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退役潮来临 动力电池回收六大难怎么解？
动力电池退役潮来临，如何更好地对其进行回收利用，考验着行业管理者。“2014年前后国内新能源汽车进入普及期，到今年已是第8年，也是动力电池退役的第一个高峰期，我们近来回收的基本是2014年前后的电动汽车及动力电池。”山东潍坊新能源二手车商杨刚向记者道出了当前的行业现状。中国汽车动力电池产业创新联盟最新数据显示，2020年我国动力电池累计退役总量约为20万吨，到2025年这一数字将上升至78万吨。“按照6至8年寿命计算，我国电动汽车的动力电池退役数量将逐年增长，尽快出台新政策，对于解决动力电池回收再利用存在的种种矛盾和问题有重要价值。”中国电池工业协会专职副理事长王敬忠向《中国汽车报》记者表示。工信部日前表示，年内将加快审查或起草《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》。记者走访调研了车企、回收企业以及二手车商等多个涉及电池回收利用的相关主体，梳理出回收体系中较为突出的六大问题，同时也希望未来出台的新办法能更有针对性。1、私家车电池回收成真空区“我的电动车是8年前买的，续驶里程300公里，现在电池不行了，想把车卖掉。我到二手车市场一问才知道，只有几家二手车商收旧电动汽车，他们主要看电池的情况估价，虽然出价很低但我也没有别的选择，只好卖了。”车主林先生向记者表示。作为二手车商，其实他们也有自己的顾虑。“电动汽车上动力电池所占的成本相当高，回收旧车先看电池，电池还有价值才有赚头，否则就赔本了。”二手车商孟斌谈到，8年以上的电动车基本没有人要，一般都是拆下电池，卖给专门回收的小企业，如果容量剩余20～30度（电），能卖到6000～7000元。杨刚介绍，现在总体看，个人电动汽车用户相对较少，更多的是电动出租车等出行领域报废的营运车辆，这些车一般6年左右就报废了，电池还能用的就会被回收，没有价值的废电池就被当成垃圾扔掉。对此，车企也有自己的难处。“一般用户买电动车肯定是包括电池的，也就是说电池的所有权已经属于车主，自行处理废旧电池是车主的权利，目前也没有政策明确淘汰的电池应该由谁负责处理，现有的梯次利用政策主要针对企业，对个人用户没有约束力。”上汽集团副总工程师朱军说。“还有的企业虽然承诺回收旧电池，但实际执行层面并不顺利，一方面企业很难跟踪每一位用户的电池使用情况；另一方面由于没有明确规定，用户认为价格合适就把淘汰的电池卖给二手车商。”孟斌说的，是眼下较为普遍的情况。2、老办法缺少实施路径如果处理不当，废旧动力电池也有危害。“废旧动力电池产生的危害应该引起重视。”华东新材料技术研究院研究员林澍文表示，首先，三元锂电池中，电解液溶质六氟磷酸锂等属有毒物质且易潮解，可与空气中的微量水分反应生成氢氟酸等物质，造成水污染；其次，废旧电池仍存在一定安全隐患，需要规范处理。今年1月湖南某废旧电池处理企业就曾发生爆炸起火事故；第三，动力电池作为危险货物，需要通过专业车辆运输，成本是普通车辆运输的5至6倍，再加上购买和仓储等成本，回收总体成本较高，也是企业不愿回收的原因之一。“容量剩余80％以下的动力电池已经不再适用于电动汽车。但是，退役并不表示动力电池已经完全报废。”山东省电池工业协会顾问谢瑜忠在接受《中国汽车报》记者采访时表示，如三元锂电池中镍含量为12.1％，含钴3％，锂平均含量为1.9％。为避免资源浪费，对于这些动力电池的回收再利用尤为重要，其回收大致可分为梯次利用和再生利用。“关键是要明确企业责任，才能解决动力电池的回收利用问题。”“2018年，工信部等七部门联合印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，强调对动力电池的梯次利用、回收网点建设，并原则性提出汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任，但究竟如何落实等并没有相关条款，缺乏约束力，这是此次新制定管理办法时应该格外关注的重点。”北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁向记者表示。3、市场鱼龙混杂孟斌介绍，一般情况下，使用6年以上的纯电动汽车可能就需要更换电池，而高频次使用的营运车辆，如电动出租车、公交车等车辆的动力电池寿命更短，回收电池的企业大多数是中小企业，而且数量较少。有时候旧电池多了，回收企业就不收了。“目前的电池回收厂家以中小企业为主，企业也没有那么多符合安全条件的库房供存放旧电池，最主要的是分类、拆除、破解旧电池基本是人力作业，效率不高且因为涉及危化品作业，人力及相关成本支出较大。”浙江安世再生科技有限公司工程师郎先钧告诉记者，废旧动力电池处理存在的问题之一，是有一定污染和燃烧的风险性，国内很难找到相应的全自动化机械设备，所以基本是人工作业或半人工作业，由此导致效率不高。郎先钧介绍，目前动力电池拆解回收工艺有三种：干法、湿法、生物回收，前两种回收工艺已经比较成熟，可适用于工业化应用，后一种尚在实验阶段并未推广。同时，梯次利用中，针对电池最终的分解、提纯的回收技术基本上没有实现攻破，上述因素就导致电池回收处理的成本始终较高。