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梯次利用规模化破解动力电池退役难题

发布日期:2020-11-17 16:22

来源:中国环境新闻

      近日,由国际环保机构绿色和平与中华环保联合会主办,华夏能源网承办的“破解动力电池退役难题 助力循环经济绿色发展”研讨会召开,并发布了《为资源续航:2030年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》(以下简称《报告》)。

    《报告》研究团队以5~8年的服役期折损20%电量为退役条件来计算,2021~2030年,全球乘用电动汽车动力电池退役总量将会达到1285万吨,相当于1836个埃菲尔铁塔塔身的重量;中国新能源汽车动力电池退役总量将会达到705万吨,相当于168个鸟巢体育场钢结构的重量。

      那么,退役后的动力电池该如何处理?

2025年中国退役动力电池电量可满足全国5G通信基站备用电源需求

      为了满足汽车的使用条件,动力电池的能量密度更高、充放循环次数更多、在极端天气下的性能也更好。因此,即使从电动汽车退役下来,动力电池仍然有足够的性能,通过梯次利用服务于其他场景中。

    《报告》研究团队假设退役动力电池中有80%可进行梯次利用,仅2030年一年,来自全球乘用电动汽车的梯次利用电池电量将达到368GWh,几乎可以覆盖全球储能的用电需求,而同等电量市场价值相当于150亿美元,约合人民币1000亿元。

      根据行业数据分析,2023~2025年,中国将每年新增5G基站150万个,以单个基站备用电源容量为21.2KWh计算,2025年通信基站备用电源的总电量需求将达到31.8GWh。《报告》指出,中国退役动力电池累积电量到2025年可达120GWh,其中2025年中国退役动力电池电量将接近40GWh,以采用80%电池储能进行梯次利用计算,2025年电量将达到32GWh,足够覆盖全国5G通信基站备用电源需求。

      公开信息显示,截至2019年底,中国铁塔股份有限公司已经在35万个通信基站中累积使用超过4.5GWh退役动力电池电量,且计划在2020年内将70万至80万个通信基站的铅酸电池更换为锂离子电池。可见,将退役动力电池应用于通信基站已经成为可行的商业模式。随着5G普及引发通信基站翻倍增加,动力电池的梯次利用将面临蓬勃发展的机遇。

未来10年全球退役动力电池梯次利用可减少碳排放超6000万吨

    《报告》指出,每生产1块锂电池,需要开采至少8种金属矿产,预计2021~2030年,全球售出的乘用车动力电池中,锂、钴、镍、锰四种金属的累计含量将达到1035万吨。其中,钴的累计使用量预期超过205万吨,相当于全球已探明钴矿可开采量的30%。

     国务院办公厅日前发布的《关于印发新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)的通知》指出,到2025年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右,这意味着动力电池的销量也会同步提升,而动力电池产量的增加也会提高对金属矿物资源的需求。

      因此,把退役动力电池匹配到合适的领域,取代新电池的部分需求,不仅可以减少对金属矿物资源的开采利用,还可以产生显著的环境效益。

   《报告》指出,2021~2030年,假设全球退役动力电池中有80%可以梯次利用,那么相比于制造等量的新电池,可减少碳排放逾6334万吨,约等于1/3中国总森林面积树木的碳汇量。2021~2030年,中国退役动力电池将达到708GWh,如果能够有效梯次利用,比制造等量的新电池可减少碳排放约3342万吨。

实现产业规模化发展还面临诸多挑战

     虽然退役动力电池梯次利用可以带来经济和环境双重效益,但要实现产业规模化发展还面临不少挑战,比如退役动力电池梯次利用的政策法规不完善,梯次利用缺乏统一标准,退役动力电池收集率低影响供应稳定性等。

      对此,《报告》研究团队建议,政府、汽车企业、电池企业、回收再利用企业以及社会各界应共同承担社会责任,以建设可持续发展的行业为目标,发展动力电池循环经济,实现动力电池梯次利用规模化。

      一是政府需要进一步落实生产者责任延伸制度,明确梯次利用为退役动力电池的最优先处理方式,规范电池回收途径,确保退役动力电池流向正规处理企业。

      二是建立国际通用的动力电池梯次利用技术标准,需要考虑不同应用场景对动力电池性能的具体要求,包括电池剩余电量、电池循环次数和应用场景的温度等。制定技术标准时,应明晰不同应用场景下动力电池的质量标准,充分利用电池的剩余价值。

      三是扶持动力电池回收产业发展。一方面,国家要规范动力电池回收的途径,逐步淘汰非正规企业,确保退役电池不会流向非正规市场。另一方面,要帮助回收企业在商业模式上进行探索,降低正规回收企业的运营成本。

      四是提高电池性能的同时更要考虑电池全生命周期的环境影响。未来的电池生产技术研发必须考虑电池使用后的回收处理需求,技术研发对电池未来的资源利用效率至关重要,因此电动汽车生产企业和电池制造企业应该加大退役动力电池梯次利用的技术研究,政府也可以通过设立研发基金鼓励学术界及企业开展研发工作。

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