趙麗維,王 粵,王海波,2,曹?chē)?guó)慶

(1.輕工業(yè)化學(xué)電源研究所,江蘇 蘇州 215006;2.蘇州大學(xué)能源學(xué)院,江蘇 蘇州 215006)

0 引言

近年來(lái),隨著氣候變化和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻,全球范圍內(nèi)對(duì)能源、氣候和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注與日俱增。電池產(chǎn)業(yè)作為電能儲(chǔ)存和應(yīng)用的核心領(lǐng)域,在綠色轉(zhuǎn)型的進(jìn)程中扮演著至關(guān)重要的角色。為追求環(huán)保目標(biāo),各國(guó)紛紛制訂電池產(chǎn)業(yè)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。其中歐盟電池法規(guī)(EU)2023/1542(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“法規(guī)”)自提出至頒布一直備受關(guān)注,不僅僅對(duì)中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),同時(shí)也為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。本文旨在分析歐盟電池法規(guī)對(duì)中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)的多方面影響,并探討應(yīng)對(duì)策略和創(chuàng)新方向。

1 歐盟電池法規(guī)主要內(nèi)容解讀

1.1 背景

歐盟委員會(huì)于2020年12月提出了修訂電池指令2006/66/EC(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電池指令”)的提案。隨后,于2023年7月28日,歐盟委員會(huì)在歐盟官方公報(bào)上發(fā)布了新的歐盟電池法規(guī),且其于2023年8月17日生效。該法規(guī)于2024年2月18日在所有歐盟成員國(guó)正式實(shí)施,而舊電池指令將于2025年8月18日廢除,以確保所有法律條款和結(jié)構(gòu)與新法規(guī)保持一致。

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度看,該法規(guī)為歐洲電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持,促進(jìn)了本土電池產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè),為歐洲新能源電池的發(fā)展?fàn)幦「鄷r(shí)間和機(jī)遇。

在環(huán)保和政策層面,該法規(guī)被視為歐洲實(shí)現(xiàn)脫碳和零排放交通的關(guān)鍵一步,旨在構(gòu)建一個(gè)創(chuàng)新、可持續(xù)、具備全球競(jìng)爭(zhēng)力的電池價(jià)值鏈,以確保電池供應(yīng)能夠滿(mǎn)足交通和能源部門(mén)的脫碳需求。這一法規(guī)標(biāo)志著歐盟在實(shí)現(xiàn)氣候中和目標(biāo)的過(guò)程中邁出重要一步,對(duì)歐洲新工業(yè)策略具有關(guān)鍵意義。

1.2 適用范圍

法規(guī)明確定義了五種電池類(lèi)型:便攜式電池(portable battery)、輕型電動(dòng)車(chē)輛電池(light means of transport battery,LMT電池)、電動(dòng)汽車(chē)電池(electric vehicle battery)、工業(yè)電池(industrial battery)以及啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火電池(starting,lighting and ignition battery,SLI電池)。

相較于電池指令,歐盟電池法規(guī)是一項(xiàng)具有強(qiáng)制性的法規(guī),適用于所有涉及其價(jià)值鏈的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)商。因此,法規(guī)的適用范圍不僅包括生產(chǎn)商,還涵蓋其授權(quán)代表、進(jìn)口商、分銷(xiāo)商以及被稱(chēng)為履行服務(wù)提供商的相關(guān)方。

1.3 關(guān)鍵要點(diǎn)概述

法規(guī)相較于電池指令,在某些方面有顯著變化,具體區(qū)別如表1所示。

表1 歐盟電池法規(guī)與電池指令的主要區(qū)別

2 中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

2.1 電池碳足跡

2.1.1 電池碳足跡要求與挑戰(zhàn)

歐盟電池法規(guī)定義碳足跡為產(chǎn)品系統(tǒng)中排放或清除的溫室氣體總量,法規(guī)第七章明確規(guī)定了所有電動(dòng)汽車(chē)電池、容量大于2 kWh的可充電工業(yè)電池和LMT電池必須具備清晰易讀且不可磨滅的碳足跡聲明和標(biāo)簽。

電池碳足跡的要求分為三個(gè)階段實(shí)施,不同類(lèi)型的電池有相應(yīng)的實(shí)施時(shí)間(表2)。

表2 電池碳足跡不同階段實(shí)施時(shí)間要求

在這一法規(guī)框架下,中國(guó)電池企業(yè)在歐洲市場(chǎng)銷(xiāo)售電池面臨碳足跡披露的挑戰(zhàn)。具體而言,電池制造商必須按照法規(guī)要求披露從采礦、生產(chǎn)到回收處理整個(gè)電池生命周期的碳足跡,這直接影響電池的性能等級(jí)和最大生命周期碳足跡閾值的設(shè)定。

