文 / 中國汽車技術(shù)研究中心 黎宇科 高 洋

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車上最重要的關(guān)鍵零部件，主要分為鎳氫電池和鋰電池兩大類，由于這些電池含有鎳、鈷、鋰、錳金屬和含氟電解液（六氟磷酸鋰）等，廢棄的動(dòng)力電池如果不能得到恰當(dāng)?shù)奶幚頃?huì)污染環(huán)境和危及人身安全。近年來，隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的日益成熟和市場(chǎng)化步伐的加快，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的生產(chǎn)量不斷擴(kuò)大，各主要汽車生產(chǎn)和消費(fèi)大國都開始考慮和關(guān)注動(dòng)力電池回收利用問題。德國是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)起步最早、水平最高的國家之一，在電池回收利用方面也走在了世界的前列。

一、德國動(dòng)力電池回收利用經(jīng)驗(yàn)

德國在電池回收體系建設(shè)、動(dòng)力電池回收利用技術(shù)示范及法律制度建設(shè)方面取得了豐碩成果，具體經(jīng)驗(yàn)如下：

1. 已建立較完善的回收利用法律制度

德國的與電池回收相關(guān)的法規(guī)基本依照歐盟指令為基礎(chǔ)進(jìn)行制定和修訂。德國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)法主要依據(jù)歐盟《廢棄物框架指令（2008/98/EC）》制定；德國的電池回收法案和報(bào)廢汽車回收法案分別依據(jù)歐盟電池回收指令（2006/66/EC）和報(bào)廢汽車指令制定。歐盟電池指令和報(bào)廢汽車指令在個(gè)別地方有重復(fù)規(guī)定。在這些已經(jīng)制定實(shí)施的法規(guī)框架的約束下，產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、回收者均負(fù)有相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)。依據(jù)歐盟和德國關(guān)于電池回收法規(guī)的規(guī)定：在德國，電池生產(chǎn)和進(jìn)口商必須在政府登記；經(jīng)銷商要組織收回機(jī)制，配合生產(chǎn)企業(yè)向消費(fèi)者介紹在哪兒能免費(fèi)回收電池；最終用戶有義務(wù)將廢舊電池交給指定的回收機(jī)構(gòu)。

2. 生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度得到落實(shí)

在法律法規(guī)明確規(guī)定生產(chǎn)者責(zé)任的基礎(chǔ)上，德國生產(chǎn)企業(yè)迅速行動(dòng)起來，開展動(dòng)力電池回收利用活動(dòng)。德國大眾和寶馬汽車公司都在研究如何開展動(dòng)力電池回收利用工作。一個(gè)基本的考慮是利用經(jīng)銷商和維修服務(wù)商定點(diǎn)回收廢舊動(dòng)力電池，然后再交給有資質(zhì)的處理企業(yè)進(jìn)行回收利用。目前，寶馬公司正在考慮將從電動(dòng)汽車上退役的動(dòng)力電池進(jìn)行梯級(jí)利用，因?yàn)閺碾妱?dòng)汽車上退役的動(dòng)力電池仍有80%的剩余能量，寶馬公司正在和電力公司研究利用峰谷電機(jī)制將退役的電池用于儲(chǔ)能。

3. 已建立完善的電池回收體系

德國利用基金和押金制度，已建立便攜式電池和鉛酸電池的回收利用體系，并且運(yùn)行良好。其中，便攜式電池回收以來GRS基金會(huì)來運(yùn)轉(zhuǎn)，該基金會(huì)由德國領(lǐng)先的電池制造商和德國電子電器制造商協(xié)會(huì)于1998年推動(dòng)成立，是歐洲最大的便攜式電池回收組織，該組織從2010年開始回收工業(yè)用電池，未來也可能將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池納入該體系回收。該組織參加成員包括電池生產(chǎn)商和經(jīng)銷商近2600家，2012年，回收廢舊電池14511噸，回收率達(dá)到43.6%。該組織擁有17萬個(gè)電池收集點(diǎn)，在超市、商場(chǎng)均有該組織的綠色回收箱，即使是在鄉(xiāng)村中，每隔1～2公里也有一個(gè)回收點(diǎn)。該組織通過三種安全標(biāo)記分類收集電池，以便在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中采取不同的安全策略。綠色箱子收集普通電池；黃色箱子收集高能電池（500g以上的鋰電池）；紅色箱子收集受損高能電池。

