周媛 王鑫 李錚 彭蕾 王延波 李合欣

摘 要：隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，動力電池迎來大規(guī)模退役，為推進(jìn)我國雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)，研究動力電池梯次利用具有重大現(xiàn)實意義。本文梳理了動力電池梯次利用行業(yè)現(xiàn)狀，并對相關(guān)認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、法律法規(guī)進(jìn)行了介紹，指出現(xiàn)有梯次利用存在的技術(shù)難題和梯次利用的意義，為關(guān)注此方面信息的企業(yè)、行業(yè)技術(shù)人員和政府監(jiān)管提供一定的參考，同時對提高行業(yè)的整體認(rèn)識具有重要的現(xiàn)實意義和指導(dǎo)價值。

關(guān)鍵詞：新能源，動力電池，梯次利用，行業(yè)現(xiàn)狀，法律法規(guī)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.10.019

基金項目：本文受2021年度“山東標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)項目“動力電池梯次利用安全指標(biāo)體系”（項目編號：2021-T-011）、2022年山東省標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略性重點項目“新能源汽車電池及充電設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略性重點項目”（項目編號：2022-ZL-06）資助。

Discussion on Current Situation of Power Battery Cascade Utilization

ZHOU Yuan WANG Xin LI Zheng PENG Lei WANG Yanbo LI Hexin

（Shandong Institute for Product Quality Inspection）

Abstract： With the development of the new energy industry， the power battery is facing large-scale retirement. In order to promote the realization of Chinas carbon peak and neutrality goals， it is of great practical signifi cance to study the cascade utilization of power battery. This paper sorts out the current situation of the power battery cascade utilization industry， introduces the relevant certification and standards， laws and regulations， points out the existing technical problems in the cascade utilization and the significance of the cascade utilization， and provides some reference for enterprises， industry technicians and government supervision personnel who pay attention to this information， and has important practical signifi cance and guiding value for improving the overall understanding of the industry.

Keywords： new energy， power battery， cascade utilization， industry status， laws and regulations

0 引 言

我國新能源汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)8年保持全球第一，隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長，動力電池“退役潮”也接踵而至。據(jù)估算，2014-2024年10年間，我國動力鋰電池累計報廢量約100萬噸，而1個0.02 kg的鋰離子電池可使1平方公里土地污染50年左右。因此，我國退役動力鋰電池的環(huán)保處置刻不容緩，退役后的安全、高效處置將迎來空前的市場機(jī)遇，同時也面臨巨大的風(fēng)險挑戰(zhàn)，迫切需要加快發(fā)展梯次利用產(chǎn)業(yè)。

針對目前梯次利用問題，相關(guān)部門已開始了布局，規(guī)范梯次利用市場，國內(nèi)不少學(xué)者也開展了相關(guān)的研究工作[1-9]。本文梳理了動力電池梯次利用行業(yè)現(xiàn)狀，并對相關(guān)認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、法律法規(guī)進(jìn)行了介紹，指出現(xiàn)有梯次利用存在的技術(shù)難題和梯次利用的意義，為相關(guān)企業(yè)、行業(yè)技術(shù)人員和政府監(jiān)管提供一定的參考，具有重要的現(xiàn)實意義和指導(dǎo)價值。

1 行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)狀況

動力電池是新能源電動汽車的“心臟”，占整車成本的30%～40%，直接影響著電動汽車的續(xù)航和安全性，提高其性能至關(guān)重要。如果想要提高新能源汽車的競爭力，最關(guān)鍵的就是要讓其動力電池趨向于理想化，延長動力電池的循環(huán)壽命，降低動力電池的使用成本，提高動力電池的性能，跟進(jìn)時代發(fā)展需要，使其更符合綠色環(huán)保的要求。

當(dāng)前，國內(nèi)鋰離子電池的發(fā)展水平與國外還有一定的差距，國內(nèi)鋰離子電池的性能和使用壽命等指標(biāo)遠(yuǎn)比不上國外，電池的原材料和電量控制等關(guān)鍵技術(shù)還比較少。隨著新能源汽車的高速發(fā)展，鋰離子電池作為生產(chǎn)的重點，其性能的穩(wěn)定性越來越重要，開展鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)研究也勢在必行。

