回收,幸好石墨并不污染環(huán)境。隔膜是高分子材料,廉價且不容易回收,污染性不大,只是不易降解。最大的麻煩就在于電解液,基本沒有回收價值,又不能丟棄,處理過程中仍產(chǎn)生廢水、廢氣和廢料,沒有經(jīng)濟回報,卻必須要減量化、無害化。
電解液處理,一般先通過機械方法泄流、壓榨,收集起來,然后將廢氣通入廢水吸收,再用氧化方式處理廢水,令其“可生化性”(達到在自然環(huán)境下無公害地降解),再通過沉淀反應(yīng)去除沉淀物,用活性炭、反滲透膜形成吸附-超濾組合技術(shù),去除有機污染物,達到中水標準。
需要指出,這只是原理上的描述,具體處理方法非常復(fù)雜。電解液回收是專利集中的部分,既是難點,也是消耗能源/資源比較多,卻無利可圖的部分。大多數(shù)主機廠既沒有能力,也沒有意愿建立這樣的電解液專業(yè)處理流程。將之委托給專業(yè)廠家,讓專業(yè)的公司做專業(yè)的事,比較合理。
廣泛意義上,日本的廢品回收體系是全球最完善的。在動力電池回收上,以企業(yè)為主導(dǎo),利用零售商、汽車經(jīng)銷商或者加油站的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)向消費者回收廢舊電池,回收路線與銷售路線相反。和中國一樣,政府明確規(guī)定,生產(chǎn)商是電池回收的責任主體。政府給予相應(yīng)補助,提高回收積極性。
日產(chǎn)與住友的合資公司,加上夏普、NEC等,都在謀求“再利用”動力電池,用于風光儲能。日產(chǎn)推出了太陽能街燈,將退役電池與街燈上光伏板連接,白天儲能,晚上街燈釋能照明,可以孤立運行,不依賴電網(wǎng),適合自然災(zāi)害下應(yīng)急供電??紤]到日本是臺風地震多發(fā)國家,這么做有現(xiàn)實意義。
本田也聲稱啟動電池“再生計劃”,也有二次利用的規(guī)劃。不同的是,本田計劃自己拆解廢舊電池,提取鈷、鎳等金屬。但對于電解液等處理,并未提及。
不過,本田也與SNAM公司合作,其中的處理流程和產(chǎn)能,很可能由后者提供。
2018年9月,在經(jīng)產(chǎn)省的撮合下,豐田、日產(chǎn)等企業(yè)聯(lián)合啟動了退役電池回收項目。此前各家都已有了各自的回收計劃,有的已經(jīng)付諸實施多年,為什么還要在“日本制造商協(xié)會”的框架內(nèi)協(xié)調(diào)聯(lián)合行動呢?
官方說法是“實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”,這其實是暗示,各自為戰(zhàn)大概率虧本,難以長期自持。
各大廠商共同出資成立了“日本汽車循環(huán)利用協(xié)作機構(gòu)”,總部位于東京,在日本各地建立了7個工廠,同時建立更多的電池回收點。
從此以后,主機商可以將舊電池交給協(xié)作機構(gòu)來處理,前者按比例向后者繳納處理費即可。
同樣在2018年,日產(chǎn)與住友的合資公司4R能源公司成立了,這是日本第一家專門從事鋰電池循環(huán)利用的工廠。但是,尚未聽說“日本汽車循環(huán)利用協(xié)作機構(gòu)”與早幾個月成立4R有什么業(yè)務(wù)往來。前者的優(yōu)勢在于廣泛的回收體系,后者則是標準商業(yè)化運作,從鋰電池回收真正能賺到錢。他們都沒有向公眾解釋,如何處理無法賺錢但又不能回避的電解液。
當前,全球范圍內(nèi)純電產(chǎn)品已經(jīng)放量,而且純電PACK量大、回收潛力高,積累量追上HEV和PHEV的小電池,只是時間問題。不過,2019年、2020年全球范圍內(nèi)的動力電池回收是走低的。兩個原因:一則新一代鋰電池技術(shù)更先進、壽命更長;二則大多數(shù)EV產(chǎn)品仍處于生命周期的中早期,還未到梯次利用階段,更不要說報廢處理。而2023年之后,預(yù)計回收規(guī)模將突破100GWh,到那時才能真正建立起相對完善的回收體系。
日本的回收體系,正處于從鎳氫向鋰電池過渡的階段。起步較早,架構(gòu)最齊全,技術(shù)也處于略領(lǐng)先的地步(其實很難評估),實用性已經(jīng)得到驗證,惟一有問題的是規(guī)模。日本回收的經(jīng)驗,到底價值幾何,能否用于鋰電池大規(guī)?;厥阵w系,在2023年之前會得到驗證。