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第一財經丨鋰電池報廢潮逼近,強力規范不到位將引發新一輪污染

2017-12-22| 來源:第一財經

深圳——透過(guo)玻璃窗,一(yi)顆(ke)顆(ke)拇指大(da)小(xiao)、圓柱(zhu)形的(de)銀色金屬體,正(zheng)從一(yi)臺(tai)日(ri)本進口的(de)自(zi)動(dong)化(hua)機(ji)器里(li)蹦出來,在隨后的(de)生產線(xian)上,它們又整(zheng)齊地(di)被匯聚成一(yi)排(pai),就(jiu)像錫兵方陣那樣(yang),一(yi)排(pai)排(pai)的(de)顆(ke)粒金屬體,在一(yi)路走完20多個(ge)(ge)工藝流程后(hou),它(ta)們(men)將(jiang)變為一個(ge)(ge)強有力的機器心臟——成為動(dong)力電(dian)池組(zu),以(yi)驅(qu)動(dong)電(dian)動(dong)汽車(che)走向更遙遠(yuan)(yuan)的未知遠(yuan)(yuan)方。

這便(bian)是201712月(yue)1日,第一財(cai)經1℃記者(zhe)在深圳市(shi)比克動力電(dian)池有限公(gong)司(下稱“比克公司”)生產線上(shang)所看到的(de)一幕,這家(jia)目前擁(yong)有4000名員工的電池(chi)公司(si),正因新能源汽車產業的龐大需(xu)求而迅(xun)速擴張動力電池(chi)產能。

兩年(nian)前,比(bi)克公司的(de)電池產品中(zhong),只有一半是新能源汽車動力電池,但到現在,動力電池已占(zhan)據公司90%的產品(pin)比例(li),而它在鄭州,還有一家比深(shen)圳總部更大的工廠,正日以繼夜地(di)生產著新能源(yuan)汽車動力電(dian)池。


在此背后,則是政策上對新能源汽車不斷加大的支持力度,以及政府官員支持新能源汽車發展的表態,公開數據顯示,到2020年,中國新能源(yuan)汽(qi)車總銷量累計將達到500萬輛,其(qi)中,2020年產銷將會(hui)達到200萬輛——足足比(bi)2016年翻了4倍。


有多少新能源汽車,就會有多少驅動它的動力電池。


對于這個正處于迅猛擴張期的動力電池市場,它目前所處業態究竟如何?在環(huan)保(bao)領域,未來(lai)被淘汰的動力電(dian)(dian)池,又(you)是否會步(bu)鉛蓄電(dian)(dian)池隨意傾(qing)倒的后塵(詳見本(ben)報20171114日報道《電(dian)動(dong)車第一(yi)代動(dong)力電(dian)池回收秘密:“不倒(dao)(dao)廁所(suo)倒(dao)(dao)哪?”》)等等,過去一個月,1℃記者(zhe)走進新能源汽車動力電池王(wang)國以探究竟。


“動力電池”快步飛奔

“隨著新能源汽車的快速增長,未來將是動力電池最好的十年。”比克公司發展規劃中心副總裁李丹對記者說。

從深圳(zhen)北站出發,一(yi)路(lu)向東(dong),穿(chuan)過風光美好的(de)(de)沿海鹽壩高速,抵達比克公司總部需要一(yi)個多小時車(che)程。相(xiang)比于熱(re)鬧(nao)的(de)(de)深圳(zhen)市區(qu),在龐大的(de)(de)廠區(qu)外(wai)(wai)面,不僅人煙稀少也分(fen)外(wai)(wai)安(an)靜,但走進車(che)間,卻(que)是另外(wai)(wai)熱(re)火(huo)朝天(tian)的(de)(de)景象。


價值上百萬的日本進口自動化設備,正不知疲倦地制造出一顆顆拇指大小、圓柱形的動力電池(電芯),轉(zhuan)眼間(jian),它們(men)又(you)一(yi)排排地出現在自動傳送帶(dai)上,而從“來(lai)料攪(jiao)拌”到最后的(de)“打包入庫”,一(yi)顆動力電池的(de)生產,共需要來(lai)料檢測(ce)、涂布、模切、卷心入殼、注液、焊接頂蓋、抽(chou)氣、自放電測(ce)試等20多個工藝(yi)流程。


其中,“來料攪拌”第一環節尤為重要。比克公司車間一名技術工人對1℃記者說(shuo),環(huan)境(jing)是(shi)(shi)否(fou)足夠干凈,來料(liao)是(shi)(shi)否(fou)合格,直(zhi)接影響到電池(chi)的質量。