1.2 市場狀況

近年來，我國新能源汽車市場使用規(guī)模持續(xù)增加，按照2025年新能源汽車產(chǎn)量590萬輛測算，動力電池需求量將達(dá)到330.6GWh，約為2018年裝機(jī)量的6倍。

經(jīng)測算，我國動力電池回收實際市場規(guī)模2022年約為146億元，至2030年，理論可達(dá)1406億元。從近幾年的走勢來看，動力電池行業(yè)的增速保持在10%以上，行業(yè)發(fā)展較快，成長能力較強(qiáng)。

1.3 梯次利用情況

目前對退役動力電池的處理方法有兩種，第一種是梯次利用，動力電池還沒有報廢但電能儲存量下降了，不能繼續(xù)用在電動汽車中，可將其梯次利用在其他領(lǐng)域，以提高資源利用率；第二種是拆解回收，進(jìn)行拆解將報廢動力電池中有價值的部分回收處理。

梯次利用是指將退役電池進(jìn)行回收、篩選、再利用于其他領(lǐng)域。典型用于儲能領(lǐng)域，如風(fēng)光儲能、削峰填谷、電力系統(tǒng)中，這樣可以降低環(huán)境污染，提高資源利用，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值的同時也減少了垃圾排放，是現(xiàn)代社會應(yīng)該大力推行的一種循環(huán)性、低碳型生產(chǎn)生活方式。

拆解回收是將退役動力電池進(jìn)行資源化處理，回收到的廢舊動力電池經(jīng)過拆解提煉稀有金屬的方式進(jìn)行再次利用。其主要針對動力電池容量損耗嚴(yán)重，無法繼續(xù)使用，只有通過拆解的方式回收有利用價值的資源，比如鈷、鎳等稀有金屬。將廢舊動力電池中的鎳、鈷、鋰等有價金屬提取出來進(jìn)行循環(huán)再利用，能夠在一定程度規(guī)避上游原材料稀缺和價格波動風(fēng)險，降低動力電池生產(chǎn)成本。

但實際獲取的退役動力電池存在產(chǎn)品不規(guī)范、車載使用階段的情況無法追溯、梯次利用再銷售階段產(chǎn)品信息不完整及測試數(shù)據(jù)少、甚至連電池投運及退役時間和容量等基本信息都沒有的情況與問題，這就急需進(jìn)一步落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，促進(jìn)數(shù)字化聯(lián)動，完善回收與梯次利用的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，提高市場準(zhǔn)入門檻。

2 認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)存的國際標(biāo)準(zhǔn)組織和區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)組織大約有三百多個。制定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量最多、權(quán)威性最高、影響力最大的國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有國際電工委員會（IEC）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電信聯(lián)盟（ITU）等。

目前，動力電池檢測在國際上一般使用IEC標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)，其中IEC標(biāo)準(zhǔn)主要工作在于動力電池單體和模塊的標(biāo)準(zhǔn)化體系建立，而ISO 標(biāo)準(zhǔn)主要工作在于動力電池包和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化體系建立。

IECEE是IEC電工產(chǎn)品合格測試與認(rèn)證體系，而IECEE-CB是IECEE電工產(chǎn)品測試證書互認(rèn)體系，是目前全球認(rèn)可度最高的認(rèn)證制度，中國于2013年將鋰離子電池納入CB互認(rèn)體系。

無論是國際動力電池標(biāo)準(zhǔn)，還是各國的動力電池標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)類型主要集中在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)兩項。與我國動力電池標(biāo)準(zhǔn)體系不同的是，國外動力電池標(biāo)準(zhǔn)主要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的安全及與之對應(yīng)的測試方法，未涉及動力電池材料和回收的標(biāo)準(zhǔn)，而我國動力電池材料標(biāo)準(zhǔn)和回收標(biāo)準(zhǔn)在動力電池標(biāo)準(zhǔn)體系中占據(jù)重要的地位。

隨著動力電池產(chǎn)業(yè)高速增長，其發(fā)展趨勢給動力電池市場帶來了退役電池的梯次利用問題。然而，目前我國在梯次利用方面的標(biāo)準(zhǔn)還不健全，制定全面的退役電池梯次利用標(biāo)準(zhǔn)是促進(jìn)新能源汽車健康發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，對退役電池梯次利用的研究也就具有重要的現(xiàn)實意義。

3 相關(guān)法規(guī)與技術(shù)難題

3.1 法律法規(guī)

