陈小长

摘 要：本文通过阐述总结我国现阶段新能源汽车动力电池发展的重点，分析提炼出新能源汽车动力电池回收的意义及国内外发展现状，在此基础上构建出新能源汽车动力电池回收路线，对新能源汽车动力电池的回收模式进行了探究。

关键词：新能源汽车 动力电池 回收模式 回收渠道

1 引言

动力电池是新能源汽车的核心总成，关系到新能源汽车的安全性、动力性、经济性续驶里程寿命与充电方便性等。动力电池的发展仍以保证电池可靠性和安全性，提高电池比能量、比功率，降低成本为主要目标。实现动力电池的性能升级，提升动力电池智能制造水平，研发动力电池回收再利用技术，是目前动力电池主要的发展方向。

2 新能源汽车动力电池发展重点

2.1 动力电池新材料、新体系

开展锂硫电池、全固态电池、金属空气电池等下一代电池技术的研究。研究开发具有良好导电性和稳定性的正极材料。制备高安全性、高稳定性、循环性能好的金属合金负极。开发高电导、宽电化学窗口和高热稳定性的新型液态电解质、聚合物固体电解质和无机硫化物固体电解质。降低电池的内阻，提高充放电效率，研究新体系电池设计及制备工艺。

2.2 动力电池安全性及长寿命技术

探究电池热失控机理、热失控诱因和电池最大产热来源，开发具有针对性的安全技术，显著提高电池单体安全性。研究高比能量电池寿命失效机制。研究抑制正、负极材料及电极结构劣化技术。研究新型正、负极材料体系电池的长寿命电化学匹配技术等。

2.3 动力电池设计及仿真技术

研究电池单体设计开发技术。基于电化学模型，研究电池单体电、热耦合仿真技术及寿命、安全性仿真技术。开展电池单体及电池系统在全寿命周期下的整车等效使用仿真技术研究。

2.4 动力电池及其关键材料产业化技术研究

开发新型高比能量动力电池关键正、负极材料制备技术，开展新型动力电池产业化技术研究、智能制造技术研究。

2.5 动力电池系统及控制技术

研究电池成组和电池控制等技术。研究动力电池不一致性演化机理和控制方法。从电池单体、电池模组、电池包几个层面开展机、电、热安全设计研究，构建电池管理系统的安全策略。基于系统安全思想，对热失控原理、过程和防控方法开展系统性研究。开展基于整车需求的电池包设计、电池系统安全性在线监测、安全策略集成、安全性测试验证等。

2.6 动力电池测试分析技术及标准体系

研究动力电池关键材料、单体电池的测试评估技术，研究电池老化过程中的电池性能衰减机理，研究电池热稳定性的表征技术，研究动力电池安全性测试评价方法等。完善动力电池尺寸规格、电性能、可靠性及安全性、电池回收利用等标准体系。

2.7 动力电池梯次利用及资源回收技术

研究电池可靠性、安全性评估技术，以及电池使用寿命预测技术。建立电池编码制度及相关数据监测系统。研究梯次利用电池结构设计及管理系统开发。研究废旧电池分级梯次利用系统。研究专用拆解及相关材料回收设备。测试一拆解一深度破碎技术，以及金属元素复杂溶液提纯与循环利用。

3 新能源汽车动力电池回收的现实意义

3.1 环保和人类健康诉求

废旧动力电池环境危害大，不经回收处理将造成严重污染。动力锂离子电池虽不含铅、镉、汞等重金属污染物，但报废的动力锂离子电池对环境仍有明显危害性。这不仅仅对环境造成影响，不满足环保的诉求，而且可能还会对人类健康造成一不可逆的危害，可能成为各类严重疾病的诱因，大大危害社会的稳定。

3.2 战略价值

我国已探明钴、镍资源储备量分别仅为 8万吨和280 万吨，占世界总储量的比重极低。并且我国锂资源实际供应能力较弱，对外依存度高。我国动力电池再生利用企业对钴镍锰的综合回收率应不低于 98%，锂的回收率不低于85%，金属回收率已经达到了较高水平。

3.3 经济性

废旧动力电池的资源性强，再生利用的价值高。退役后的锂离子动力电池的正极、负极、隔膜、电解质等电池材料中仍含有大量的有价金属（锂、镍、钴、锰、铝、铜等）和其他可再生利用成分（石墨等），蕴藏的资源品类丰富，仍具备极高的再生利用价值。其中正极材料的资源价值最高，为再生利用的主要对象。

