動(dòng)力電池儲(chǔ)能問題多多 廢舊鋰電池具備經(jīng)濟(jì)效益

2015年4月份北京交通臺(tái)的一檔汽車節(jié)目當(dāng)中，曾有聽友質(zhì)疑新能源汽車是否真的環(huán)保：“那么多新能源汽車的電池，得污染多少莊稼地啊?”隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，未來動(dòng)力電池將迎來巨大的市場(chǎng)，此后也將出現(xiàn)大量動(dòng)力電池退役的回收再利用問題。這里雖然有空前機(jī)遇，但也帶了不能回避的新問題。本文通過動(dòng)力電池回收的八個(gè)關(guān)鍵詞，來系統(tǒng)性闡釋動(dòng)力電池的機(jī)遇、隱憂和應(yīng)對(duì)之策。文章較長(zhǎng)，本文分三篇刊登。此為第二篇。

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關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能

提到未來廢舊動(dòng)力電池的發(fā)展。一般會(huì)提到一個(gè)重要方向，就是退役后性能尚可的動(dòng)力電池仍可以作為儲(chǔ)能電池繼續(xù)服役。這個(gè)是非常好的輸出方向，我從2010年開始接觸儲(chǔ)能項(xiàng)目，堆儲(chǔ)能項(xiàng)目有淺薄心得，結(jié)合儲(chǔ)能項(xiàng)目的實(shí)際工程特點(diǎn)，目前看這個(gè)想法多少有些一廂情愿了。

第一，電池的要求。

應(yīng)該明確，儲(chǔ)能電池的應(yīng)用環(huán)境可能不像動(dòng)力電池那么苛刻，一般都安置在室內(nèi)，也會(huì)配備溫度控制和主動(dòng)散熱，也不太可能會(huì)有震動(dòng)，但是這并不意味著對(duì)電池安全要求有所下降。儲(chǔ)能電池規(guī)模很大，常以百千瓦甚至兆瓦級(jí)作為單位，能量調(diào)度和電池管理復(fù)雜性起碼不亞于的動(dòng)力電池，同時(shí)加上能量過于集中，因此在電池性能和壽命上也是有較高的要求。

第二，與儲(chǔ)能項(xiàng)目的匹配程度

儲(chǔ)能電池屬于工程屬性的電池，建設(shè)在時(shí)間和空間的相對(duì)集中，有明確的工期限制。動(dòng)力電池屬于產(chǎn)品屬性的應(yīng)用，電池的淘汰隨時(shí)隨地發(fā)生，和儲(chǔ)能電池的工程屬性不大匹配。如果有了儲(chǔ)能項(xiàng)目，再去市場(chǎng)上回收電池，時(shí)效上肯定無法保證;如果把平時(shí)回收的電池儲(chǔ)存起來，可能會(huì)增加回收電池的成本，同時(shí)電池的存放過程中，性能也可能會(huì)發(fā)生改變;如果本著“能回收多少用多少”的原則，能處理掉的動(dòng)力電池可能太少了。電池回收后還要經(jīng)過拆解、分選等一些列過程，最終的有效產(chǎn)品的回收率也存在著較大的隨機(jī)性。也許這個(gè)回收率具有統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定性，具體我沒做過深入研究，但是針對(duì)某一批次，回收率可能就無法保證了。

第三，紛雜的規(guī)格。

無論是之前的集中式儲(chǔ)能，還是目前比較流行的分布式儲(chǔ)能，其能量規(guī)模都是比較大的。通過回收得到的動(dòng)力電池，可能是來自不同廠家、不同車型的不同規(guī)格、不同型號(hào)，其成組和串并聯(lián)的方式，也不盡相同，即使同樣品牌同規(guī)格的電池，由于使用一段時(shí)間后，其內(nèi)阻、容量、自放電、電極表面狀態(tài)可以也會(huì)有較大的差異。如此雜亂的電池用到一個(gè)大規(guī)模的儲(chǔ)能項(xiàng)目上，其電池管理的難度可能會(huì)大大增加。聽過技術(shù)手段完成性能上的統(tǒng)一之前，還要完成形式上的統(tǒng)一：要根據(jù)儲(chǔ)能項(xiàng)目的需求做二次開發(fā)，要求電池成組后的外形、安裝、動(dòng)力接口、信號(hào)接口、通訊接口、各種協(xié)議、電壓等級(jí)必須是統(tǒng)一的，能接受統(tǒng)一的電池管理、能量管理和熱管理……