在車間之外,工作人員則正在緊張地為那些剛剛生產出來的電池打包,由幾輛只有走近才能聽得見噪聲的叉車搬運,送往另一個車間進行組裝,一顆顆電池(電芯)組(zu)(zu)裝后(hou),就(jiu)成成了一個電(dian)池模(mo)組(zu)(zu),若(ruo)干個電(dian)池模(mo)組(zu)(zu)再組(zu)(zu)裝后(hou),又(you)變成了一個電(dian)池包。


組裝完成的電池包,將最后由比克公司運送到客戶手中。就像做心臟移植手術那樣,這些電池包又會被安置在江淮、東風、眾泰、華泰、海馬、獵豹汽車、北汽福田等車企生產的新能源汽車體內——讓它們跑起來。


比克公司機器不停運轉之間,則是整個動力電池產業的快步飛奔。


比克公司提供的數據顯示,目前它的深圳及鄭州基地均可實現日產達100萬(wan)只(顆(ke))動(dong)力電池(chi)。到2017年底,因為智能(neng)制造(zao)升級,它(ta)的整體(ti)產(chan)能(neng)將達到(dao)8GWh,而2016年,中國汽車(che)動(dong)力電池(chi)總產能為(wei)30.8GWh


公開數據顯示,2016年全國動力(li)電(dian)池(chi)市場份額中,比克公司排名第六,在它前面的五(wu)名分別為(wei)寧德(de)時代、比亞迪(di)、沃特瑪(ma)、國軒高科(ke)和(he)力(li)神,其中,寧德(de)時代(23.3%)和比亞迪(di)(22.5%)兩者總和則幾(ji)乎占了整(zheng)個市場的半壁江山。


但與未來相比,目前國內汽車動力電池總產能仍有突進的空間,高工產研鋰電研究所則預測說,2020年中(zhong)國汽車動力鋰(li)電池產量將達到(dao)141GWh,這相當(dang)于未來3年,汽車動力電池產能將翻(fan)近5倍。


對于未來的增長前景,比克公司給出的是年均復合增長率40%。而比亞迪在惠(hui)州、深(shen)圳坑(keng)梓(zi)的兩個動力(li)電(dian)池基地(di),到(dao)2020年(nian),它的產能要從2016年(nian)的10GWh3倍,變為34GWh。剛剛挑戰比(bi)亞迪成功,晉升(sheng)中國動力電(dian)池行業“一(yi)哥”的(de)寧(ning)德時代,2020年電池總(zong)產能則會達到50GWh


不同路線與競爭對手

與對電壓要求并不高的老年代步車、兩輪電動車,往往鉛蓄電池就可滿足動力需求不同,汽車需要更強的電力,新一代的動力電池隨之出現,包括比克公司所生產的動力電池在內,它都屬于能量密度高、電壓高、重量輕、體積小的鋰離子電池,這也是目前國內市場的主流動力電池。


即便如此,僅在鋰電池序列,它也有四條細分路線,不僅“鋰”路線眾說紛紜,褒貶不一,“鋰”電之外,它也有潛在競爭對手不確定的威脅存在。


記者查閱的大量資料顯示,以動力電池所選用正極材料來區分,汽車動力電池中的鋰離子電池,就分為磷酸鐵鋰電池、三元材料電池、鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池四種,其中國內又以磷酸鐵鋰電池和三元材料電池為主。


因涉足鋰電池行業較早,目前比克公司就擁有“磷酸鐵鋰”和“三元材料”兩條技術路線,早在2006年(nian),它便在中國生產出(chu)第一顆(ke)磷酸(suan)鐵鋰電池,但目(mu)前,它所(suo)走卻是三元材料路(lu)線(xian)。


“相對來說,三元材料比磷酸鐵鋰的密度更高,靈活性更好。”李丹對記者說,“10年(nian)前,我們就判(pan)斷三元(yuan)材料是未來的技術路(lu)線了。”

據李丹(dan)介紹,三元材料鋰電池(chi)能(neng)量(liang)密度方(fang)面優勢(shi)明顯(xian),且可以為汽車節省(sheng)空間(jian),它(ta)主要供應中高端乘(cheng)用車,磷(lin)酸鐵鋰則首先用在(zai)大(da)巴(ba)上,原(yuan)因是大(da)巴(ba)空間(jian)大(da),客車是它(ta)的市場。


另據中國汽車技術研究中心數據,2016年中(zhong)國生產的新能源(yuan)汽車中(zhong),磷酸鐵(tie)鋰(li)電(dian)池總配套量占(zhan)比72.26%,其中72%供(gong)應給純電動客車(che);三元電池總配套量占比22.91%,其中(zhong)的73%供應給純電動(dong)乘用車。