4 新能源汽车动力电池梯级利用及资源回收技术发展现状

4.1 动力电池梯级利用发展现状

随着新能源汽车产业的迅速发展，需要考虑动力电池使用寿命终结后，动力电池的梯级利用及回收处理等问题。动力电池梯级利用是指车用动力电池的性能衰减到一定程度，达到了寿命终止的条件（通常为动力电池额定容量的70%～80%），但可以满足电动汽车外的其他应用领域的性能要求，因此动力电池的梯级利用具有很大的可行性和潜在的市场空间，如用于风/光储能、智能电网的削峰填谷、偏远地区分布式供电、通信基站的后备电源以及家庭电能调节等领域。

目前，动力电池的梯级利用在国内外均处于研发及示范验证阶段。国家电网公司及其下属公司开展了电动汽车动力电池梯级利用技术研究与示范，对动力电池的高效梯级利用进行了初步探索。动力电池的梯级利用要深入考虑电池二次使用的相关领域，不同应用对电池使用的技术要求、电池使用的产品设计设评价等，建立动力电路回收处理的标准体系已成为迫切需要解决的同题，包括回收电池的分速和配组体系的建立、电池回收处理标准流程的形成。对动力电池梯级利用的研究也会促进动力电池生产和设计的完善，如动力电池单体及模块的规格化和标准化，以及一致性的提升等。

4.2 动力电池回收管理发展现状

国外已形成比较完善的电池回收管理体系，但对近年出现的电动汽车动力电池和未来规模化储能电池仍缺乏回收经验和技术。我国电池回收企业对含镍及钴的锂离子动力电池（如镍钴锰和镍钴铝等）的处理技術基本成熟，但在安全高效拆解、电解液溶剂的高效收集及废液废气处理等环节仍需进一步改进。对于不含镍及钴的动力电池（如磷酸铁锂和锰酸锂等），目前全世界范围内尚未有经济可行的回收技术及方案。

目前，我国电池回收利用管理体系仍不健全，主要表现在针对电池回收、运输、拆解和综合利用等环节尚无具体的法规及实施细则，缺乏相关的管理制度和经济激励制度，导致废旧电池回收行业无序竞争以及回收过程中的环境污染和资源浪费等现象十分严重，直接影响了电池回收行业的发展。

5 新能源汽车动力电池回收路线构建

5.1 预期目标

（1）到2023年，开发动力电池单体、动力电池模组、动力电池包的自动化拆解技术，研发动力电池单体自动化拆解设备，实现铜、铁、铝等低值金属的物理回收率达到70%；开发正极材料和锂回收技术，实现镍、钴、锰等有价金属的化学回收率达到98.5%以上，锂的化学回收率达到60%以上；开发石墨回收技术。

（2）到2025年，开发动力电池模组、动力电池包的自动化拆解技术，研发动力电池模块自动化拆解设备，实现铜、铁、铝等低值金属的物理回收率达到80%；研发正极材料和改进锂回收技术，实现镍、钴、锰等有价金属的化学回收率达到99%以上，锂的化学回收率达到70%以上；突破石墨回收技术，实现石墨回收利用率达60%以上。

（3）到2030年，实现动力电池包的自动化拆解技术，研发动力电池包自动化拆解设备，实现铜、铁、铝等低值金属的物理回收率达到95%；改进正极材料和锂回收技术，实现镍、钴、锰等有价金属的化学回收率达到99.5%以上，锂的化学回收率达到80%以上；改进石墨的回收技术，实现石墨回收利用率达70%以上。

5.2 差距分析

5.2.1 电池回收技术储备不足

回收废旧锂离子电池安全性差，容易出现短路，造成局部过热而自燃甚至爆炸；拆解过程设备的自动化程度低、处理效率不高；收集和回收技术不完善容易造成二次环境污染。

5.2.2 动力电池回收管理体系不完善

未出台专门的动力电池回收管理规定，缺乏生产者责任延伸制度，回收责任主体不明确。

5.2.3 实现路径

建立动力电池回收体系的标准体系，包括全国统一的动力电池信息编码标准、动力电池管理系统的统一通信协议标准等，推动动力电池回收利用的关键技术。

6 新能源动力电池回收模式的构建

6.1 第三方回收模式

第三方回收企业作为电池回收主体，自主建立回收网络完成从电池回收到资源化利用全过程的商业模式。以格林美为回收代表企业进行分析：格林美注重回收網络和产业合作生态建设，同时致力于打造新能源全生命周期价值链，在动力电池回收业务领域建立起了产业链优势。

