2022电动汽车退役动力电池回收利用处理全链条方案.docx
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1、电动汽车退役动力电池回收利用处理全链条方案2022年11月序言1一、动力电池回收利用国内外行业发展的现状1(一)梯次利用和再生利用是动力电池生命周期的关键环节2(二)动力电池回收利用关键技术取得长足发展4(三)国外主要经济体动力电池回收利用网络初步形成.8(四)我国动力电池回收利用模式初步建设完成13(五)部分地区形成相对完善的电池回收模式23二、海南省动力电池回收现状和梯次利用场景27(一)电池回收利用是建设海南“三区一中心”的必然要求.27(二)海南省动力电池回收利用政策体系正加快建设28(三)海南省动力电池梯次利用应用场景丰富30(四)海南省动力电池流转模式已实现阶段性探索37(五)海南
2、省正加快探索梯次利用、再生利用相结合的模式.39三、海南省动力电池回收利用的经济价值分析41(一)海南省退役电池市场规模庞大41(二)海南省退役电池梯次利用市场规模大46(三)海南省退役电池再生利用市场具备较大投资潜力52(四)海南省退役电池再生利用投资回报周期分析58四、海南省动力电池若处理不当对环境造成污染风险分析.63(一)退役电池处理不当对环境污染要素分析63(一)电池生产和退役电池报废回收对环境污染对比分析.66(三)海南现行法规对动力电池回收利用扔存不健全的问题.71五、海南省退役动力电池回收利用处理的关键实施路径75(一)指导思想75(一)基本原则75(三)具体目标和重点发展任务
3、76(四)关键实施路径77(五)保障措施87附件L91海南省落实退役电池回收和梯次利用分年度行动计划91一、指导思想91二、基本原则91三、发展目标92四、主要任务93(一)建立信息溯源管理体系93(二)健全政策、标准和法规体系94(三)完善梯次和再生利用体系96(四)强化回收网络和试点建设98(五)建立废旧电池回收管理体系99(六)探索多元化商业模式IOl(七)推动技术创新和应用102五、保障措施103(一)加强组织领导103(二)加大财政金融支持力度103(三)加强动力电池回收监督考核机制105(四)建立与内地企业合作机制105(五)加大整治力度和依法对违规行为惩戒105(六)加强宣传推广
4、106附件2:107海南省退役电池回收和梯次利用产业选型标的分析107一、动力电池回收利用企业总体分析107二、动力电池核心企业布局分析109()电池企业109(二)电池上游原材料企业112(三)第三方企业114三、海南省退役动力电池回收利用招商标的分析118一、动力电池回收利用国内外行业发展的现状新能源汽车的车用动力电池,充放电循环达到一定次数后,电池容量会衰减至额定容量的80%以下,这时电池的许多性能都在一定程度上明显减弱,理论上就不适于应用在电动汽车上,需要将电池进行“退役”;仅当容量下降至30%后才需强制报废。在80%-30%这一区间,动力电池的性能仍可满足其他设备的能源需要,这就是动
5、力电池回收利用中的梯次利用,也称电池能量价值的再挖掘。我国虽然地大物博,但是电池的原材料资源还是比较匮乏。由于动力电池含有大量的钻、银、镒、锂、铝、铜等贵金属,将电池回收后进行再生利用能充分延长动力电池的生命周期。图1-1退役电池容量与回收方法图目前,国内外都将动力电池的梯次利用和再生利用提升到了前所未有的高度。一是,因为上游原材料价格不断上涨,供应不稳定和价格不断波动,使企业不得不重视动力电池价值的再挖掘。三是,随着再生技术的不断发展,动力电池的再生利用能实现更高的经济效益。在市场发展前景广阔的助力下,动力电池梯次利用和再生利用的技术和市场都已蓬勃发展。(一)梯次利用和再生利用是动力电池生命
