工业和信息化部副部长张云明:我国动力电池回收再利用体系已初步建立
我国已初步建立了动力电池的回收再利用体系,“目前,我国在地市级行政区已建设了 1 万多个回收服务网点。”
未来将进一步健全回收利用体系,加快制定回收利用管理办法,加强央地工作联动,形成协调监管机制,完善动力电池回收利用标准体系,支持智能拆解、材料再生等技术攻关和推广应用,加快培育一批梯次利用和回收再生的相关企业。
全球汽车产业绿色低碳转型进一步加速,我国动力电池产业正处于重要的战略机遇期。工业和信息化部将聚焦汽车产业转型升级、经济社会绿色低碳发展、碳达峰碳中和目标实现,深入实施《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,推动我国动力电池产业高质量发展。
一是加强关键技术创新。加快电池性能提升,加强新体系新材料研发布局,不断增强产业链竞争力。
二是提升安全管理水平。建立健全安全预警、事故调查等机制,完善安全技术标准,进一步提高产品一致性和安全性水平。
三是强化关键资源保障。支持企业加快资源开采、提炼等技术攻关,引导合理开发国内资源,推进无钴电池等技术研发应用。
四是健全回收利用体系。加快制定回收利用管理办法,完善相关标准体系,支持拆解、再生等技术攻关和推广应用。
五是优化产业发展环境。打造具有国际竞争力的产业集群,深化国际交流合作,实现互利共赢发展。
今年上半年宁德时代在全球的市场份额达到了34%,从去年的 28% 提高到34%。最近四个月,我国的新能源汽车渗透率20-25%左右。在 2030 年达到乘用车的电动化率62%(50-80%),到 2030 年,储能需要的电池将超过一个 TWh。
矿产资源并不是我们这个产业发展的瓶颈,因为目前已判明的锂资源储量可以生产 160个 TWh的锂电池。同时,电池里面的绝大部分材料是可以通过重复利用的。宁德时代已在回收电池,邦普子公司镍钴锰的回收率都达到99%,锂达到 90% 以上。到了2035 年,循环利用退役电池中的材料就可以满足绝大部分的市场需求。
产业链以及企业真正的挑战是第一是消费者对研发能力提出更高要求;第二是大规模交互,对制造能力提出更高要求;第三是产业纵深发展,对服务能力提出更高要求。TWh时代,创新可以赢得万变。
宁德在结构创新上推出了 CTOP3.0 就是麒麟电池,不需要堆电池就可以轻松实现 1000 公里的续航;在制造系统、产线布局、关键工艺优化控制以及数字化能力建设等方面也进行了革命性的创新,让产品的缺陷率从 6 个sigma的百万分之一的级别达到了十亿分之一的级别,就是从 PPM 到了 ppb 我们的宜宾基地通过一系列的自主研发创新,获得了 SGS 颁发的全球首个电磁工厂 pas2060 证书,在 2021 年就达到碳中和,还启动了对供应链碳逐级的核查,对供应链的企业展开辅导,希望消费者能够早日用上我们的零碳电池。
急需商业模式创新去打通生产使用、回收各环节。宁德放电品牌 evogo 今年已经在厦门合肥落地,通过独创的组合放电模式,解决了经济实运型旧车的市场普及问题。目前还有多个车型正在全面合作之中,也会在更多的城市落地。
从国家层面看汽车碳排放约占我国交通领域碳排放75%,从产业发展看,我国已培育成熟全球最成熟的新能源汽车产业链,同时构建了全球最大的补能网络。从市场环境看,中国新能源汽车产品力不断提升,中国消费者民族汽车品牌接受度不断提高,上半年中国新能源汽车国产品牌销量占比超过70%,汽车产业经济会成为平台经济,汽车产品会发展成平台产品。预计2022年中国新能源汽车销量将达到500-600万辆,2025年1000万辆,在之前完全没有料到这么快。
长安坚定不移向智能低碳出行科技公司转型,计划到2025年长安自主品牌销量达到300万辆,新能源占比35%,到2030年长安自主品牌达到450万辆,新能源占比60%。联合华为、宁德时代打造了电动化品牌——阿维塔、长安深蓝。6月新上市长安Lumin,上市一个月,订单三万余辆;7月25将上市深蓝03;阿维塔11也将于今年上市。未来五年将推出20余款智能电动汽车。三电创新,如新一代超集电驱、长安智慧芯、IBC数字电池管家。全产业链投入800亿元,打造生态。
挑战,一是原材料短缺,飞速上涨,对外依存状态。从另一个角度,感谢上游任性的涨价,让我们不断挖潜,坚强地活下去。二是材料创新。三是补能基础设施建设,落后于新能源汽车的发展。