但到2017年,這一比例正在急速變(bian)化。中(zhong)國(guo)化學與物理電源行業協(xie)會秘書長劉彥龍(long)表示,從2017年上半年的(de)總量來看,三元材料電池占(zhan)(zhan)比已經超過了磷酸鐵鋰電池,預計全年二者占(zhan)(zhan)比將相當。


安全度上,三元材料電池優于磷酸鐵鋰電池,公開統計顯示,從2011年至今,中國境內至少發生過22起新能源(yuan)車火災(zai)事故(gu),其中(zhong)由磷酸鐵鋰電池引發的火災(zai)高達20起,而由三元材料鋰(li)電池引發的只有2起。


相比于比克公司最終選擇三元材料鋰電池路線,公開資料顯示,動力電池行業排名前兩位的寧德時代和比亞迪,選擇的仍是“磷酸鐵鋰”和“三元材料”同時發展。這也意味著,鋰動力電池中的不同技術路線,仍將會繼續存在。


鋰動力電池不確定性的另一面,在于新技術的崛起。“作為新興行業,鋰離子動力電池行業的技術更新速度較快,且發展方向具有一定不確定性。”寧德時代在其招股書上如此說道。


何為新技術?被稱(cheng)為(wei)“鋰離子電池之(zhi)父”的古迪納(na)夫(fu),2017年即宣稱,固態電池(chi)有了新突破,用固態傳導物質取代易燃(ran)的液態電解液,將解決許(xu)多煩惱(nao)。

古迪納夫上(shang)述表態(tai),對應的(de)是(shi)目前的(de)鋰(li)離子動力電(dian)池均是(shi)液態(tai)的(de)現狀。從技術上(shang)來講,固態(tai)電(dian)池不僅(jin)可以(yi)傳導(dao)更大電(dian)流,也會(hui)(hui)提(ti)升電(dian)池容量,封存(cun)也會(hui)(hui)變得(de)更加容易(yi),一旦它轉為現實應用,勢(shi)必對目前行業格局造成顛覆。


雖然尚未商業化,但這種顛覆目前看起來為時并不遠。日本豐田汽車公司即預計在2020年開始(shi)銷售(shou)固態電(dian)池汽車(che),無獨有(you)偶,英(ying)國戴(dai)森公司也將推(tui)出固態電(dian)池汽車(che)的日期定在了2020年。


不僅是固態電池,另一種新的電池技術,氫燃料電池也已經取得實質性進展。20161025日,由東方電(dian)氣集(ji)團與(yu)成都一(yi)家(jia)客(ke)車(che)公司(si)聯手打造的氫燃料(liao)電(dian)池(chi)城市客(ke)車(che)正式下線(xian)。這(zhe)也是東方電(dian)氣集(ji)團首臺燃料(liao)電(dian)池(chi)動力系(xi)統的城市客(ke)車(che)。


氫燃料電池的優勢在于,它不僅能量轉換效率高,并且只產生水和熱,對環境無污染。在2017年(nian)的(de)一次相關論壇(tan)上(shang),科技部(bu)部(bu)長萬(wan)鋼表示,氫能燃(ran)料電(dian)池目前在壽命、可靠性、使用性能上(shang)基(ji)本(ben)(ben)達到車輛使用要求,中國(guo)已初步掌握了相關核(he)心(xin)技術(shu),基(ji)本(ben)(ben)建立(li)了具有自主(zhu)知識(shi)產(chan)權的(de)燃(ran)料電(dian)池汽(qi)車動力(li)系統技術(shu)平臺。


“比克已經注意到了技術的變化。”李丹說,“我們一直在觀察和跟進。”


潛在污染之憂

與鉛酸電池等傳統電池相比,鋰動力電池具有更好的電能優勢,同時它又不含鉛、鎘等對人類和環境具有重大危害的重金屬,被許多業內人士津津樂道也在此,但這并不意味著它沒有潛在的環境污染威脅。


1℃記者(zhe)調查顯示,鋰動力電(dian)池的污(wu)染威脅,在于(yu)它報(bao)廢之后的后端處(chu)理環節。如果回收處(chu)置(zhi)不(bu)當,它也極有(you)可(ke)能重蹈(dao)當年鉛酸電(dian)池覆轍,對環境造成(cheng)嚴(yan)重污(wu)染。