关键成功要素一：保障资源渠道，构建回收网络

公司通过深化产业链上下游协同发展不断拓宽渠道，广泛布局回收基地，并与合作方携手成功在南非、韩国、印尼布局动力电池回收基地、实验室等，预计在2023年在欧洲布局回收工厂，辐射全球。

关键成功要素二：打通新能源全生命周期价值链

为打造动力电池全生命周期价值链闭环，公司攻克了多项回收技术难题，并聚焦于新能源关键原料的定向循环模式，保障了新能源材料再造原料供应体系的安全，实现了从废料到原料到高端品牌产品的循环再造和精深加工模式。

近年来格林美电池回收产能及业务收入实现快速增长，公司将“做大回收”列入其发展战略之一，伴随电池退役潮的来临，未来公司动力电池综合利用规模将进一步扩大。

6.1.1 电池回收综合利用产能快速攀升

格林美动力电池回收与梯级利用量展现出强劲增长势头，预计2023年动力电池回收量达到3万吨，梯次利用量接近2Gwh；目前已披露动力电池回收的产能设计总拆解处理能力为21.5万吨/年，拆解再生利用规划产能总量接近70万吨/年，梯次利用产能规划超11GWh。

6.1.2 电池综合利用业务将成为增长引擎之一

公司持续深耕前沿核心技术，提前进行技术储备，提高动力电池综合回收利用能力。2025年公司回收目标是2021年回收处理量的20倍以上，随着电池退役潮的到来，预计动力电池回收及梯次利用业务将成为公司未来营收主力贡献者。

6.2 电池生产商回收模式

电池生产企业作为电池回收主体，利用渠道优势打造对电池材料的闭环回收与废旧电池梯次利用的商业模式。以宁德时代为回收代表企业进行分析：宁德时代近年来进一步完善公司在锂电新能源产业的战略布局，发挥产业协同优势，前瞻性布局回收业务以增强公司电池材料供应的保障。广东邦普是目前国内领先的废旧锂电池回收处理及高端电池材料生产的国家级高新科技企业之一。邦普循环总部位于广东省佛山市，目前在全球已设立广东佛山、湖南长沙、宁德屏南、宁德福鼎、湖北宜昌、印尼莫罗瓦利、印尼纬达贝七大生产基地。邦普循环“一核两翼”的产业布局，助力宁德时代形成电池关键材料的内部循环，提高自身供应链成本优势。

据宁德时代统计，2022年第一季度，共有2.13万吨废旧电池被回收，并用于公司1.8万吨电池前体的生产，内循环体系优势将逐渐突显。邦普一体化产业园的建立有利于进一步完善宁德时代在锂电新能源产业的战略布局，发挥产业协同优势，保障电池材料供应。预计2035年之后，宁德时代将能够通过回收退役电池材料来满足很大一部分原材料需求，实现闭环供应链。

6.3 整车企业主导的联盟回收模式

产业联盟模式是理论上较为理想的一种商业模式，多由整车企业牵头，运用产业链上下游各成员企业的经销服务网络和回收技术实现回收业务的增效降本、减少市场恶性竞争，但在实际商业化运营层面仍在初步尝试阶段。以比亚迪为回收代表企业进行分析：比亚迪依托对电池核心技术的把握和电池装机规模的优势，自建电池回收的关键产业链环节，完成产业链闭环。依托自有品牌新能源汽车销售放量，比亚迪的动力电池装机量稳步攀升，自有品牌退役电池回收即可形成规模。比亚迪在自身生态内部打造了“电池生产—整车生产—电池回收—筛选评估—再生利用”的完整端到端的产业链闭环。

在回收渠道方面，比亚迪在全国设有由51家专门电池回收网点和授权经商组成的退役电池回收网络。在评估筛选方面，比亚迪旗下的宝龙工厂对退役电池进行拆解评估，选择合适方式对电池进行综合再生利用，凭借对闭环价值链带来的核心技术把控，实现高效的精细化拆解回收。

在拆解回收方面，比亚迪旗下的惠州材料工厂统一负责回收正极材料，此外于2015年与格林美在拆解回收方面达成了战略协作。

7 结语

新能源汽车动力电池回收技术是动力电池未来发展的重点方向，因为它不仅关乎到人类的健康与环境发展的需要，而且对缓解资源约束，提升经济性都有着重要的意义，因此如何进一步构建出更好更优的动力电池回收模式显得尤为重要。

项目基金：本文系2022年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“绿色发展背景下新能源汽车动力蓄电池回收模式探索与研究”（2022KY1089）研究成果。

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