正规动力电池回收企业回收1吨磷酸铁锂电池的成本约为8500元，而提取出来的材料价值也不过8000元左右。而且，动力电池回收核心技术是使用最合适的化学溶剂，将电池中的有效成分提取或萃取出来，重新做成电池原材料加以回收利用，但这些配方是动力电池企业的技术机密，电池回收企业难以准确掌握。由此，也带来了电池回收价格上的悬殊。“正规回收厂家给出的价格不高，所以很多用户选择把电池卖给一些不规范的二手车商。”杨刚谈到，由于市场管理不规范，电池回收价格被哄抬，正规商家在价格上拼不过“黑户”小商贩，但小商贩收购的电池大部分都没有流入正规回收企业或网点，有些流向一些玩具、小风扇等小电器作坊。“如果有政策或制度对渠道进行整顿和规范，减少鱼龙混杂的现象，我们也会从中受益。”杨刚说。4、车企设置信息壁垒一家动力电池回收企业技术员廖柯兵告诉记者，废旧动力电池的处理效率较低，与一些人为因素也有关系。由于汽车生产企业设置了权限，外人无法从电源管理系统上读出电池性能相关数据，电池回收企业只好先将电池包拆解，再对电池进行测量，既耗费时间，也有安全和污染的隐患。“防范不正当的介入电源管理系统是出于保障安全的目的，但我们是专业的动力电池回收企业，国家应该有规定，让电动汽车生产企业向我们这样的企业开放相关的权限。”廖柯兵建议。“解决动力电池回收中的种种问题，首先必须完善制度，做到有规可依，有章可循。”谢瑜忠表示，一是针对回收中的渠道问题，目前全国已经有按照工信部要求建设的回收网点13145家，但很多旧电池并没有通过网点回收，仍然流向了其他渠道；二是目前符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业有22家，但没进入这一名单的仍然在从事相关业务；三是关于电源管理系统读取权限问题，应该有明确的规定，平衡相关企业之间的关系，在促进节能环保与行业发展中找到最佳平衡点。5、尺寸不统一降低回收效率“国内电动汽车的动力电池外观尺寸、性能参数基本没有一样的，不仅不同厂家的车型尺寸不一样，即使同一个厂家的不同车型、甚至是同系列的不同车型中，很多动力电池的尺寸都不一样，这不仅给充电、更新等使用环节带来麻烦，到了回收处理阶段也是一大烦恼。在一定程度上，正是这种差异使得全自动、机械化处理废旧电池成为难题。”郎先钧说，动力电池尺寸标准，看似是小问题，却影响到企业运营、电池回收利用等一系列环节。像特斯拉的18650标准电芯，二次利用时很容易组装成家庭储能的Powerwall系统。记者了解到，除了常见的18650圆柱形电池外，市场上至少还有数十种不同规格的圆柱、方型、软包电池，装配在不同型号的纯电动汽车上。“电池的尺寸规格统一，既可以降低生产成本，也能为动力电池的梯次利用提供便利。”谢瑜忠表示，标准尺寸、标准工艺、标准制造无疑可以有效降低生产成本，有利于电动汽车的推广和电池的回收、处理、梯次利用，如淘汰下来的动力电池完全可以作为储能电池，供储能电站使用，这也要求动力电池尺寸实现标准化与规范化，希望在制定的相关政策及标准中考虑这一因素。6、身份溯源无强制要求“动力电池回收过程中要溯源查证其‘身份’同样存在很多难点。”廖柯兵表示，目前很多退役的动力电池使用情况并无数据记录，使用过程以及当前状态未知。在动力电池进行梯次利用之前，必须拆解再测试。同时，基于有限的数据，对剩余寿命的预测也很难保证准确，这无疑又会增加梯次利用电池的品质风险。林澍文谈到，早在2016年，我国发布的《生产者责任延伸制度推行方案》中，就要求建立电动汽车动力电池回收利用体系，建立动力电池全生命周期追溯系统。2018年7月，新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台启动应用，理论上，通过该平台可以对动力电池进行溯源。但是，实际上，由于缺乏强制性政策，企业在上报数据时存在信息严重滞后、不完整和追溯困难等问题。同时，缺乏有约束力的政策法规，使小商户、小作坊等一些不规范回收动力电池行为变得有机可乘。“虽然2018年发布的动力电池回收利用暂行办法提到了建立动力电池溯源信息管理系统、编码技术标准及相关信息共享机制，但现实中，涉及的企业种类与数量众多，比如电池生产企业、电池维修更换机构、电池租赁企业、梯级利用企业的链条较长，实际操作存在困难，仍需要有政策对其各自的责任予以明确。”谢瑜忠认为，目前出台的标准大多为推荐性标准，在执行过程中存在约束力不足、缺乏法规依据等问题。
来源：中国汽车报
大型项目被叫停 动力电池梯次利用遇冷
意料之外、情理之中，动力电池梯次利用被按下了“暂停键”。近日，国家能源局发布了《新型储能项目管理规范（暂行）（征求意见稿）》（以下简称《征求意见稿》），其中第十四条提出，在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前，原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。已建成投运的动力电池梯次利用储能项目应定期评估电池性能，加强监测、强化监管。尽管没有直接禁止动力电池的梯次利用，但这一文件无疑给动力电池梯次利用储能项目浇了一盆冷水。“我认为，管理部门之所以做出这一决定，主要还是考虑到当前进入梯次利用环节的动力电池安全性以及生产一致性等问题。”