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锂电池报废潮逼近 规范不到位将引发新一轮污染
http://www.31mold.com2017-12-25 16:58:16长江有色金属网

  深圳——透过玻璃窗,一颗颗拇指大小、圆柱形的银色金属体,正从一台日本进口的自动化机器里蹦出来,在随后的生产线上,它们又整齐地被汇聚成一排,就像锡兵方阵那样,一排排的颗粒金属体,在一路走完20多个工艺流程后,它们将变为一个强有力的机器心脏——成为动力电池组,以驱动电动汽车走向更遥远的未知远方。

  这便是2017年12月1日,在深圳市比克动力电池有限公司(下称“比克公司”)生产线上所看到的一幕,这家目前拥有4000名员工的电池公司,正因新能源汽车产业的庞大需求而迅速扩张动力电池产能。

  两年前,比克公司的电池产品中,只有一半是新能源汽车动力电池,但到现在,动力电池已占据公司90%的产品比例,而它在郑州,还有一家比深圳总部更大的工厂,正日以继夜地生产着新能源汽车动力电池。

  在此背后,则是政策上对新能源汽车不断加大的支持力度,以及政府官员支持新能源汽车发展的表态,公开数据显示,到2020年,中国新能源(9.190, -0.08, -0.86%)汽车总销量累计将达到500万辆,其中,2020年产销将会达到200万辆——足足比2016年翻了4倍。

  有多少新能源汽车,就会有多少驱动它的动力电池。

  对于这个正处于迅猛扩张期的动力电池市场,它目前所处业态究竟如何?在环保领域,未来被淘汰的动力电池,又是否会步铅蓄电池随意倾倒的后尘(详见本报2017年11月14日报道《电动车第一代动力电池回收秘密:“不倒厕所倒哪?”》)?等等,过去一个月,走进新能源汽车动力电池王国以探究竟。

  “动力电池”快步飞奔

  “随着新能源汽车的快速增长,未来将是动力电池最好的十年。”比克公司发展规划中心副总裁李丹说。

  从深圳北站出发,一路向东,穿过风光美好的沿海盐坝高速,抵达比克公司总部需要一个多小时车程。相比于热闹的深圳市区,在庞大的厂区外面,不仅人烟稀少也分外安静,但走进车间,却是另外热火朝天的景象。

  价值上百万的日本进口自动化设备,正不知疲倦地制造出一颗颗拇指大小、圆柱形的动力电池(电芯),转眼间,它们又一排排地出现在自动传送带上,而从“来料搅拌”到最后的“打包入库”,一颗动力电池的生产,共需要来料检测、涂布、模切、卷心入壳、注液、焊接顶盖、抽气、自放电测试等20多个工艺流程。

  其中,“来料搅拌”第一环节尤为重要。比克公司车间一名技术工人说,环境是否足够干净,来料是否合格,直接影响到电池的质量。

  在车间之外,工作人员则正在紧张地为那些刚刚生产出来的电池打包,由几辆只有走进才能听得见噪声的叉车搬运,送往另一个车间进行组装,一颗颗电池(电芯)组装后,就成成了一个电池模组,若干个电池模组再组装后,又变成了一个电池包。

  组装完成的电池包,将最后由比克公司运送到客户手中。就像做心脏移植手术那样,这些电池包又会被安置在江淮、东风、众泰、华泰、海马、猎豹汽车、北汽福田等车企生产的新能源汽车体内——让它们跑起来。

  比克公司机器不停运转之间,则是整个动力电池产业的快步飞奔。

  比克公司提供的数据显示,目前它的深圳及郑州基地均可实现日产达100万只(颗)动力电池。到2017年底,因为智能制造升级,它的整体产能将达到8GWh,而2016年,中国汽车动力电池总产能则有30.8GWh。

  公开数据显示,2016年全国动力电池市场份额中,比克公司排名第六,在它前面的五名分别为宁德时代、比亚迪(62.450, 0.25, 0.40%)、沃特玛、国轩高科(21.690, -0.18, -0.82%)和力神,其中,宁德时代(23.3%)和比亚迪(22.5%)两者总和则几乎占了整个市场的半壁江山。

  但与未来相比,目前国内汽车动力电池总产能仍有突进的空间,高工产研锂电研究所则预测说,2020年中国汽车动力锂电池产量将达到141GWh,这相当于未来3年,汽车动力电池产能将翻近5倍。