可能導(dǎo)致中國(guó)制造的電池在歐洲市場(chǎng)銷(xiāo)售受阻礙的主要原因如下。

(1)按照歐盟制定的產(chǎn)品環(huán)境足跡(product environmental footprint,PEF)方法,中國(guó)制造的電池在生產(chǎn)階段的碳排放計(jì)算結(jié)果可能高于歐盟平均水平,部分原因是當(dāng)前主流的生命周期評(píng)價(jià)(life cycle assessment,LCA)計(jì)算軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)中,中國(guó)電力碳排放因子數(shù)據(jù)偏高,與中國(guó)實(shí)際技術(shù)水平不符。

(2)中國(guó)在碳足跡和LCA研究方面起步較晚,缺乏經(jīng)驗(yàn),雖然法規(guī)提供了總體框架,但許多技術(shù)方面的實(shí)施規(guī)則需要在二級(jí)立法中確定。歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心(JRC)負(fù)責(zé)按照法規(guī)中的第7條和附件2的要求為電池碳足跡二級(jí)立法的制定提供技術(shù)支持。盡管這些規(guī)則本質(zhì)上是技術(shù)性的,但可能存在爭(zhēng)議和不公平。

2.1.2 電池碳足跡應(yīng)對(duì)策略

(1)關(guān)注電池碳足跡二級(jí)立法進(jìn)展,研究電池碳足跡計(jì)算方法。

(2)文獻(xiàn)[1]表明,與電池生產(chǎn)相關(guān)的二氧化碳排放量大約有一半來(lái)自原材料開(kāi)采和材料生產(chǎn)。為了在低碳方面處于領(lǐng)先地位,電池企業(yè)不僅需要考慮自身脫碳,還需要解決從供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)的材料和組件的碳排放問(wèn)題。

(3)文獻(xiàn)[2]中提到,生產(chǎn)地點(diǎn)對(duì)電池碳足跡有著重要影響,生產(chǎn)地點(diǎn)主要影響交通運(yùn)輸階段與生產(chǎn)階段電力使用的碳排放。對(duì)于最常見(jiàn)的NMC鋰離子電池,估算碳排放范圍在61～106 kg CO2/kWh。范圍的差異主要取決于電池生產(chǎn)的電力組合變化[3]。根據(jù)ClimateTransparencyReport2022公布的數(shù)據(jù)[4],2021年中國(guó)的電力碳排放強(qiáng)度為557.2 g CO2/kWh,與歐盟相比存在較大差距,與日韓相比也超出不少(表3)。電力是電池生產(chǎn)過(guò)程中的主要影響因素,歐洲電力的碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低,因此越來(lái)越多的電池生產(chǎn)商在歐洲建立電池產(chǎn)能,以降低其全球平均排放量。同時(shí),我國(guó)也應(yīng)重視電力碳排放,增加可再生能源在電力中的占比。

表3 不同國(guó)家/地區(qū)2021年電力碳排放強(qiáng)度

(4)法規(guī)考慮回收處理效率和生態(tài)覆蓋整個(gè)電池壽命、新工藝。通過(guò)特別節(jié)能和資源高效的方式生產(chǎn)的回收材料可以減少新電池的碳足跡。回收再生電池材料的碳排放量比新開(kāi)采的電池材料低四倍,因此每千瓦時(shí)(kWh)電池容量的碳排放足跡可降低約25%[5]。

2.2 廢電池回收與材料再利用

2.2.1 回收率目標(biāo)

法規(guī)規(guī)定,到2025年底,鉛蓄電池、鋰離子電池、鎘鎳電池、其他廢電池的回收率分別應(yīng)達(dá)到平均質(zhì)量的75%、65%、80%、50%。到2030年底,鉛蓄電池回收率需達(dá)到80%,鋰離子電池回收率提升至70%。同時(shí),還規(guī)定了2027年底和2031年底各類(lèi)材料的回收率要求,包括鈷、銅、鉛、鋰和鎳(表4)。

表4 材料回收率目標(biāo)

根據(jù)McKinsey &Company的測(cè)算數(shù)據(jù),2020年,全球可回收的電動(dòng)汽車(chē)電池估計(jì)達(dá)250 t。隨著市場(chǎng)上電池的使用壽命結(jié)束以及對(duì)新電池的需求增加,到2030年,這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增加七倍以上。到2040年,預(yù)計(jì)將有超過(guò)2 000萬(wàn)噸電動(dòng)汽車(chē)電池可供回收[5],在整個(gè)電池回收價(jià)值鏈中,從收集到金屬回收,全球收入預(yù)計(jì)超過(guò)950億美元。電池回收與材料再生利用將是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。