国家新能源汽车创新工程专家组组长王秉刚在接受《中国汽车报》记者采访时表示，可能等到搜集到足够多的相关信息，以及对电池质量等拥有更多把握后，会重新放开动力电池的梯次利用工作。不过整体而言，文件的出台也会促进电动汽车行业更加注重提高动力电池的质量，来更好地满足梯次利用行业的需求。从“两全其美”到“两败俱伤”根据中国汽车工业协会（以下简称“中汽协”）公布的最新数据，今年1～5月我国新能源汽车累计销量达95万辆，同比增长224.2％。按照中汽协的最新预测，今年国内新能源汽车年销量有望突破200万辆，达到240万辆。销量快速增长的背后，动力电池的出货量也不断增加，由此引发了退役电池大潮的到来。权威机构预测，从今年起，我国将逐步进入动力电池规模化退役阶段，2020～2022年，我国动力电池累计退役量将达到90.5GWh，预计到2025年，中国动力锂电池退役量将超过73万吨。业内人士指出，动力电池的寿命普遍在5～8年，而从电动汽车上退役的动力电池目前主要有梯次利用和拆解回收两种处理方法。相关数据显示，通常退役电池仍具有初始容量60％～80％的剩余容量，如果能够被用在储能等其他领域作为电能的载体使用，就可以充分发挥其剩余价值，而且还可以降低新能源汽车的成本等。另一方面，我国储能市场也正在进入快速发展时期。今年4月21日，国家发改委和能源局联合发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿）》，首次从国家层面明确和量化储能产业发展目标，提出到2025年实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万kW以上。到2030年，实现新型储能全面市场化发展。对于储能市场来说，梯次利用电池不仅成本更低，而且也符合当前绿色发展的大方向，退役动力电池进入梯次利用领域可以说是“两全其美”。此前，相关工作也一直在不断推进和应用过程中。那么，为何《征求意见稿》会突然明确提出，不再新建大型动力电池梯次利用储能项目呢？王秉刚推测，这可能和之前储能电站发生安全事故有关。发生事故的储能电站于2019年3月投运，是北京市中心最大规模的商业用户侧储能电站。事故发生后，管理部门或许认为相关产业技术现在还不成熟，并不适合完全产业化，因此采取了暂时叫停的举措。毋庸置疑，梯次利用的通道暂时关闭后，国内新能源汽车的退役电池将减少一个消化渠道，而储能行业也将失去一个价格较低的电池来源，可谓“两败俱伤”。电池安全与一致性遭质疑不过，事故的发生极有可能只是“导火索”，正如王秉刚所言，有关部门暂停退役动力电池进入梯次利用环节，更深层次的原因在于对动力电池安全性和一致性的担忧。一位不愿具名的行业专家告诉记者，其实与新能源汽车的其他零部件相比，电池生产确实难度更高，因为化学反应显然比物理运动更难控制，这就是为什么到现在电池安全仍然是全行业的重要课题。新车电池尚且可能存在安全隐患，更何况是退役的动力电池？此前在接受本报记者采访时，中国汽车动力电池创新联盟副秘书长马小利在谈到换电站的安全问题时也直言，由于无法确保消费者的使用情况，有些电池可能经历了一些极端气候，有些则可能发生过外形没有任何损伤的碰撞，因此换电站需要对换下来的电池进行非常严格的全面检查，以确保下一个使用者的安全。不过，上述专家提出，一方面，由于当前电池回收利用行业仍不够规范，一些比较健康的退役动力电池可能已经被其他渠道提前抢走，导致回收的动力电池整体质量水平偏低；另一方面，已经进入梯次利用领域的动力电池也属于比较早期的产品，质量水平较低，因此也更容易出现一些问题。当更大规模和更先进的电池产品进入退役期时，现在有关部门担忧的问题就有希望得到一定程度的改善。此外，正如王秉刚所说的那样，想要消除储能行业对退役动力电池的担忧，除了提高电池的质量与一致性水平以外，尽快建立起退役电池的评价与检测体系同样至关重要。据了解，这一工作已经在进行中。在6月28日工信部发布的2021年汽车标准化工作要点中，就重点提及了“开展动力电池回收利用通用要求、可梯次利用设计指南等标准预研”等内容。有理由相信，一旦电池一致性管理技术取得关键突破，动力电池性能监测与评价体系得到健全，动力电池的梯次利用工作有望再度踏上正轨。利好头部电池企业在提到《征求意见稿》会给电动汽车行业带来哪些影响时，王秉刚认为，影响比较有限。尽管梯次利用的渠道关闭了，但事实上目前退役的动力电池应用范围较广，例如储能系统、通信基站、数据中心的备用电源系统、充电站和低速电动车等。“据了解，退役电池的梯次利用还处于刚起步的阶段，整体规模也不太大，因此我觉得，《征求意见稿》给电池和电动汽车行业带来的直接影响比较小。”但王秉刚强调，这一政策的提出，将成为促进我国动力电池行业提高产品质量与性能的推动力之一。毕竟站在全生命周期的角度来看，能够进入梯次利用领域的话，将在一定程度上降低电动汽车的成本，从而有利于提高产品的市场竞争力。因此无论是电动车企，还是动力电池生产企业，都会以更高的积极性来开展动力电池的研发工作，不断提高产品的安全性和一致性水平。站在这一层面来看，头部电池企业也有望迎来更好的发展契机，电池行业洗牌或将加速。值得一提的是，对于比亚迪和宁德时代这一类同样在储能领域开展布局的电池企业来说，《征求意见稿》的发布也将成为重大利好。据悉，储能业务正在成为驱动宁德时代业绩增长的另一架“马车”。目前宁德时代储能电池系统销量为2.39GWh，营收达到19.43亿元，已经连续3年增速超过200％，收入比例增至3.86％。可以想见，当动力电池梯次利用被暂时叫停，国内发展势头良好的储能产业必将加大其他类型电池的采购量，从而给这些储能电池企业带来更大的业务增长空间。“对于电动汽车行业来说，推动梯次利用的发展将有助于降低全生命周期的成本，同时促进全产业朝着更加健康可持续的方向前进。对于储能产业来说，退役电池也能成为其低成本储能电池的重要来源之一，因此推动退役电池梯次利用工作的继续开展非常有必要。”王秉刚表示。但他也强调，这还需要一个过程，双方应当根据实际情况逐步推动，切忌操之过急。