安全是动力电池的底线,沃尔沃拥有防火控温六项核心技术,极氪电池包NT无热蔓延不起火技术。
动力电池正在实现高效智能管理,下半场是智能化的较量。吉利的电池电量高精度预测,可助力提高巡航;固流碰撞、极限工况,ms级的断电,可提升安全性;高低压分离,平台化设计可提升可靠性;BMS结合大数据和云计算是行业趋势,吉利通过智能电池管理平台,搜集电池电芯系统数据,通过云端传输,通过神经网络,边缘计算,云协同,实现电池透明化管理。
加大创新研发力度,缓解里程焦虑和充电焦虑,吉利正在开发更长里程需求的电池包,快充时间缩短到15分钟。
换电,吉利和力帆打造换电品牌—睿蓝,60s极速换电,实现远程操作管理,配合三级消防系统,预防起火。
健全电池回收体系,业内专家曾表示到2050,全行业动力电池一半材料来自报废电池的循环利用。吉利布局回收业务,其中镍钴锰回收率超过99%,锂回收率超过85%,位列行业先进水平。
能源多样化战略很重要,既要支持锂电池,氢燃料电池,甲醇燃料电池发展,也要探索其他技术路线,既要考虑碳达峰碳中和,也要考虑国家能源安全。
吴院士讲述能源与环境问题是全人类面临的重大难题,建立可再生的能源体系极其重要,并分三个部分讲述高性能动力电池及其关键材料的研究进展。首先新型二次电池(可充电电池),特别是锂离子电池,已成为动力电池的主体,是当前国际竞相开发的热点,成为新一代信息通讯、电动汽车、储存电站与能源互联网等重大应用的关键环节。电池的技术进步与材料密切相关,所以中国已制定相应规划。
其次中国动力电池与材料企业当下共同面临材料革新、技术突破、产能问题以及成本等问题。由于材料价格上涨较快,材料电池正级材料刚开始是低镍向高镍,最终会走向无镍;钴的发展趋势为:高钴->低钴->无钴,无钴已经实现;低应变稳定结构与发展,只要金额稳定就可能,但要考虑到成本问题与电池材料结构与性能的关系。
北理工与宜宾怡宝创新中心合作研究的政绩包括,高镍单晶/多晶正极的产业化开发,与无钴的富锂正极材料产业化中试。由于涨价问题过于严重,目前正基于非战略资源限制的储能体系及相关材料,就发展钠离子、锌离子、镁离子、铝离子以及钙离子都在进行探索性的研究。在2002年第一期913基于多电子的反应提出能量密度要达到每公斤 300 Wh/kg的指标,第二期达到350 Wh/kg,第三期达到545Wh/kg。
1)提出采用轻元素、多电子、多离子反应体系来实现能量密度的跨越式提升,钠离子电池资源广泛,现在炒得比较火爆,但是距离真正的规模化应用可能还有一段距离。提高能量密度会带来潜在的化学不稳定性,安全性成为热议话题,院士认为安全性是底线,是必选项,做良性电池已成为诸多电池企业的共识。2)研发出具有智能识别功能的安全性的电极材料,从调控和切断电极反应的机缘步骤入手来提高安全性。3)天然有机酸回收锂钴镍可达96%;负极回收碳做电池吸附剂;回收磷(吸附量可达588mg/g)再将其作为缓施肥放到田里。4)技术展望轻元素多电子多离子体系的方向发展来通过维度的协同效益,对电解质的固态化与难燃化,要做全绿色二次电池。
电动车也逐渐被大家所接受,给消费者带来动力强劲、舒适安静、低成本的使用体验,公共出行与私人出行的渗透销量一样快速增长。但此时仍然存在着续航不足、安全性差、寿命偏短的问题,动力电池的技术仍需要进行提升。比亚迪的坚持以安全为第一目标,早期的电动汽车存在很多技术短板,异型电池包造成空间浪费,所以比亚迪从 2010 年开始不断地进行技术升级,开发充分利用整车宽度和空间的电池,取消传统的模组的组成模式,大幅地提升阶层效率。
刀片电池是融合整车需求和电池技术创新的跨时代产物,给传统动力电池的设计带来新的思路和变革,最终在比亚迪汉上面首次搭载。1)刀片电池不仅包含设计制造,比亚迪结合整车设计使用环境,建立了模组电磁系统的仿真模型与完善的安全评价体系,并开展系统性的测试验证。2)针对超长电芯的结构,比亚迪创新的超宽涂布结合仿真技术,保证最佳压力和流线,实现最大徒步宽度达到 1300mm,尺寸控制精度为0.5mm以内。3)针对电芯劣排产生的问题,建立电磁系统,发明集成电芯定位和碰撞传力的高强度边框结构,解决电芯膨胀控制和碰撞保护的难题,首创超大面积均温冷满结构,突破密排电芯的温度控制难题。4)最后通过一系列的创新,实现刀片电池系统的高安全、高强度、长寿命的设计目标。创新设计离不开生产工艺的支持,在多边电池的研发生产过程中,坚持自主研发,同时建立现代化的智能在线检测体系,打造高效率、高精度的零误差的生产控制技术。