記(ji)者獲得的多方資料(liao)顯示,盡管鋰(li)動力電(dian)池不含廣受詬病的鉛、鎘等(deng)重金屬(shu),但從技術工(gong)藝上來講,除(chu)了“鋰(li)”,它的電(dian)解(jie)液中,仍然有(you)鎳、鈷、錳等(deng)重金屬(shu),電(dian)解(jie)液,含氟有(you)機(ji)物也有(you)污(wu)染。此(ci)外,報廢之后(hou),它仍有(you)300-1000V不等的高壓,在回收、拆解、處(chu)理(li)過程(cheng)中操作不當,還是可能會有(you)起(qi)火爆炸、重金屬(shu)污染、有(you)機物廢氣排放等多種問題。


以鋰動力電池電解液中的六氟磷酸鋰為例,它在空氣環境中容易水解產生五氟化磷、氟化氫等有害物質,對人體、動植物有強烈腐蝕作用,因此要特別注意溶劑和六氟磷酸鋰的處理。


另有不愿透露姓名業內人士對記者表示,鋰電池在資源再生循環利用過程中,經過熱解、粉碎等物理預處理和浸出、萃取等化學處理后,只能得要鎳、鈷、錳萃余液,要想進一步提純,必須引入大量的氨水來進行處理,如此一來,必然排出有害的含氨廢液。


進一步,過量的含氨廢液排入水體,將導致水體富營養化,造成水中生物大量死亡,而高濃度氨氮廢水被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽則對人類的健康造成極大的威脅。


更為致命的是,動力電池報廢高峰,也將在隨后幾年到來。


據中國汽車技術研究中心預測,到2020年(nian),中(zhong)國電動(dong)汽車動(dong)力電池累(lei)計(ji)報廢(fei)量將達到(dao)12萬—17萬噸。而其他研究機構預測的數據則更高(gao),屆(jie)時報廢量(liang)將超過24.8萬噸,這(zhe)大約是2016年報廢量(liang)的(de)20倍(bei)。


包括李丹在內的諸多業內人士普遍認為,中國首批動力電池將會在2018年(nian)前后出(chu)現大規模退役,在未來34年內,動力(li)鋰電池將會出現“報廢(fei)潮”。


“數量非常大,而且動力電池和一般的日用電池完全是兩個數量級的概念。”國家新能源汽車技術創新工程專家組組長王秉剛此前對記者說,與相對環保的生產環節不同,后期“一旦處理不好,有可能是一場新的環保災難。”


這也對鋰動力電池的回收,提出了(le)新挑戰。


問題何解?國內(nei)最大、致力于動(dong)力電池回(hui)收的(de)廣東邦普循環(huan)(huan)科(ke)技有限公司(si)副總(zong)裁余海軍對記者(zhe)說,要做好報廢電池的(de)回(hui)收,在于做到(dao)“從哪(na)里(li)來(lai)又回(hui)到(dao)哪(na)里(li)去”,這(zhe)也(ye)就是“定向循環(huan)(huan)”的(de)模(mo)式。


進一步,通過對廢舊新能源汽車拆解及電池回收再利用,在避免廢舊電池污染土壤的同時,還能提升電池利用效率、創造新的利潤空間,降低新能源汽車的成本。動力電池在資源再生循環利用過程中,可以再次得到國內依賴進口的鎳、鈷、錳等稀缺原材料。


而面對2020年,業內普遍所預(yu)計(ji)的(de),鈷、鎳、錳(meng)、鋰等金屬回(hui)收市場規(gui)模將超(chao)過上(shang)百億(yi)元,類似于(yu)比克公司(si)這樣(yang)的(de)動(dong)力電池制造企業也(ye)在行動(dong)。


以比克公司為例,它將計劃總投資2億元,建設(she)占地3萬平方(fang)米的“廢(fei)舊新能源(yuan)汽車拆解及回收再利用”項目(mu),預計2017年項(xiang)目建成(cheng)并達(da)到年綜合處(chu)理2萬輛報廢汽車及3萬噸動力(li)電池的能力(li)。


余海軍表示,有序的動力電池回收,前提條件是三碼合一,即電池編碼、汽車VI碼和回收編碼,將這些(xie)錄入國(guo)家平臺,才能保證電池報廢以后的流向可控。


但目前,中國采用的是生產者責任延伸制,大部分電池生產者生產的廢料、邊角料,都在“誰生產,誰負責”要求下,內部處理完畢,而不必向外部披露信息。對此,余海軍建議,中國是否可以借鑒國外的信息公開模式,將產業鏈上的所有環節涉及信息向社會公開,從而促進產業發展。


王秉剛等受訪者另外表示,國內已經制定政策和技術標準,全部為引導性或推薦性指導文件,對于正規的動力電池回收企業均有參考指導作用,但對于非正規的貿易商來說很難起到約束作用,對于此,國家應該出臺有足夠支撐力、約束力和強制力的法律法規。


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