6、周期的关键环节动力电池的全生命周期包括生产、使用、报废、分解以及再生利用。对于容量降低为80%以下的动力电池,其充放电性能不能满足汽车行驶的需求,需要退役,此类动力电池除了化学活性下降外,电池内部的化学成分没有发生改变,因此可以应用于比汽车电能要求更低的场合,进行提出利用。对于一些破坏比较严重,没有使用价值,或者生产出现问题以及梯次利用之后的动力电池,需要进行拆解回收,提取出有价值的金属和材料,之后再将回收的金属和材料应用于电芯、模块、系统的生产中,是动力电池整个生命周期形成一个闭环状态。电芯、模块、系统原材料电池动力一新能源电网储能银、钻、猛、锂回收对动力电池全生命周期使用价值的挖掘,可在环
7、保和提升经济性等方面发挥充分的价值。动力电池循环利用是延长电池的全生命周期,其意义在于,把电池从“原材料-电池-电池系统-汽车应用-二次利用-资源回收-电池原材料”的全生命周期进行的全面管理和控制,不仅可以降低电池的生产成本,还能避免环境污染。因此,动力电池的回收主要分为梯次利用和再生利用两个循环过程。梯次利用主要针对动力电池容量低于80%,无法满足电动车正常运行,但电池容量高于30%,仍具有利用价值,可以应用于电能要求更低的场合,如低速电动车、电网储能、3C电子产品等。拆解回收主要针对电池容量损耗严重,无法继续梯次利用,只能将电池进行拆解,回收正负极材料、电解液及有价值金属等再生资源,重新制
8、备和生产电池的循环过程。技术与要求值评估解专机BMS运输安全拆解生产快速检测主动均衡的准规范线技术屣标准重塑生产检测认证图1-3动力电池梯次利用流程图1-4动力电池再生利用流程(二)动力电池回收利用关键技术取得长足发展动力电池梯次利用的技术壁垒较高,关键技术包括离散整合技术和寿命预测技术。其中剩余寿命预测的关键点在于全生命周期监测,即建立大数据追溯系统平台对退役电池进行系统分析,以此获得能否进入梯次利用市场的大数据。在这方面,电池生产企业和汽车生产企业具备先天优势,但伴随新电池性能快速提升以及电池成本下降,退役电池的回收价格将成为影响电池生产企业的重要因素之一。关腐支术图I4梯次利用的关键技术
9、筛选制备三个步骤。退役动力电池拆解后,分离出电池的塑料、铁质外壳和电极材料,再对电极材料进行回收,通过碱浸出、酸浸出、除杂后进行萃取,或者直接通过高温焚烧拆除碎片回收金属以及进一步采用湿法回收焚烧残渣。其中,材料回收阶段是动力电池再生利用的关键环节,一般包括物理回收(火法)、化学回收(湿法)和生物回收三大方法。由于湿法回收工艺的连续性及自动化程度较高,回收率高,且能耗及污染较低,目前国内主流动力电池材料回收为湿法回收。表1-1废旧锂离子电池资源化利用主要步骤步骤内容步骤1:预处理对废旧锂离子电池进行放电、拆解、直接或经简单筛选后破碎以及处理拆解过程中产生的有毒有害物质。本步骤是废电池资源化利用
10、的基础,将直接影响后续处理工艺。步骤2:材料回收对钻、银、锦、锂、铝、铜及电解液中有机溶剂等多种有价材料的回收。主要方法为通过溶解、萃取、沉淀、电解等以单质、化合物或混合物的形式分类回收各种有价材料。步骤3:筛选制备电池材料经溶解、萃取、沉淀等处理后加入硫酸锦、硫酸银、硫酸钻等物质调整溶液中各种材料的比例,直接用于制备锂离子电池正负极材料。数据来源:废旧三元正极材料锂离子电池的资源化利用技术回收有价材料后,需要通过添加化学物质调整溶液中的材料比例,制备出锂离子电池正负极材料。表1-2动力电池材料回收工艺分类及特点方法工艺细节工艺特点物理法机械分选法:利用机械方法将电池拆解分离后,根据不同电池原
11、料物理性质差异,经破碎、过筛、磁选、精细粉碎和分类方法实现不同组分分离。工艺简单,产物单一,能耗较高,且产生一定的废气污染,回收率较低。高温热解法:高温焚烧分解去除粘结剂,使材料实现分离、金属氧化,后还原焙烧生成贵金属和氧化锂,高温下形成蒸汽挥发,通过冷凝实现分离和收集。真空热解法:利用真空焙烧方法,使锂电池有机物和粘接剂挥发或分解。化学法化学沉淀:先选择性溶解,后沉淀分离得到贵金属兀素O成本较高、工艺复杂,但连续性及自动化程度较高,回收率高,且污染较低。离子交换:先溶解后利用离子交换树脂对要收集的金属离子络合物的吸附系数差异来实现金属分离提取。溶剂萃取:利用某些有机试剂与要分离的金属离子形成