汉车型成为首款融合双优安全认证的新能源轿车,一经上市市场表现良好,供不应求,电池给整车带来系统性能提升的基础上,进一步将整车设计与高安全高强度的刀片电池融合,将刀片电池到整包CTB设计进一步融合为 到刀片电池到车身内CTB的技术。电池与车身内融合设计将充分发挥刀片电池高安全的特性,给整车的碰撞安全赋能,搭载CTB技术的全新车型“海豹”也将在月底上市。
未来比亚迪将会持续聚焦用户体验的痛点,通过材料结构控制和整车多层级的融合创新,给用户带来更长的续航里程、更高的安全保护、更快的充电速度、更优的低温表现、更强的操控体验,全面发挥电动汽车特有的优势,补齐电动汽车的短板,持续提升电动汽车市场竞争力,加速绿色持续的电动化的新时代的到来。
LG新能源在全球拥有27,000个国际化人才,2021年全球销售额达 156 亿美金,年平均增速为30%。到2025 年,我们的全球产能目标为 520 GWH。在动力电池方面,自 2009 年到 2021 年,在欧洲、北美、亚洲等全球主要汽车市场,给超过 730 万辆以上的新能源汽车提供了总共 9.12 亿个电芯,其中包括给 187 万辆纯电动汽车供应,给 80 多万辆插电式混合动力汽车提供了 1.79 亿克电芯。LG 新能源预计2025年,全球动力电池双脱率将达到23%。2030 年,新能源汽车渗透率将达到44%,在 2030 年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车总量预计将达到 4500 万辆,是 2021年的 5 倍。
LG的三大竞争优势为客户创造价值:1)高镍材料技术和 SRS 技术,大部分电池材料可通过内供方式实现稳定供应;2)全球范围内稳定的交付能力。全球多个国家有生产基地;3)制造工艺方面,冲压和迭片工艺和碳纳米管铝基技术等方面的技术优势。
拥有24,000多项电车专利,位居全球第一。研发投入平均每年增加15%。到 2024 年,我们的研发投入将达到 9.29 亿美金,研发人员将多达 4700 个人。
LG 新能源在电池相关的各个领域都拥有差异化的技术优势。在电池方面,我们拥有全球领先高能量密度成本竞争力的更高的四元锂电池材料。锂硫电池采用硫化物蒸汽材料和锂金属复剂材料,在更加轻量化的同时,能量密度提升 1.5 倍,这种技术未来将被应用到城市空中交通领域。LG 新能源在ESG 远景的中长期战略围绕英文词 charge 选定了8大 ESG重点领域。同时细分30 个主要课题,并为每一个课题制定了目标。LG新能源 2021 年 4 月同时加入 RE 100 和 EV 100倡议,是全球首个同时加入两项倡议的电池企业。承诺将在 2030 年将全球所有主要部门使用的电力转换为可再生能源。
松下集团在中国拥有70家法人,大约有 52,000 个员工,接近 1 万研发与人员,事业规模高达 1100 亿人民币,占集团工作规模的28%。疫情暴发以来,在中国的 13 个城市新建和扩建基地,连续2年实现了2位数的增长。2022年 1 月,松下集团宣布了“全球环境新概念” (Panasonic GREEN IMPACT) 提出“绿”、“智造”、“创未来”的口号,力争到 2050 年实现碳排量减 3 亿吨,约相当于全球总碳排 1%。目前松下在全球已经实现了 9 家零碳工厂,其中三家在中国。其中无锡电池工厂即将进行纯氢燃料电池热电联供的可行性实验。松下在中国布局了 6 个研发基地,18个制造基地,形成研产销一体化的事业体制。今年将在上海成立这三事业务的地区总部。松下锂电池生产在全球共有 8 个生产基地,近日在美国的得克萨斯州获批了建厂补贴,正在探讨和规划约 40 亿美元新建一座新工厂。
松下圆柱形锂电池累计出货达100亿电芯。在安全领域和能量密度方面领先业界。1865 型和 2170 型电芯分别于2008 年和 2017 年开始量产,目前已经供货超过170万台电动汽车。预计到 2028 年产能扩充 3 至 4 倍。松下将优化2170电芯生产效率,并通过引入新技术持续改良其性能,未来将更加积极地探索与新市场的合作可能性。下一代的4686型电芯将于 2023 年开始量产,将优先向战略合作和伙伴供货。另外,与丰田集团合资的混动汽车方形电池经过不断技术创新,如今功率密度高达10,000万每升,同时具备极高的安全性。预计 2024 年发售的 65x 型号将具备更高的输出功率和安全性。