来源：中国汽车报
动力电池回收利用亦须“抢跑”
得益于在新能源汽车领域的抢先布局，近年来中国动力电池产业取得长足进步，迈入全球领先行列。然而，随着新能源汽车迅速普及，大量的动力电池也开始不断退役，在带来环境污染隐忧的同时也存在资源浪费，亟待回收利用环节“补链”。数据显示，截至2020年底，中国新能源汽车保有量达492万辆，增量连续三年超过100万辆。而2020年中国动力电池装车量达63.6GWh，占全球总装车量的46.4%。据中国汽车动力电池产业创新联盟预计，2021年中国新能源汽车产量将达224.6万辆，同比增长75.3%，全年动力电池装车需求将达115GWh，同比增长约80.8%。“十四五”期间，中国动力电池需求将较当前翻两番以上。不仅是规模，中国动力电池在技术水平、产品性能和产业布局等方面也取得全面进步。据日前举行的中国汽车动力电池产业创新联盟2021年度会议透露，目前我国已形成结构完整的动力电池产业体系，正极、负极、电解液、隔膜四大材料的产品质量大幅提升，国产装备技术参数达国际先进水平，全套生产装备国产化率达90%以上，关键工序装备国产化率达80%。同时，动力电池能量密度大幅提升，140Wh/kg及以上车型产量占比达70%以上，最高达194.12Wh/kg，新能源汽车续航里程400公里及以上车型占比达60.2%，最高达708公里。今后一段时间内，全球超60%的动力电池产能建设在中国，我国将成为全球最大的动力电池生产国。在这些振奋人心的数据背后，另一组数据也应引起注意：2020年我国动力电池累计退役总量达到了约20万吨，而到2025年，这一数字预计将升至约78万吨。如果这些动力电池直接废弃，将对土壤和地下水造成极大污染。目前国际通行的做法是对退役电池进行梯次利用。业内人士介绍，每辆新能源汽车上一般装载的是一个完整的锂电池包。回收后既可以拆解成模组或电芯，形成小型电池用于低速电动车、太阳能路灯等产品，也可以将多个完整的电池包并在一起，为风、光电等场景储能。更为重要的是，如果可以有效回收利用废弃电池中的金属，将大大提升我国动力电池原材料自给率，降低对上游资源的依赖，有利于缓解原材料供需紧张矛盾。有专家指出，我国动力电池产业最大的危机就是锂资源储备的问题。锂是地球上一种十分稀有的资源，而且该资源的分布十分不均衡。目前全球将近66%的锂资源储量分布在了南美洲和大洋洲。虽然我国锂资源储量位居全球第六，但是由于分离技术还不够成熟，再加上生产成本较高，因此我国的锂资源一直处在供不应求的失衡状态中。但是如果长期高度依赖外国资源，很容易造成“卡脖子”问题，不利于我国未来的能源安全。而这个问题如今已现端倪，数据显示，由于近期电动汽车和储能电池这两大市场的迅速增长，目前作为其原材料的氢氧化锂和碳酸锂现货与年初相比分别上涨了80%和67%。事实上，我国已经建设了1万多个动力电池回收网点，目前回收的动力电池主要是来自各类出行服务公司报废的运营车辆。据预计，随着新能源汽车迅速普及，2024年将迎来家用车辆动力电池集中退役潮，届时将对回收利用系统产生巨大压力。此外，由于动力电池种类极多、结构各异，现在回收的电池包更多只能靠工人手工拆解，成本较高。而且各电池生产厂家为了保护关键技术信息，对电池的电源管理系统也会设置读取权限，回收后只能再一个个重新检测电池的寿命和损益情况，客观上使回收利用环节成本和难度都有增加。面对即将到来的动力电池集中退役潮和各国在动力电池领域的激烈竞争，我们完全有必要未雨绸缪，及早统一动力电池的基本规格，加大在动力电池回收利用方面的技术攻关。与此同时，业界数据显示，近五年全球60%的动力电池技术创新在中国，包括材料、电芯、系统、装备等环节，因此我们也完全有能力依靠自主创新实现在动力电池回收利用领域的突破，“抢跑”这个新赛道。
来源：新华网
掘金2000亿废旧电池回收市场
随着新能源汽车保有量持续增长和动力电池出货量提升，动力电池报废潮加速来临，废旧电池大规模回收利用刻不容缓。锂电池回收再利用主要分为两个方面：1）对符合能量衰减程度的退役电池进行梯次利用；2）对无法进行梯次利用的电池进行再生利用，回收其中的镍、钴、锰、锂等材料，或对再生后的电池材料进行修复，进而提升回收价值。通过废旧动力电池再生利用的方式，回收的镍、钴、锰、锂等金属可提供给锂电池重复使用，保障企业原材料供给，逐渐成为了行业共识。格林美副总经理黄良取指出，碳达峰碳中和目标大背景下，新能源战略材料资源需求量持续上升，新能源+回收利用大有可为。解决好动力蓄电池回收问题有利于环境、战略资源和安全等。行业预计，2019-2025年动力电池回收合计市场空间有望超过600亿元,，2019- 2025年均复合增速有望达到50%。