12、配合物,逐步分离。生物法生物浸出:利用微生物将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解,实现目标金属与杂质分离。尚处起步阶段、菌种培养、浸出条件复杂,但成本低、回收率高、污染小,具备潜力。资料来源动力电池回收利用浅析、废旧动力电池回收利用研究进展及展望图1-5动力电池回收技术及产物电池流入再生环节后,经过拆解、干燥和粉碎分选等工序后,正负极材料和金属铝、铜等物相分离,金属铝、铜可加工出售,正极材料则进行下一步处理,经过湿法工艺,包含酸浸/除杂/萃取/反萃/沉淀等步骤制备锂、钻、银、锌的金属盐或铁的磷酸盐,进一步处理即可对外出售。废旧饯离子电池图1-7锂动力电池火法回收工艺(三)国外主要经济
13、体动力电池回收利用网络初步形成以欧美等国为主导的国外市场,已初步形成相对健全的动力电池回收网络。近年来,随着新能源汽车跃迁式增长,动力电池报废量也出现陡增,为避免废旧动力电池对环境造成较大污染,同时回收电池中重要的金属材料,全球各国均高度重视动力电池梯次利用和再生利用产业发展。从回收网络来看,国外电池回收网络主要由电池企业共建的行业协会和联盟组织建设,其中梯次利用主要由汽车企业主导,联合电池企业和用户来实施;再生利用大多由冶金企业转型而来,形成冶金材料回收一体的企业。表13国外主要经济体动力电池梯次利用的典型案例国家应用领域案例描述参与主体性质日本家庭和商业储能日产汽车和住友集团合资成立了4R
14、Energy公司,从事电动汽车废弃电池的再利用,在日本和美国销售或租赁的日产Leaf汽车的二手电池用于住宅和商用的储能设备4REnergy公司,美国移动电源美国创业公司FreeWire推出了一款电动汽车充电宝产品充电对象是所有的电动汽车,这款产品名为MobiCharger装有滚轮方便移动,主要面向写字楼等工作区域。FreeWire公司商业运作美国/日本家庭储能美国EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新建公寓中推广梯次利用电池。美国&日本公司德国电网储能2010年TUV南德意志集团受到GermanyFederalInstituteforBuilding的委托,参与电动汽车电池阶梯利用的研究项
15、日,并在德国柏林建立储能应用示范工程。该项目得到德国能源与气候研究机构的资金支持。TUV南德示范德国电网储能博世集团利用宝马的ACIiVeE和i3纯电动汽车退役的电池建造2MW2MWh的大型光伏电站储能系统。该储能系统由瓦滕福公司负责运行和维护。该项目将建在德国柏林,预期将于2015年年末投入使用。博世集团BMW、瓦腾福公司工程美国综合2002年,美国国家能源部首次立项委托Sandia国家实验室开展车用淘汰电池的二次利用研究,该项目主要针对电池梯次利用的领域、过程及步骤、经济性、示范规模进行初步研究美国Sandia国家实验室美国分布式发电微网2010年,美国可再生能源国家实验室(Nationa
16、lRenewableEnergyLaboratory)开始进行插电式混合动力汽车及纯电动汽车用锂离子电池二次利用的研究,提出淘汰电池可以用在风力发电、光伏电池、边远地区独立电源等。美国可再生能源国家实验室项目研窕美国/瑞典智能电网美国通用公司与瑞典ABB集团联合开展了车载锂电池(针对2010年底量产的插电式混合动力车Volt)再利用的调查与研究,包括智能电网方面,如用来存储太阳电池系统和风力发电系统等所产生的电力。美国通用瑞典ABB美国经济效益1加州大学戴维斯分校的混合电动汽车研究中心在2010年对动力锂电池的二次利用和价值分析等方面进行研究。2西北太平洋国家实验室研究了动力电池在电网系统中二
17、次利用的经济效益问题。加州大学西北太平洋国家实验室美国技术/商业可行性Duke能源和TokyO-basedITOCHU公司签署一项合作进行的评价和测试的二次利用的电动汽车电池的协议。将这些IH电池利用于补充的家庭能源供应、存储可再生能源。确定这些二次利用的电池在技术上的可行性和商业可行性。Duke能源、ITOCHU公司表1-4全球电池回收产业主要厂商国家公司主要应用方向比利时优尼科梯次利用+再生利用瑞士Bartec梯次利用日本三菱梯次利用+再生利用法国Recupyl梯次利用德国IME梯次利用+再生利用1 .德国动力电池回收及处理模式德国欧盟从2008年开始强制要求电池生产商建立汽车退役电池回收
