日本的回收體系,正處於從鎳氫向鋰電池過渡的階段。起步較早,架構最齊全,技術也處於略領先的地步,實用性已經得到驗證,惟壹有問題的是規模。日本回收的經驗,到底價值幾何,能否用於鋰電池大規模回收體系,在2023年之前會得到驗證。
文/《汽車人》黃耀鵬
動力電池回收,是壹個“等風來”的邊緣行業。壹方面,它橫跨新能源汽車、化工、冶煉(工業基礎),從工業應用回到基礎工業,處於“邊界地帶”;另壹方面,它暫時不招人待見,因為做了賠錢。
正因為如此,業內都在等待“風起的時候”——廢舊電池的規模足夠大、回收技術成熟到不造成額外的環境負擔、收益覆蓋回收過程的成本。
再利用非最終歸宿
純電動產品進入市場已經超過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,隨後的鎳氫、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰),更為關鍵的是,當時並未建立數據追蹤系統。後者用於監控動力電池在全壽命周期所處的階段。這導致了回收和再利用的成本高昂。
由於規模和技術原因,目前在電池回收生態上盈利很難。虧空誰來承擔?要麽由政府提供補貼,要麽由廠商或者供應商在整車售價中加入“廢舊電池處理費”。如果由消費者埋單,將對新能源消費構成打擊。
所謂“二次利用”的方向,大致是作為固定儲能單元,用於家庭、公***基礎設施風光(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。基於同樣的理由,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,但尚無壹個國家建立可溯源、環境友好、減量化、能盈利的電池回收體系。
豐田體系
但是,這並不表明無先例可循。從上世紀90年代開始,豐田開發的混動產品開始在全球銷售。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,並非主要回收市場。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,其中美國的銷售區間為25萬-30萬輛、歐洲為30萬-40萬輛,日本本土穩定在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,承諾100%回收。到2013年,開始嘗試梯次利用。
豐田等著經銷商門店積累了足夠數量的電池後,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。這對於如今動輒數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,更換後重新組裝為新PACK。
梯次利用其實到目前為止沒有太多大型項目。為數不多值得誇耀的,是豐田提供了黃石公園的設施儲能系統。
而拆解報廢則遇到比較大的環境難題。2012年,豐田與日本重化學工業公司合作,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、比利時優美科集團合作,由後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,就必須借助於本地公司的工業體系。
麻煩在於電解液
電池走到拆解回收這壹步,麻煩也就隨之產生了。主要回收價值集中於電池正極(金屬鹽)和殼體(壹般是鋁合金)。負極(石墨)過於廉價,不值得回收,幸好石墨並不汙染環境。隔膜是高分子材料,廉價且不容易回收,汙染性不大,只是不易降解。最大的麻煩就在於電解液,基本沒有回收價值,又不能丟棄,處理過程中仍產生廢水、廢氣和廢料,沒有經濟回報,卻必須要減量化、無害化。
電解液處理,壹般先通過機械方法泄流、壓榨,收集起來,然後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”(達到在自然環境下無公害地降解),再通過沈澱反應去除沈澱物,用活性炭、反滲透膜形成吸附-超濾組合技術,去除有機汙染物,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。大多數主機廠既沒有能力,也沒有意願建立這樣的電解液專業處理流程。將之委托給專業廠家,讓專業的公司做專業的事,比較合理。
“協作機構”與4R,誰能引領
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,以企業為主導,利用零售商、汽車經銷商或者加油站的服務網絡向消費者回收廢舊電池,回收路線與銷售路線相反。和中國壹樣,政府明確規定,生產商是電池回收的責任主體。政府給予相應補助,提高回收積極性。
日產與住友的合資公司,加上夏普、NEC等,都在謀求“再利用”動力電池,用於風光儲能。日產推出了太陽能街燈,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,適合自然災害下應急供電。考慮到日本是臺風地震多發國家,這麽做有現實意義。
本田也聲稱啟動電池“再生計劃”,也有二次利用的規劃。不同的是,本田計劃自己拆解廢舊電池,提取鈷、鎳等金屬。但對於電解液等處理,並未提及。
不過,本田也與SNAM公司合作,其中的處理流程和產能,很可能由後者提供。
2018年9月,在經產省的撮合下,豐田、日產等企業聯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,有的已經付諸實施多年,為什麽還要在“日本制造商協會”的框架內協調聯合行動呢?
官方說法是“實現可持續發展”,這其實是暗示,各自為戰大概率虧本,難以長期自持。
各大廠商***同出資成立了“日本汽車循環利用協作機構”,總部位於東京,在日本各地建立了7個工廠,同時建立更多的電池回收點。
從此以後,主機商可以將舊電池交給協作機構來處理,前者按比例向後者繳納處理費即可。
同樣在2018年,日產與住友的合資公司4R能源公司成立了,這是日本第壹家專門從事鋰電池循環利用的工廠。但是,尚未聽說“日本汽車循環利用協作機構”與早幾個月成立4R有什麽業務往來。前者的優勢在於廣泛的回收體系,後者則是標準商業化運作,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,全球範圍內純電產品已經放量,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年全球範圍內的動力電池回收是走低的。兩個原因:壹則新壹代鋰電池技術更先進、壽命更長;二則大多數EV產品仍處於生命周期的中早期,還未到梯次利用階段,更不要說報廢處理。而2023年之後,預計回收規模將突破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,正處於從鎳氫向鋰電池過渡的階段。起步較早,架構最齊全,技術也處於略領先的地步(其實很難評估),實用性已經得到驗證,惟壹有問題的是規模。日本回收的經驗,到底價值幾何,能否用於鋰電池大規模回收體系,在2023年之前會得到驗證。(文/《汽車人》黃耀鵬,部分圖片來源網絡)版權聲明本文系《汽車人》獨家原創稿件,版權為《汽車人》所有。
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