4. 已開展動(dòng)力電池回收不同技術(shù)路徑的比較

德國環(huán)境部資助了兩個(gè)動(dòng)力電池回收利用示范項(xiàng)目（LiBRi項(xiàng)目和LithoRec項(xiàng)目），分別用火法冶金和濕法冶金兩種技術(shù)對(duì)廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行資源化利用，對(duì)比不同技術(shù)的回收利用效果。LiBRi項(xiàng)目已于兩年前結(jié)束。該項(xiàng)目開發(fā)了一套針對(duì)鈷和鎳的工業(yè)熱冶富集流程，并在德國建立了一個(gè)動(dòng)力電池回收利用的中試工廠，主要采用火法冶金回收鋰電池中的鈷和鎳，但對(duì)鋰金屬的回收效果不好，因?yàn)殇嚂?huì)進(jìn)入冶煉后的爐渣之中，需要對(duì)爐渣進(jìn)一步處理才能提取鋰鹽。LithoRec項(xiàng)目還在進(jìn)行中，目前是實(shí)驗(yàn)室階段，主要是用濕法冶金回收鋰電池中的各種金屬（包括鋰和稀土），實(shí)驗(yàn)表明該方法對(duì)磷酸鐵鋰電池綜合回收率達(dá)到85%以上，對(duì)三元系（鋰鎳鈷錳氧）電池綜合回收率達(dá)到95%，其中對(duì)鋰的回收率可達(dá)到90%以上。該項(xiàng)目的主要參與單位布倫瑞克大學(xué)還開發(fā)了動(dòng)力電池拆解的專用設(shè)備，可在拆解電池時(shí)測(cè)量電芯的電壓和內(nèi)阻。

5. 開展動(dòng)力電池回收利用環(huán)境評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)評(píng)估

德國環(huán)境部資助的兩個(gè)動(dòng)力電池回收利用項(xiàng)目均采用生命周期分析法（LCA）對(duì)回收動(dòng)力電池的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了評(píng)估?；鸱ㄒ睙挿桨赣捎谝獙?duì)爐渣進(jìn)行處理，因此在環(huán)境影響方面顯示CO2排放和非可再生累積能量需求上是負(fù)面的（含爐渣處理），酸化潛力是正面的。濕法冶煉方案顯示各種環(huán)境影響是正面的。在經(jīng)濟(jì)性方面，兩個(gè)項(xiàng)目研究結(jié)果顯示：當(dāng)廢舊鋰電池達(dá)到一定量時(shí)，進(jìn)行資源化利用均具有一定盈利空間。比如利用濕法工藝處理三元系鋰電池的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)為年處理量4200噸，估計(jì)在德國要到2020年；磷酸鐵鋰電池年處理量要6800噸，估計(jì)在德國要等到2026年。如將動(dòng)力電池組的殼體（包括塑料、鋼鐵等）充分的回收利用，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)大大提高。

圖 1 動(dòng)力鋰電池回收利用典型流程

二、啟示和建議

目前德國政府已經(jīng)資助相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)開展兩個(gè)動(dòng)力電池回收利用項(xiàng)目，從回收技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，在動(dòng)力電池拆解工藝和設(shè)備、關(guān)鍵金屬的回收利用技術(shù)和設(shè)備、回收工藝路線優(yōu)化和對(duì)比、動(dòng)力電池包裝和運(yùn)輸以及相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)等方面取得了一系列研究成果。德國政府已把動(dòng)力電池回收利用作為下一步發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要組成部分。政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在動(dòng)力電池回收利用領(lǐng)域均開展了實(shí)質(zhì)性工作，這不僅能夠樹立政府在公眾中的良好形象，而且能為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，解決社會(huì)的就業(yè)問題。動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)有市場(chǎng)、有利潤，能夠推動(dòng)新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的研發(fā)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，同時(shí)也是我國發(fā)展電動(dòng)汽車的重要保障。我們應(yīng)該借鑒德國的經(jīng)驗(yàn)，積極組織產(chǎn)業(yè)分工與合作，加快發(fā)展動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)。

1. 健全法律法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn)體系?，F(xiàn)有廢舊電池回收利用相關(guān)法律法規(guī)、政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不足包括相關(guān)法律法規(guī)零散，缺乏系統(tǒng)性；原則性強(qiáng)，可操作性差；缺乏廢舊電池運(yùn)輸、貯存、拆解、回收利用等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)操作缺乏具體的技術(shù)指南；缺乏相關(guān)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)制度（如押金制度）。在德國，消費(fèi)者購買鉛酸電池要交7.5歐押金，電池回收時(shí)退回押金。