按照市场价格测算，2020-2030年三元电池回收空间约1305亿元，磷酸铁锂电池回收空间约680亿元，合计接近2000亿元。格林美在2003年启动废电池回收业务，18年来投资建设废旧电池与钴镍钨锗铟等稀有金属废物完整回收，建成中国最大超细钴镍粉末制造基地，中国最大的钨资源回收基地、世界最大的锗回收基地、中国核心锂离子动力电池钴镍原料制造基地。同时，格林美还攻克小型电池与充电电池完整资源化与循环再造三元动力材料的关键技术，实现电池的经济化、规模化回收处理。作为资源循环领域头部企业，格林美自2015年提出构建“新能源全生命周期价值链”以来，逐渐形成了覆盖“电池回收—原料再造—材料再造—电池包再造—新能源汽车服务”的新能源全生命周期价值链。依托领先的循环技术、绿色理念及产业循环价值模式，目前格林美已与全球超200家整车厂及电池厂签署了动力电池回收协议并展开合作。已建成武汉、荆门、无锡三条废旧动力电池包绿色拆解线，年可处理废旧动力电池包25万套。为进一步加强公司的废旧电池回收能力，格林美自主研发设计，建成全球首条废旧电池循环利用全自动产线，该产线集废旧动力电池包拆解、放电、煅烧、破碎、分选和粉体回收于一身，可实现废旧动力电池包、电池废料、3C电池、干电池等的自动化、智能化、资源化“一键式”循环利用。同时，格林美还建成可追溯的全流程信息化管理系统，该系统实现废旧动力电池从回收、运输、贮存、拆解、再造、梯次利用等全流程信息化管理，无缝对接产品编码，一键对接国家溯源平台，实现全生命周期追溯与废旧动力电池来源可查、去向可追。截至目前，格林美已经建立了废电池回收利用的核心技术体系与标准体系。废物回收利用专利1100余项，其中电池回收利用专利320余件，20多项核心专利在欧美、日韩等十多个国家得以授权。主导、参与国家、行业和团体标准30余项。计划到2025年，格林美将实现三元前驱体产销规模超40万吨/年，并谋划在印尼、欧洲建设前驱体生产基地；四氧化三钴产能超3.5万吨/年；动力电池回收超25万/年的新能源材料业务发布目标。
来源：高工锂电
各家动力电池技术进展如何？
目前动力电池技术的进展如何？2021 年 6 月 30 日，由长城汽车主办的 " 引领低碳转型 驱动绿能战略——长城汽车第 8 届科技节碳中和论坛 " 在保定电谷国际酒店举行。会上，长城汽车邀请了宁德时代和国轩高科相关领导进行分享，再加上长城控股体系下的蜂巢能源，刚好可以理一下主流代表企业在电池各项代表技术上的进展情况。《电动汽车观察家》从电池材料体系、固态电池技术进展、集成化路线、长寿命、低温性能、快充情况、智能化等多角度探讨动力电池技术的进展。1、材料体系演进从去年来，磷酸铁锂电池占比大幅回升，低钴、无钴电池和固态电池的消息也是此起彼伏，电池技术仍在小幅快速迭代。（1）磷酸铁锂仍有前景宁德时代新能源科技有限公司技术副总裁、工程总监项延火表示，宁德时代规划三代磷酸铁锂电池，支撑电动汽车的续驶里程 400 — 600+ 公里。目前宁德时代的磷酸铁锂电芯能量密度在 180-200Wh/kg 区间内，体积能量密度可以做到 350-450Wh/L，下一代磷酸铁锂电芯的能量密度在 210-230Wh/kg，体积能量密度在 450-500Wh/L 之间。宁德时代化学体系路线图深耕磷酸铁锂的还有国轩高科。1 月份，国轩高科在第十届科技大会暨供应商大会上发布，单体能量密度达到 210Wh/Kg 磷酸铁锂的软包电芯，当时的规划是明年量产。国轩高科主要采用了自主研发高性能 LFP 正极材料、硅负极材料，以及预锂化技术之后的成果。甚至，国轩高科宣称其磷酸铁锂电芯已超过了常规 NCM523 电池的水平，接近 NCM622 的能量密度。但是它更加安全，市场应用前景更加可观。虽然蜂巢能源是以三元电池技术亮相市场，但是如今其在磷酸铁锂电池领域的布局占比也很大。根据蜂巢能源董事长兼 CEO 杨红新的预测，明年蜂巢能源磷酸铁锂电池的产量占比大概在 40% 左右，与三元占比基本差不多。在长城科技节的展厅里，从蜂巢能源的电芯技术路线图看，2020 年底，他们已经做到磷酸铁锂正极 + 石墨负极 170Wh/Kg 的能量密度，2022 年做到 200Wh/Kg，2023 年负极通过添加硅可以做到 230Wh/Kg。蜂巢电芯技术路线图可见，主流电池企业都有深耕磷酸铁锂电池的规划。（2）三元低钴、无钴化发展与磷酸铁锂电池不同，三元电池的主要瓶颈是价格，降低价格起伏最大的钴是企业的共同愿望。宁德时代也有无钴电池的规划，不过从宁德时代会上的 ppt 上看，其无钴的亮相会在 2024 年左右，能量密度要做到 250Wh/kg 以上。合肥国轩高科动力能源有限公司高级副总裁徐兴无则认为钴还是必要的，" 镍是提高容量的，钴是稳定结构，提升导电性能，用锰来取代钴的话电导率比较低，综合能量密度不高，循环也不太好他们希望找到一个平衡点，降钴但不是降到零。"徐兴无将这种低钴材料电池称为多元低钴的三元材料，降钴提锰，目标是将钴降到 1% 的水平，基本上维持现有的性能没有太大变化，或者说不能太差。在无钴电池方面，进展最快的当属蜂巢电池。他们无钴电池搭载的车型 8 月份成都车展就会发布。这也是全球第一款搭载无钴电池的整车。此外，蜂巢正在为长城开发两款无钴电池，明年各家车企加在一起会有 4-5 款车型使用无钴电池。蜂巢无钴 " 短刀片 " 电池2、固态电池应用仍有距离从技术路线上看，再远一点最可能落地的是固态电池。