目前，發(fā)達(dá)國家主要以法律作為防治電池污染和實現(xiàn)循環(huán)利用的重要保障，通過建立和完善相關(guān)的法律體制，用來約束生產(chǎn)者行為，充分實施“延伸生產(chǎn)者責(zé)任”制度，利用法律的強(qiáng)制性對電池生命周期相關(guān)的各個主體環(huán)節(jié)進(jìn)行制約，要求其必須按照法律規(guī)定履行義務(wù)并承擔(dān)責(zé)任，并對違反法律法規(guī)的主體依法進(jìn)行懲罰，讓他們意識到違背法律威嚴(yán)的代價。在中國，各級地方政府根據(jù)實際發(fā)展需求也在不斷的推出優(yōu)惠措施給予企業(yè)回收電池相應(yīng)獎勵。

歐盟出臺了《電池與廢電池法規(guī)》，要求對電動汽車電池分階段實施碳足跡披露、性能等分級和最大限值，并規(guī)定了最低回收目標(biāo)，電池制造商需自費組織廢舊電池分類收集、運輸、回收事宜，未滿足相關(guān)要求的或?qū)⒈唤惯M(jìn)入歐盟市場。這一法規(guī)計劃于2023年10月實施的“碳關(guān)稅”政策，對于快速發(fā)展的中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)而言，這將是產(chǎn)業(yè)鏈中亟待補(bǔ)上的短板。

3.2 技術(shù)難題

由于退役動力電池存在20%至80%能夠用作其他領(lǐng)域的可用容量，所以相較于直接拆解經(jīng)濟(jì)效益更大。然而，目前退役動力電池梯次利用存在流程較長、關(guān)鍵技術(shù)待突破、技術(shù)規(guī)范不足、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失、安全性及穩(wěn)定性難以保障等問題，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)價值尚未體現(xiàn)。但直接拆解回收已具備經(jīng)濟(jì)性，2027年，動力電池回收行業(yè)市場規(guī)模有望超千億元。

退役電池回收利用的首要難題就是拆解難度高，各個電池廠家都會根據(jù)用戶的具體要求，設(shè)計出類型、工藝各不同的鋰電池。它們之間設(shè)計工藝的復(fù)雜性、組成的形式具有多樣性，很難有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

4 梯次利用意義

退役電池梯次利用是在不增加資源的情況下延伸其使用價值，可以實現(xiàn)資源利用的最大化，符合綠色、循環(huán)和可持續(xù)的發(fā)展理念，是大勢所趨，符合國家的戰(zhàn)略需求。

退役電池能量在20%～80%以內(nèi)可應(yīng)用在通訊基站備用電源、儲能、低速電動車、照明等領(lǐng)域，在20%以下可進(jìn)一步分解進(jìn)行材料回收，從而提升電池全生命周期價值。在生態(tài)上，退役電池梯次利用有利于環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)省，同時對推動電池產(chǎn)業(yè)快速縱深發(fā)展具有重要意義和顯著效益。

5 結(jié) 語

面對日益顯現(xiàn)的“碳貿(mào)易壁壘”，加快動力電池梯次利用、降低動力電池碳足跡勢在必行。然而，動力電池梯次利用領(lǐng)域則仍處于行業(yè)發(fā)展初期，相關(guān)政策尚未完善。因此，強(qiáng)化新能源汽車動力電池回收利用，完善制度建設(shè)和溯源管理，平衡好電池全生命周期性能與環(huán)境目標(biāo)已迫在眉睫。

開展動力電池梯次利用研究工作，可明確梯次利用標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀、需求和發(fā)展趨勢，進(jìn)一步完善梯次利用建設(shè)布局，有利于全面激發(fā)市場活力，更好地聚焦服務(wù)國家新能源發(fā)展戰(zhàn)略。對退役動力電池進(jìn)行梯次利用在生態(tài)環(huán)境、資源循環(huán)利用和經(jīng)濟(jì)價值方面都具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。需要指出的是，梯次利用雖然已經(jīng)引起廣泛關(guān)注和研究，但仍屬于“藍(lán)?！笔袌觯瑵摬刂薮笊虡I(yè)機(jī)遇，具有極大的發(fā)展空間。

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作者簡介

周媛，高級工程師，主要從事檢測及標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究。

（責(zé)任編輯：袁文靜）