18、体系,通过政府立法回收,生产者承担主要责任,并设立基金完善回收体系市场化建设。欧盟废弃物框架指令(2008/98/EC)和电池回收指令(2006/66/EC)是德国电池回收法规的立法依据。回收法规要求电池产业链上的生产商、销售商、回收商和消费者均负有对应的回收责任和义务,比如电池生产商必须在政府登记,承担主要回收责任,销售商要配合电池生产商的电池回收工作,而终端消费者需要将退役电池交回指定的回收网络。此外,德国利用基金和押金机制建立了退役电池回收体系,实现了良好的效果,该回收体系由电池制造商和电子电器制造商协会联合成立的GRS基金负责运转,是欧洲最大的锂离子电池回收组织,该组织从2010年开始
19、回收工业用电池,未来也会将电动汽车动力电池纳入该体系回收,积极的开展动力电池的回收利用工作。从核心参与主体来看,2015年,博世集团、宝马和瓦滕福公司就动力电池再利用展开合作项目,该项目利用宝马ActiveE和i3纯电动汽车退役的电池建造2MW2MWh的大型光伏电站储能系统。起到了很好的示范效果。电池生产商登记g BOSCH图1-9德国退役电池回收模式2 .日本动力电池回收及处理模式日本退役电池回收的生产方式逐步转变为“循环再利用”模式,企业作为先锋参与到电池回收中。1994年,日本的电池生产商开始实施回收电池计划,在每位参与者都自愿努力的基础上,利用零售商、汽车经销商或者加油站的服务网络向消
20、费者回收退役电池,回收路线与销售路线相反。2000年,日本政府规定生产商应对银氢和锂电池的回收负责,并基于资源回收面向产品的设计;电池回收后运回电池生产企业处理,政府给予生产企业相应的补助,提高企业回收的积极性。此外,日本很多企业也参与到电池回收活动中。日产公司与住友商事合作成立了4REnergy公司,致力于电动汽车锂电池的回收利用;本田公司正在研究提取电池内可回收贵金属的技术,同时与其他金属厂商合作以推进资源的循环利用;三洋公司研究制定了回收电池的路线,积极开展了可充电电池的回收再利用工作。日本主要的通信公司还联合成立了锂电池自主回收促进会,推动锂电池的回收利用工作,争取大幅提高锂电池的回收
21、率。电池生产商U生产j=销售回收I=j再生处理bh图mj日本役电池回收模式途国动力电)蛔慨5处理模电生处理后对电池企业给予补贴r三三电池回收以市场调筋圭政府通过制定环建保护标准对其进行约束管理,辅助执行退役动力电池的回收。美国市场上相继成立了美国可充电电池回收公司(RBRC)和美国便携式可充电电池协会(PRBA)oRBRC主要是促进镇铭电池、银氢电池、锂离子电池以及小型密封铅电池等可充电电池的循环利用,PRBA主要目标是制定回收计划和措施,促进工业用电池的循环利用。RBRC提供三个方案来收集、运送及重新利用废旧可充电池。包括零售回收方案;社区回收方案;公司企业和公共部门回收方案。便携式可充电电
22、池协会(PBRC)主要涉及了三个方面内容:美国DOT关于锂离子电池、锂金属电池的相关规定以及运输途中的相关规定;CPSC对于笔记本电池、手机电池的召回;电池主要法律法规。加州大学戴维斯分校的混合电动汽车研究中心在2010年也开展了动力锂电池的二次利用和价值分析等方面的研究,研究内容包括45个电池二次利用领域对电池性能的具体要求、用于家庭储能系统(HESA)的产品研发,以及评价电池整体价值(电动汽车和二次利用领域的价值之和)的方法体系。图1-11美国退役电池回收模式(四)我国动力电池回收利用模式初步建设完成1.我国动力电池回收利用政策体系加快完善我圉期政策引导由s强化动力电池回收利用市场。我现却
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