不过，宁德时代方面希望推出的是全固态电池，所以他们认为全固态电池真正量产是时间点在 2028 年或者 2030 年。项延火表示，在此期间，他们也在研究其他技术，例如无稀有金属电池和锂空电池技术等。国轩高科在固态电池方面也有布局，不过徐兴无也坦言，难度很大。" 完全靠固态电池，导电率还没有达到液态的水平，界面很难解决，所以采取折中的办法。"折中的办法就是固液混合的电解质，或者说是半固态电池，业内大部分企业的固态电池都处于这一阶段。目前国轩高科半固态电池主要于以安全为主，性能方面能够做到 610Wh/L、300Wh/kg、循环 1000 次的程度，安全性可以满足高端客户的需求。资料来源：国轩高科 ppt2023 年，国轩高科进入高性能固态电池发展阶段，目标是 2025 年后做出能量密度方面超过 800Wh/L、超过 400Wh/kg、循环 800 次的全固态电池，采用富锂材料、硫系或其他正极材料，负极方面采用锂负极及界面修饰技术。蜂巢能源也在研发全固态电池。" 硫化物，氧化物两个体系都在做，但说实话挑战非常大。" 杨红新说。根据蜂巢无锡 118 创新中心展示的宣传图片，他们的计划是 2021 年底产出第一代、复合电解质固态电池，能量密度在 250-300wh/kg，2030 年底做出第四代、全固态电解质的电池，能量密度在 450-500wh/kg。蜂巢固态电池规划蜂巢虽然也有半固态电池产品的技术储备，但是杨红新表示，对于半固态电池的商业化前景还无法判断。" 现在我们找不到半固态电池的核心卖点在哪里。"3、集成化路线：殊途同归除了电池材料，电池集成技术也在不断发展。项延火介绍说，在 2019 年之后，宁德时代大部分产品都是采用 CTP 集成技术，分别开发出了能量密度180-200Wh/kg 的电池系统。从远期来看，宁德时代是希望将电芯和底盘集成在一起。" 第一代 CTC 集成产品预计在 2025 年前后进行量产，更智能化 CTC 产品预计 2028-2030 年左右推出市场应用。"宁德时代电池系统集成化路线图蜂巢能源也采用 CTP 集成技术，原理与宁德时代基本相似。蜂巢能源对外宣传的数据是，与传统 590 模组相比，蜂巢 CTP 第一代减少 24% 的零部件，第二代成组效率提升 5-10%，空间利用率提升 5%，零部件数量再减少 22%。长城汽车 PACK 集成路线图同样根据长城科技节上的展览，长城汽车公布的 PACK 集成技术路线图看，他们在 2021 年左右就将实现采用蜂巢 " 刀片电池 " 的 CTP 技术，到 2023 年中实现第一代 CTC 技术，2026 年实现 PACK 与整车深度集成，电池包能量密度可达 300+Wh/Kg。这意味着同样体积的乘用车，续航里程比现在大约翻一倍。国轩高科的集成技术与这三家有所差异。国轩高科的技术叫做 JTM（Jelly Roll to Module，从卷芯到模组），是直接用卷芯放在模组里面，一次完成制作。徐兴无表示，这种工艺非常简单，成本低，制造过程简单，易形成标准化。不管走大众 MEB 平台，还是适度柔性大模组概念，都能适用。" 就像变形金刚，基本上 95% 都能够通过我们这种方式做到刀片电池的水平，他们的能量密度我们也能达到，殊途同归。"JTM 的最大不同，就是从卷芯直接到模组的一体化制造技术。JTM 产品采用了特殊材料和工艺制作的塑壳，以及更加高效集成的成组技术，使它以简单设计的合成理念，真正实现了从原材料，直接制备模组或电池包的最终目的。国轩高科 JTM 电池4、长寿命电池锂离子电池在使用过程中面临的一大问题就是衰减严重。宁德时代在技术研发方面，也在致力于推出超长寿命电池。2020 年 6 月，宁德时代对外表示，其研发出了电池采用自修复长寿命技术，可实现 16 年超长寿命或 200 万公里行驶里程，成本较现有电池增加不到 10%。这种电池在循环 1500 次之后，仍然是 " 零 " 衰减。宁德时代长寿命电池项延火表示，宁德时代打造超长寿命技术，为的是解决续航里程痛点，实现产品保值和增值。徐兴无也表示，国轩高科目前也在研发循环寿命在 1 万次以上的长寿命电池。他也认为，这为电池的梯次利用留下了巨大空间。蜂巢能源在长寿命电池方面没有较多的宣传，不过其去年发布的款无钴电芯，其中 E 平台的电池主要应用在中等里程车型中，电芯循环寿命可达到 4000 次以上。蜂巢的无钴电池可支持电动汽车行驶 800 公里以上，使用寿命超过 15 年 120 万公里。5、低温性能对于动力电池的另一个弱点，低温性能差，也是这些企业着力攻克的技术之一。项延火介绍说，他们通过电芯性能的提升，可以使电池在功率、能量保持率上都有所提升，可以提升 5%-8% 的叙事里程。此外，宁德时代还会在系统层面叠加自加热技术，实现 2~5 度每分钟的速热，这样的话能够在 -30 度的环境下，只消耗四五个点的电量，达到与常温接近的电池系统的能量。宁德时代电池加热技术国轩高科低温性能的改进，主要集中在前沿电解液的开发上。在国轩高科第十届科技大会上，其工程研究总院院长蔡毅就透露了，国轩高科在新电解液配方上的进展，" 国轩新电解液配方能够提升铁锂电池低温性能超过 20%；三元电解液新配方能够帮助高温直流内阻下降 10%；前沿凝胶电解质已经通过客户安全针刺实验。"