2. 規(guī)范和完善的廢電池回收渠道。我國廢舊電池回收市場(chǎng)的主要從業(yè)大軍是個(gè)體商販和小型回收企業(yè)，通過價(jià)格優(yōu)勢(shì)從銷售商和個(gè)人手中購入大量的廢舊電池，致使廢舊資源流向了沒有資質(zhì)的廢舊電池回收企業(yè)，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，要嚴(yán)格規(guī)范廢舊動(dòng)力電池資源供應(yīng)鏈，掐斷非法小廠的原料資源來源，引導(dǎo)廢舊動(dòng)力電池流向有資質(zhì)的回收企業(yè)。德國一般通過電池基金會(huì)或其他組織來規(guī)范廢舊電池回收渠道，例如GRS電池基金會(huì)。電池企業(yè)根據(jù)每年電池的產(chǎn)量向基金會(huì)交納一定的資金后，可以共享基金會(huì)的回收網(wǎng)絡(luò)。

3. 落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度在我國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法中已經(jīng)得到確立，但在具體實(shí)施過程中沒有得到良好的貫徹，這會(huì)導(dǎo)致在廢電池回收過程中由于責(zé)任主體不明確而帶來的難以形成高效環(huán)?；厥盏膯栴}。德國生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度明確規(guī)定，電池生產(chǎn)和進(jìn)口商必須在政府登記；經(jīng)銷商要建立廢舊電池回收機(jī)制，并且要告知消費(fèi)者回收地點(diǎn)；最終用戶要交給指定的回收機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度是包括各個(gè)主體在內(nèi)的制度體系設(shè)計(jì)，我國需要注重社會(huì)化回收的特點(diǎn)和第三方專業(yè)化回收的優(yōu)勢(shì)，建立一個(gè)具有中國特色的回收體系。

4. 開展動(dòng)力電池的梯級(jí)利用研究。

動(dòng)力電池從開始使用到電池能量完全耗盡報(bào)廢的壽命約為20年，然而，當(dāng)動(dòng)力電池只能充滿原有電量80%的時(shí)候，就不適合繼續(xù)在電動(dòng)汽車上使用。如果這時(shí)將其直接報(bào)廢進(jìn)行資源化處理，會(huì)造成可利用價(jià)值降低和資源能源的浪費(fèi)。實(shí)際上，在動(dòng)力電池（或者電池單體）外觀完好、沒有破損、各功能元件有效的情況下，可進(jìn)行二次利用，例如作為太陽能、風(fēng)能等清潔能源的儲(chǔ)能裝置，也可以用于電工、電氣照明、高爾夫球車等。通過梯級(jí)利用，可以讓動(dòng)力電池延長使用壽命，充分實(shí)現(xiàn)其使用價(jià)值。

5. 盡快開展動(dòng)力電池回收利用示范項(xiàng)目建設(shè)。結(jié)合我國的實(shí)際情況，選擇典型區(qū)域，進(jìn)行車用動(dòng)力電池回收利用技術(shù)示范應(yīng)用。結(jié)合項(xiàng)目示范探討適合國情的回收方案，逐步建立我國廢舊車用動(dòng)力電池環(huán)保、高效、有序的回收利用體系。

電動(dòng)汽車的發(fā)展是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要途徑。目前，我國再生資源回收利用市場(chǎng)現(xiàn)存的廢舊電池回收體系，都是以普通廢舊電池（日常生活中常用的電池、車用鉛酸啟動(dòng)電池）為主，在回收技術(shù)研發(fā)和回收管理體系的構(gòu)建上還未涉及車用動(dòng)力電池。在資源化循環(huán)利用領(lǐng)域，尤其是廢舊電池的循環(huán)利用領(lǐng)域，我國的管理體系、法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還落后于發(fā)達(dá)國家。然而，我國電動(dòng)汽車已經(jīng)處于電動(dòng)汽車發(fā)展階段的重要時(shí)期，我們需要加快電動(dòng)汽車動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和布局，出臺(tái)相關(guān)回收利用的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建完善的車用動(dòng)力電池回收利用體系，解決車用動(dòng)力電池進(jìn)入生命周期末端后所帶來的潛在環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，在推動(dòng)我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展的同時(shí)，也支持我國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。