第四，回收電池的定價(jià)和售后問題。

眾所周知，限制儲(chǔ)能市場(chǎng)的最大因素之一，就是成本問題。沒有從事儲(chǔ)能行業(yè)的人都在對(duì)補(bǔ)貼電價(jià)政策的出臺(tái)翹首以盼。以度電成本作為主要經(jīng)濟(jì)性衡量標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，儲(chǔ)能電池成本居高不下，為了讓項(xiàng)目具有經(jīng)濟(jì)可行性，往往儲(chǔ)能電池有較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)壽命，5年、10年、甚至20年，以分?jǐn)傠姵爻杀?，即使如此，龐大的初次投資額和借貸的金融成本，也是一筆非常龐大的數(shù)字。因此，儲(chǔ)能項(xiàng)目對(duì)儲(chǔ)能電池的價(jià)格十分敏感。

如此長(zhǎng)周期的電池設(shè)計(jì)使用年限，對(duì)全新的電池的壽命都可以說是個(gè)考驗(yàn)。如果想要市場(chǎng)去接受回收的舊動(dòng)力電池，在沒有法規(guī)強(qiáng)制的前提下，就意味著相比全新的電池，回收的電池需要有較低的價(jià)格和不太短的壽命，同時(shí)還要有一定時(shí)間的售后保證，這可能意味著電池生產(chǎn)廠家需要延長(zhǎng)電池的保修期。

提到電池的定價(jià)，有很多計(jì)算方法。我個(gè)人感覺至少應(yīng)該遵循的一個(gè)原則，那就是使用廢舊電池，不增加項(xiàng)目的成本。打個(gè)比方，如果廢舊電池的使用壽命承諾不低于全新電池的30%，那么電池定價(jià)最好也不要超過全新電池30%，否則，雖然初次投資金額有所下降，但是計(jì)算度電成本卻會(huì)上升，市場(chǎng)可能是不樂于接受的(當(dāng)然這個(gè)承諾的壽命是怎么來的，也是值得商討的)。實(shí)際情況中，電池的回收、拆解、分選、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、二次成組，每一步都是有成本的，且這個(gè)成本還有大的隨機(jī)性。比如我們拆解一組電池，并不能準(zhǔn)確知道里面有多少能回收使用的(我曾拆過一些動(dòng)力電池組，越是知名的廠家，Pack為了追求能量密度，設(shè)計(jì)的相當(dāng)緊湊，很多電池在拆解的過程中很容易發(fā)生機(jī)械損壞)，是不是有廉價(jià)且準(zhǔn)確的廢舊工業(yè)化電池評(píng)測(cè)技術(shù)，來保證能快速分出可回收二次使用的電池，如何將不同規(guī)格的電池二次成組封裝，設(shè)計(jì)、加工和組裝的費(fèi)用等加起來的總成本究竟會(huì)是多少?具體數(shù)字目前還無從得知，但是我想不會(huì)太便宜。

第五，不能解決根本問題。

說通過淘汰到儲(chǔ)能市場(chǎng)，來解決電池的后處理問題，本身就是一個(gè)不成立的命題，這么做可能只是增加電池的服役時(shí)間，降低電池的成本(是否真能降低還有帶商榷)。但是電池二次退役后，仍然面臨著如何處理的問題。也不乏有個(gè)別不法之徒，通過動(dòng)力電池向儲(chǔ)能電池的轉(zhuǎn)換，跳出動(dòng)力電池監(jiān)管的視線，造成新的環(huán)境問題。