  对于未来的增长前景,比克公司给出的是年均复合增长率40%。而比亚迪在惠州、深圳坑梓的两个动力电池基地,到2020年,它的产能要从2016年的10GWh增3倍,变为34GWh。刚刚挑战比亚迪成功,晋升中国动力(25.100, -0.19, -0.75%)电池行业“一哥”的宁德时代,2020年电池总产能则会到50GWh。

  不同路线与竞争对手

  与对电压要求并不高的老年代步车、两轮电动车,往往铅蓄电池就可满足动力需求不同,汽车需要更强的电力,新一代的动力电池随之出现,包括比克公司所生产的动力电池在内,它都属于能量密度高、电压高、重量轻、体积小的锂离子电池,这也是目前国内市场的主流动力电池。

  即便如此,仅在锂电池序列,它也有四条细分路线,不仅“锂”路线众说纷纭,褒贬不一,“锂”电之外,它也有潜在竞争对手不确定的威胁存在。

  查阅的大量资料显示,以动力电池所选用正极材料来区分,汽车动力电池中的锂离子电池,就分为磷酸铁锂电池、三元材料电池、钴酸锂电池和锰酸锂电池四种,其中国内又以磷酸铁锂电池和三元材料电池为主。

  因涉足锂电池行业较早,目前比克公司就拥有“磷酸铁锂”和“三元材料”两条技术路线,早在2006年,它便在中国生产出第一颗磷酸铁锂电池,但目前,它所走却是三元材料路线。

  “相对来说,三元材料比磷酸铁锂的密度更高,灵活性更好。”李丹说,“10年前,我们就判断三元材料是未来的技术路线了。到现在,我们的三元材料电池能量密度已经做到240Wh/kg(瓦时/公斤)。”

  据李丹介绍,三元材料锂电池能量密度方面优势明显,且可以为汽车节省空间,它主要供应中高端乘用车,磷酸铁锂则首先用在大巴上,原因是大巴空间大,客车是它的市场。

  另据中国汽车技术研究中心数据,2016年中国生产的新能源汽车中,磷酸铁锂电池总配套量占比72.26%,其中72%供应给纯电动客车;三元电池总配套量占比22.91%,其中的73%供应给纯电动乘用车。

  但到2017年,这一比例正在急速变化。中国化学(6.920, 0.12, 1.76%)与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,从2017年上半年的总量来看,三元材料电池占比已经超过了磷酸铁锂电池,预计全年二者占比将相当。

  安全度上,三元材料电池优于磷酸铁锂电池,公开统计显示,从2011年至今,中国境内至少发生过22起新能源车火灾事故,其中由磷酸铁锂电池引发的火灾高达20起,而由三元材料锂电池引发的只有2起。

  相比于比克公司最终选择三元材料锂电池路线,公开资料显示,动力电池行业排名前两位的宁德时代和比亚迪,选择的仍是“磷酸铁锂”和“三元材料”同时发展。这也意味着,锂动力电池中的不同技术路线,仍将会继续存在。

  锂动力电池不确定性的另一面,在于新技术的崛起。“作为新兴行业,锂离子动力电池行业的技术更新速度较快,且发展方向具有一定不确定性。”宁德时代在其招股书上如此说道。

  何为新技术?被称为“锂离子电池之父”的古迪纳夫,2017年即宣称,固态电池有了新突破,用固态传导物质取代易燃的液态电解液,将解决许多烦恼。

  古迪纳夫上述表态,对应的是目前的锂离子动力电池均是液态的现状。从技术上来讲,固态电池不仅可以传导更大电流,也会提升电池容量,封存也会变得更加容易,一旦它转为现实应用,势必对目前行业格局造成颠覆。

  虽然尚未商业化,但这种颠覆目前看起来为时并不远。日本丰田汽车公司即预计在2020年开始销售固态电池汽车,无独有偶,英国戴森公司也将推出固态电池汽车的日期定在了2020年。

  不仅是固态电池,另一种新的电池技术,氢燃料电池也已经取得实质性进展。2016年10月25日,由东方电气(10.980, 0.03, 0.27%)集团与成都一家客车公司联手打造的氢燃料电池城市客车正式下线。这也是东方电气集团首台燃料电池动力系统的城市客车。