2.2.2 中國(guó)電池回收與再利用現(xiàn)狀

截至2021年6月,中國(guó)在電池回收與再利用領(lǐng)域表現(xiàn)卓越,回收能力超過(guò)23萬(wàn)噸,幾乎是排名第二的韓國(guó)(2.4萬(wàn)噸)的十倍[6]。從回收率和回收量的角度來(lái)看,目前中國(guó)在這一領(lǐng)域具備明顯的優(yōu)勢(shì)。

在政策層面,根據(jù)中國(guó)《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件(2019年本)》的規(guī)定,新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力電池中的鈷、鎳和錳的綜合回收率應(yīng)不低于98%,鋰的回收率不低于85%。在技術(shù)層面,據(jù)電池制造商寧德時(shí)代官網(wǎng)公布的信息,其控股子公司邦普的鈷、鎳和錳的回收率最高可達(dá)99%。這為達(dá)到歐盟電池法規(guī)中規(guī)定的2027年回收率目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

2.2.3 歐盟電池回收與再利用現(xiàn)狀

根據(jù)Fraunhofer ISI的研究報(bào)告,預(yù)計(jì)從2030年開(kāi)始,歐洲每年回收的廢鋰離子電池和電池組件的數(shù)量約為230 t,從2040年開(kāi)始,每年約為1 500 t[1]。鑒于歐盟電池法規(guī),未來(lái)的回收工藝和工廠不僅需要正確處理和處置電池組件,還需要實(shí)現(xiàn)重要電池原材料的高回收率。

相比中國(guó),目前歐盟在動(dòng)力電池回收狀況方面稍顯落后,但歐洲的許多公司已經(jīng)涉足鋰離子電池回收領(lǐng)域。

2.2.4 電池回收與再利用應(yīng)對(duì)策略

中國(guó)廢電池回收處理行業(yè)的領(lǐng)先地位不僅得益于國(guó)內(nèi)電池市場(chǎng)的龐大規(guī)模,還源于中國(guó)作為全球最大的電池材料和電池生產(chǎn)國(guó)的地位。為了保持在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),我們應(yīng)采取有效措施,建立和完善廢電池綜合利用的政策法規(guī),建立和規(guī)范廢舊電池回收體系,提升廢電池回收利用技術(shù)[7-8]。還需關(guān)注電池的使用壽命,這是廢電池可回收量的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)Hoarau等人[9]的研究,電池使用壽命對(duì)回收的影響至關(guān)重要。因此,企業(yè)在制定應(yīng)對(duì)策略時(shí)應(yīng)考慮電池需求增長(zhǎng)、電池使用壽命、廢電池回收率以及技術(shù)變革等因素。通過(guò)全面考慮這些關(guān)鍵要素,可以更有效地應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池回收與再利用的挑戰(zhàn),促進(jìn)廢電池綜合利用行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 競(jìng)爭(zhēng)格局的調(diào)整

相比歐洲,中國(guó)在原礦材料精煉、電池材料和生產(chǎn)等方面具備優(yōu)勢(shì)[10],能夠適應(yīng)歐洲市場(chǎng)對(duì)電池的要求。歐盟電池法規(guī)短期內(nèi)可能導(dǎo)致中國(guó)對(duì)歐盟電池出口下降,甚至可能給新能源汽車(chē)的出口帶來(lái)挑戰(zhàn)。然而,這同時(shí)為中國(guó)電池企業(yè)提供機(jī)遇,促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新,完善和規(guī)范環(huán)保措施,提升產(chǎn)品水平,加強(qiáng)在全球電池市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,歐盟電池法規(guī)可能推動(dòng)中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,塑造新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局,助推中國(guó)電池行業(yè)向更為環(huán)保的方向發(fā)展,提高電池產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為此,中國(guó)電池企業(yè)可以構(gòu)建全生命周期產(chǎn)業(yè)區(qū)群,促進(jìn)電池產(chǎn)品的全生命周期管理,更好地適應(yīng)新的監(jiān)管框架,同時(shí)符合歐洲嚴(yán)格的環(huán)保要求。然而,這也可能在一定程度上削弱中國(guó)新能源汽車(chē)制造的全球影響力。因此,根據(jù)國(guó)內(nèi)外電池政策法規(guī),找到最適合電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的綠色發(fā)展道路,是我們目前面臨的一大難題。

3 結(jié)論與展望

歐洲廣闊的市場(chǎng)和全球可持續(xù)實(shí)踐趨勢(shì),推動(dòng)全球電池企業(yè)遵守歐盟嚴(yán)格的法規(guī)。中國(guó)電池企業(yè)需適應(yīng)這些法規(guī),以進(jìn)入高標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng),特別是面對(duì)歐洲嚴(yán)格的綠色標(biāo)準(zhǔn)。

展望未來(lái),期待中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)能全面迎接這次綠色機(jī)遇與挑戰(zhàn),為促進(jìn)中國(guó)電池行業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。