不过蔡毅表示，电解液项目成果需要两年后才能看到。蜂巢没有集中介绍过低温性能，但是杨红新透露，之所以推出磷酸铁锂，也是因为它的低温性能比此前已经大为改善。另外，蜂巢也在研发一项电池加热技术，将有效改善低温性能。6、快充：10 分钟 400 公里消费者对电动汽车的诉求，是能做到与燃油车类似的体验，因此在充电速度上，希望能够快一点，再快一点。宁德时代目前在快充产品上，已经开发了 2C-5C 系列的产品，2C 的产品实现能够实现 20 分钟、4C 的产品就能够实现 10 分钟，5C 的产品可能就 5~8 分钟，就能够跑要 400 公里的诉求。宁德时代超快充技术蜂巢能源正在开发快充型产品，寿命提升 33%，能量密度也可以得到提升，充电时间缩短 62%。而且，" 这款产品最快也会在 2022 年初就会上市。"蜂巢的快充，为了满足 10 分钟的快充目标，蜂巢能源在电池体系上进行了大量技术优化，例如前驱体定向生长精准控制技术、多梯度立体掺杂技术、柔性包覆技术等多种技术，并结合电解液的改进和仿真等技术制定出最优的快充策略。蜂巢还将继续加大快充电池的研发，计划未来提升电池能量密度至 250Wh/kg，电池容量大于 160Ah。7、智能化电池管理系统要实现电池的更方面均衡，还要有一个智能的电池管理系统。在这方面，宁德时代和蜂巢能源都有一些成果对外展示。宁德时代打造的数字化电池（iD-PACK），包含智能算法、电池包模型分析、域控制器、残值评估、数据存储、车云结合，将动力电池的全生命周期纳入管理。宁德时代 iD-PACK蜂巢能源则是建立了蜂云平台，来做电池安全监控。目前，这一平台由蜂巢能源联合清华大学开发，提前 2 个月的预警内短路，保障电池系统安全，并对电池进行云端析锂分析、云端缺陷电池分析和残值评估。杨红新介绍，这一平台目前监控了 9 万辆电动汽车，分析数据超过 16 亿条，具备 20 多项监控项目。整体来看，三家电池企业的技术进展大致相同，只是在某些技术领域各有侧重。相同的是，三家企业对磷酸铁锂的前景非常看好、对固态电池都表示了乐观但谨慎的态度；但是对电池是否要做到无钴存在一定分歧，在长寿命、快充、低温等瓶颈技术上，都在各自擅长的领域内攻坚克难。
来源：电动汽车观察家
全球求解动力电池回收利用难题
在电动汽车快速发展的同时，大量动力电池开始不断退役。这些电池如何回收利用以减少对环境的污染，成为各国正在面对的紧迫问题。同时，在生产动力电池所需金属等原材料日益紧缺的当下，不少大型汽车厂商和初创企业也在抓紧布局，希望动力电池回收利用能够成为应对供应短缺的有效途径，各方均寄望相关产业能够加速发展。动力电池产能迅速扩大随着电动汽车销售的快速增长，以及汽车生产商面临由燃油车向电动汽车转变的压力不断加大，全球不少国家和地区均在加快动力电池产能的布局。目前，美国正计划在2030年之前实现大部分美国制造的汽车转变为电动汽车，在2040年完全淘汰燃油车。欧洲环保团体运输和环境组织的一份报告称，如果欧盟引入更加严格的温室气体排放监管政策并为充电桩建设提供足够支持，在2035年之前欧洲的新车销售将全部转变为电动汽车。根据市场研究公司Markets and Markets的数据，锂电池的需求在过去五年迅速增长，2025年相关市场规模预计将从2020年的442亿美元增长至944亿美元，电动汽车发展将是主要的驱动力。欧洲各国政府目前正在加大力度支持动力电池项目的发展，以确保未来仍然可以保持在汽车制造领域的优势地位。据法新社报道，根据运输和环境组织的数据，欧洲目前正计划新建38座超级电池工厂，年产能预计总共将达到1000千兆瓦时，投资额将达到400亿欧元（约合480亿美元），2029年至2030年将能实现计划产能。不少大型汽车制造商也在不断加大对动力电池的投资。据法新社报道，德国大众汽车近期已经向瑞典初创企业Northvolt公司投资23亿欧元，并计划新建另外五座动力电池工厂。新汽车巨头斯特兰蒂斯公司目前正在建造两座动力电池工厂。美国电动汽车厂商特斯拉也计划在柏林新建动力电池超级工厂，预计2030年之前的产能将会达到250千兆瓦时。原材料供应或将短缺动力电池工厂的大量建设将对金属等原材料的供应提出更高要求，汽车生产商必须设法保障生产电池所必需的原材料的供应。据了解，动力电池占据着电动汽车大部分成本，而锂、镍、钴等主要金属又占据着动力电池大部分成本。欧盟委员会预计，到2030年，对锂的需求将增长18%，对钴的需求则将增长五倍。考虑到需求的大幅增长，有一些国际机构已经在预警相关矿物原材料未来将面临短缺。国际能源署日前表示，各国政府需要确保清洁能源技术所需的关键矿物原材料的供应，否则可能面临供应瓶颈，损害电动汽车、风力发电等项目的发展。国际能源署的报告称，从锂、镍、钴、锰、石墨等生产电池所需的原材料到生产电动汽车发动机和风力涡轮机的稀土元素，清洁能源需要众多种类的原材料，而每一种矿物原材料所面临的问题都不相同。国际能源署称，总的来说，能源领域对于关键矿物原材料的需求在2040年之前将增长6倍，目前全球不断增强的气候变化应对行动与关键矿物原材料的供应正越来越不成比例。国际能源署的报告建议，各国政策制定者应采取行动确保关键矿物原材料的稳定供应，并制定长期的减排目标。该机构还建议各国政府促进新技术的发展，并更多投资回收领域以缓解主要的供应压力。