雖然大量的專家學(xué)者和研究人員，通過實(shí)驗(yàn)證明廢舊動(dòng)力電池可以應(yīng)用于儲(chǔ)能市場(chǎng)，但是在工程上未必匹配，在價(jià)格上未必有優(yōu)勢(shì)。如果定價(jià)太高，那么儲(chǔ)能開發(fā)商可能是抵觸的;如果定價(jià)太低，電池回收商可能是抵觸的;如果要增加額外的售后服務(wù)，那么電池生產(chǎn)商可能是抵觸的。當(dāng)前全新的動(dòng)力電池價(jià)格已經(jīng)一降再降，雖不敢說已經(jīng)觸底，但是起碼說利潤(rùn)空間已經(jīng)很有限了，這樣的大形勢(shì)下，讓回收電池有絕對(duì)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)還是有難度的。從我個(gè)人的觀點(diǎn)看，小批量示范性質(zhì)的向儲(chǔ)能市場(chǎng)輸出回收的動(dòng)力電池可能可行的，但是目前看很難成為解決的動(dòng)力電池的主要途徑。

關(guān)鍵詞：資源

在前文中提到，電池中有多種重金屬污染物，但是這些污染物多是有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。目前常用的鋰離子電池正極材料有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4和三元材料等，正極材料、乙炔黑導(dǎo)電劑與有機(jī)粘合劑涂覆于鋁箔上構(gòu)成正極，負(fù)極主要是由片狀碳材料、無定形碳材料涂覆于銅箔上構(gòu)成。電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)鹽一般為L(zhǎng)iCF3SO3，LiBF4和LiPF6等鋰鹽，常用的溶劑有碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙稀脂(PC)、碳酸二甲脂(DMC)，甲基乙基碳酸酯(EMC)等。

最常用的鈷酸鋰電池(消費(fèi)市場(chǎng)和上代特斯拉所使用的電池)，鈷含量大約占15%左右。天然鈷礦石品味較低，絕大多數(shù)的鈷與其它金屬形成共生礦，礦石中鈷的含量?jī)H為0.01%-0.20%，冶煉成本高，并且我國(guó)是個(gè)貧鈷的國(guó)家，自身的資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，需要大量的進(jìn)口鈷料。如果廢舊鋰離子電池不加以回收利用，勢(shì)必會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，給大量需要鈷酸鋰材料的鋰離子電池行業(yè)帶來具大的經(jīng)濟(jì)壓力，相比之下，廢舊鋰離子電池中的鈷極具回收價(jià)值。每年電池的報(bào)廢量已經(jīng)超過1億只，按照每只電池重量20克計(jì)算，那么鈷含量在3克以上，如果80%回收，可以回收鈷240噸。當(dāng)前鈷的價(jià)格較低，在13~14美元/磅，折合約為18~20萬人民幣/噸，在不考慮回收率的前提下，僅鈷的回收價(jià)值就在4000萬以上。廢舊鋰離子電池中不僅含有鈷，還含有鐵、鋁、銅等金屬，以及有機(jī)電解液(技術(shù)上有一定難度)，其中的回收電解液具有更高的價(jià)值。比較有前景的三元材料電池和磷酸亞鐵鋰電池中同樣含有不少有價(jià)金屬，因此回收各種廢舊鋰離子電池有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

典型鋰電池成分表(鈷酸鋰正極)

不同資料中各種物質(zhì)的比例可能略有區(qū)別，以下相同。

除了電池內(nèi)部的價(jià)值成分外，電池的外殼通常也是由鋁材或是塑料制成的，同時(shí)具有高的回收價(jià)值。另外，值得一提的是，常規(guī)動(dòng)力電池和消費(fèi)市場(chǎng)使用的電池是有一些區(qū)別的，往往要將動(dòng)力電池電芯經(jīng)過串并聯(lián)成組后再使用。也會(huì)大量的使用銅、鋁、鋼板等價(jià)值原材料。

這里不得不提及一下鎳氫電池，廢舊的鎳氫動(dòng)力電池中鎳的含量高達(dá)30~50%，鈷含量約為2~5%，稀土含量為5~10%，具有非常高的回收價(jià)值。但是同時(shí)鎳氫電池中使用的混合稀土金屬為主，負(fù)極也是通過熔融的形式儲(chǔ)氫合金，相比鎳鎘電池，其回收分離難度也要相應(yīng)大一些。