  氢燃料电池的优势在于,它不仅能量转换效率高,并且只产生水和热,对环境无污染。在2017年的一次相关论坛上,科技部部长万钢表示,氢能燃料电池目前在寿命、可靠性、使用性能上基本达到车辆使用要求,中国已初步掌握了相关核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。

  “比克已经注意到了技术的变化。”李丹说,“我们一直在观察和跟进。”

  潜在污染之忧

  与铅酸电池等传统电池相比,锂动力电池具有更好的电能优势,同时它又不含铅、镉等对人类和环境具有重大危害的重金属,被许多业内人士津津乐道也在此,但这并不意味着它没有潜在的环境污染威胁。

  调查显示,锂动力电池的污染威胁,在于它报废之后的后端处理环节。如果回收处置不当,它也极有可能重蹈当年铅酸电池覆辙,对环境造成严重污染。

  获得的多方资料显示,尽管锂动力电池不含广受诟病的铅、镉等重金属,但从技术工艺上来讲,除了“锂”,它的电解液中,仍然有镍、钴、锰等重金属,电解液,含氟有机物也有污染。此外,报废之后,它仍有300-1000V不等的高压,在回收、拆解、处理过程中操作不当,还是可能会有起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题。

  以锂动力电池电解液中的六氟磷酸锂为例,它在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质,对人体、动植物有强烈腐蚀作用,因此要特别注意溶剂和六氟磷酸锂的处理。

  另有不愿透露姓名业内人士表示,锂电池在资源再生循环利用过程中,经过热解、粉碎等物理预处理和浸出、萃取等化学处理后,只能得要镍、钴、锰萃余液,要想进一步提纯,必须引入大量的an水来进行处理,如此一来,必然排出有害的含an废液。

  进一步,过量的含an废液排入水体,将导致水体富营养化,造成水中生物大量死亡,而高浓度an氮废水被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐则对人类的健康造成极大的威胁。

  更为致命的是,动力电池报废高峰,也将在随后几年到来。

  据中国汽车技术研究中心预测,到2020年,中国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万—17万吨。而其他研究机构预测的数据则更高,届时报废量将超过24.8万吨,这大约是2016年报废量的20倍。

  包括李丹在内的诸多业内人士普遍认为,中国首批动力电池将会在2018年前后出现大规模退役,在未来3到4年内,动力锂电池将会出现“报废潮”。

  “数量非常大,而且动力电池和一般的日用电池完全是两个数量级的概念。”国家新能源汽车技术创新工程专家组组长王秉刚此前说,与相对环保的生产环节不同,后期“一旦处理不好,有可能是一场新的环保灾难。”

  这也对锂动力电池的回收,提出了新挑战。

  问题何解?国内最大、致力于动力电池回收的广东邦普循环科技有限公司副总裁余海军说,要做好报废电池的回收,在于做到“从哪里来又回到哪里去”,这也就是“定向循环”的模式。

  进一步,通过对废旧新能源汽车拆解及电池回收再利用,在避免废旧电池污染土壤的同时,还能能提升电池利用效率、创造新的利润空间,降低新能源汽车的成本。动力电池在资源再生循环利用过程中,可以再次得到国内依赖进口的镍、钴、锰等稀缺原材料。

  而面对2020年,业内普遍所预计的,钴、镍、锰、锂等金属回收市场规模将超过上百亿元的市场,类似于比克公司这样的动力电池制造企业也在行动。

  以比克公司为例,它将计划总投资2亿元,建设占地3万平方米的“废旧新能源汽车拆解及回收再利用”项目,预计2017年项目建成并达到年综合处理2万辆报废汽车及3万吨动力电池的能力。

  余海军表示,有序的动力电池回收,前提条件是三码合一,即电池编码、汽车VI码和回收编码,将这些录入国家平台,才能保证电池报废以后的流向可控。

  但目前,中国采用的是生产者责任延伸制,大部分电池生产者生产的废料、边角料,都在“谁生产,谁负责”要求下,内部处理完毕,而不必向外部披露信息。对此,余海军建议,中国是否可以借鉴国外的信息公开模式,将产业链上的所有环节涉及信息向社会公开,从而促进产业发展。

  王秉刚等受访者另外表示,国内已经制定政策和技术标准,全部为引导性或推荐性指导文件,对于正规的动力电池回收企业均有参考指导作用,但对于非正规的贸易商来说很难起到约束作用,对于此,国家应该出台有足够支撑力、约束力和强制力的法律法规。

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