美国白宫近日明确表示，必须与盟友一起确保生产电动汽车所需的金属等原材料的供应，在国内进行处理时也需要考虑到环保等因素。据路透社报道，相关举措包括通过美国国际开发金融公司扩大投资电动汽车金属项目，以及采取新措施来支持从电池回收中获取供应。拜登政府还将成立工作组来确定动力电池中所使用的矿物质可以在哪里被生产和处理。美国能源部已经获准通过“先进技术车辆生产贷款项目”投资170亿美元来支持相关的项目，将聚焦电池制造商融资、关键矿物质回收和处理等领域。报道称，确保铜、锂等动力电池原材料的供应是拜登庞大电动汽车发展计划目前遇到的主要障碍之一，目前美国国内的采矿项目正面临着广泛的监管障碍和环保方面的阻力。欧盟委员会副主席马罗什·谢夫乔维奇3月份表示，在动力电池生产方面，欧洲应当努力实现战略独立性，希望欧洲可以在2025年以前实现自给自足。据法新社报道，目前欧洲正在研发的新一代动力电池技术，希望降低对锂离子电池技术的依赖，欧盟委员会今年1月已投资29亿欧元支持相关研发。欧洲还希望建设更加环保的电池工厂，欧盟官员目前正在制定相关标准，以规范电池原材料的提取以及废旧电池如何回收等。不过，惠誉咨询公司的分析师奥利弗·蒙蒂克认为，欧洲或许要到2040年才能建立起一个“涵盖大部分电池原材料在欧洲提取、精炼、处理、生产的完整的闭环供应链”。蒙蒂克表示，尽管德国和捷克拥有可持续的锂金属储量，但是欧盟仍然应当从可靠的合作伙伴那里获取供应，以确保供应安全。电池回收需加速发展动力电池被认为是决定电动汽车行驶里程和性能表现的关键因素之一，但随着使用年限的增加，其性能将出现明显的下滑，所需充电时间将延长且行驶里程会缩短。有业内人士表示，目前动力电池的推荐使用年限一般是5至10年。随着大量电动汽车已经投入使用，不久的将来需要更换的动力电池数量将会迅速飙升，环境保护和资源再利用的需求将快速增长。有专家表示，对于一些还能够使用的动力电池，可以用于其他要求得以降低的场景，比如用于能量储存系统（ESS）。对于不能够继续使用的动力电池，则可以考虑进行回收，再利用其中的金属元素等资源。目前，开采和加工生产电动汽车所需的锂、钴和镍等金属往往需要跨越数个大洲，运输距离经常超过2000公里。因此，回收和利用废旧电池中的原材料是一种更加高效和可持续的方式，能够有效减轻发掘新矿、开采和加工处理等领域的负担。汽车和电池制造商以及一些初创企业已经在探索各种处理废旧动力电池的方法，一些新的产业和商业模式正在形成。据美国CNBC报道，特斯拉前首席技术官（CTO）施特劳贝尔在2017年创立了Redwood Materials公司，该公司聚焦于处理电子垃圾，其业务包括回收利用废旧电池，然后向汽车制造商和电池生产商提供从中提取的原材料。该公司位于美国内华达州的首个回收处理工厂已经开始运转，能够回收利用废旧电池中95%的镍、钴、铝和石墨，以及超过80%的锂。施特劳贝尔表示，面对动力电池需求的快速增长，目前的原材料供应将难以满足需求，必须加快“食物链顶端领域”的投资，比如原材料的开发和回收利用等领域，而回收利用是一种非常高效的途径。在盈利问题上，施特劳贝尔表示，公司目前仍然处于发展的初期，投资设备和技术仍然需要消耗大量的资本，但从长期来看，随着技术和规模的不断改善，公司的业务将会实现非常可观的利润。据媒体报道，LG能源解决方案公司和通用汽车的动力电池合资企业Ultium Cells将与电池回收公司Li-Cycle合作，从今年开始回收电池。Li-Cycle表示，其回收利用技术可实现锂离子电池中所有材料80％至100％的回收。据韩联社报道，韩国汽车制造商起亚汽车及其电池供应商SK Innovation将合作发展动力电池回收利用项目。据悉，SK Innovation为起亚汽车的EV6等电动车型提供锂离子电池。早在2020年3月，这两家公司就已经开始合作利用废旧动力电池，并表示将会通过能量储存系统来合作处理和再利用废旧动力电池，或者回收废旧动力电池中的金属，这将有助于降低生产成本。SK Innovation还表示，除了潜在的经济效益，回收废旧动力电池还可以减少废旧电池被掩埋的数量，从而降低对土壤和地下水的污染。动力电池中原材料回收相关市场预计将在未来数年迎来快速增长。CNBC的报道称，有数据显示，全球锂回收市场将由2019年的15亿美元上涨至2030年的181亿美元。有专家表示，动力电池回收利用产业要想加速发展，还需要电动汽车产业和政府进行更加紧密的合作，以帮助收集各种不同型号和性能的电池，加快推进相关科研项目，制定出相关标准，简化废旧电池回收和利用程序，早日逆转目前废旧电池回收利用率较低的局面。一些国家的政府也在通过各种形式支持相关的创新活动。据韩联社报道，韩国政府目前正在通过“监管沙盒”的方式，部分放松对于废旧电池的监管，以允许汽车制造商和电池生产商利用这些电池来进行产品、服务、营销和商业模式等的创新。韩国贸易、工业和能源部计划在2024年之前投资13亿韩元（约合150万美元）来进行旧电池利用方式的实验，比如利用于可再生能源项目中。韩国汽车技术协会研究员金世烨表示，随着电动汽车的加快普及，从2026年开始，韩国将出现大量动力电池退役的局面，到2030年，大约有10万辆电动汽车的电池需要更换。金世烨说，电池回收利用产业要想加速发展，还需要加快废旧电池收集等标准的建立，加快相关处理技术的研发，并细化对于电池质量和性能的要求。来源：经济参考报 王婧
来源：经济参考报