松下通过持续消减稀有金属的使用量,并以此减少金属提纯过程的碳排放,目前已经实现无钴电池的研发,并且正在攻克大步削减正极镍含量。通过严格管理产品生命周期碳排,并进行旧废旧电池回收利用,降低环境负荷。
今年已经是第五本年报,年报内容主要围绕整车、动力电池、燃料电池、专题以及附录五个部分。
首先从产业发展现状来看,2021年中国是 352 万辆整车,渗透率达13.4%,2022年上半年 266 万辆整车,渗透率达到21%,6月份渗透率为23%,汽车保有量是 3.1 亿辆,电动汽车保有量突破 1000 万辆,达到2.23%。
市场特点:1)私家车带动纯电动车的发展:普及初期是公共交通、政府补贴,现在从补贴政策驱动过渡到消费者对私家车的需求驱动市场,在这一点中国已经走在世界前列,其他国家的补贴较多。2)在专用车领域,2021年呈现出重卡换电正在发展与中国品牌发展较好的迹象。3)在电动汽车市场,中国品牌、外资品牌(特斯拉)、合资品牌在纯电 SUV的比例分别为59%、24%、37%,在纯电动车的比例分别是81%、12.8%、5.7%。中国自主品牌在整体乘用车中是 40 %,合资品牌在乘用车市场差距较大。3)从材料看,磷酸铁锂已经大于三元,下一步还会更大。4)燃料电池2021年是 2725 辆,保有量已经超过万辆,因为国家批复五大城市群的应用推广计划,2021年发展较快。
产业运行特点:1)市场带动技术发展,技术设施日趋完善,在大规模制造降本能力凸现,在燃料电池方面的技术不断提升,成本也在不断下降,资本市场对燃料电池与动力电池都较热。2)从电池的发展来看,由于疫情与原材料价格上涨的问题,会严重损害电动汽车的发展。如果价格继续上涨,产量就会削减,或整车厂也会来造电池。
2022年发展预测:预计2022年我国新能源汽车产业规模将继续保持增长态势,企业规模预测合计将达到562.7万辆,同比增长给约71.7%。新能源乘用车方面,预计2022年新能源乘用车产量为 535.7 万辆,同比增长约为75.3%。
中国动力电池回收联盟副理事长单位、格林美股份有限公司副总经理张宇平:动力电池回收利用是毫无疑问的千亿产业。
“未来5年,全国动力电池平均每年退役约20-30GWh、16万吨;预计到2026年,累计退役量将超过142.2GWh、92.6万吨。2026年,新能源乘用车退役量预计超过41.2万辆,动力电池退役量预计超过16.7GWh;新能源客车退役量预计超过6.7万辆,动力电池退役量预计超过12.0GWh;新能源专用车退役量预计超过4.1万辆,动力电池退役量预计超过2.6GWh。”
中国工程院院士孙逢春院士:原材料供需矛盾、电池回收利用市场成熟度不高、发达国家“碳壁垒”等挑战。
他建议建立动力电池全生命周期管理策略,在技术路径方面,重点从五个方面着力开展工作:加速打造低碳、零碳电池产业链,强化产品循环利用设计理念,推动换电技术及车电分离商业模式,建立健全全生命周期溯源管理体系,建立动力电池全生命周期碳核算体系。
基于电池溯源管理打造动力电池回收利用体系
面对动力电池回收产业面临的种种挑战,孙逢春院士着眼于全周期管理,提出了构建基于电池溯源管理的动力电池回收利用体系的重要路径。
动力电池回收利用工作是落实“双碳”战略,推进生态文明建设,发展循环经济、推进资源集约利用的重要一环。如果要将动力电池回收真正做好,需要将其作为一个产业去发展!在国家有关部门引导下,参与其中的企业分工合作,各司其职,提高回收技术与研发水平,产生经济效益,并不断提升、推动产业有序发展。
市场观点
第一,制定或完善动力电池回收政策和标准。从国家层面制定动力电池强制回收政策,并制定回收企业的技术认证标准和准入机制,从源头抓起,让废旧动力电池流向国家和行业认证的回收企业。同时,还要从国家层面考虑动力电池回收产业如何兼顾社会效益和经济效益,制定相应的产业扶持和规范政策。
第二,不断提升回收技术,提高回收利用率。同样需要国家有关部门或行业机构推动建立产学研机制,推动动力电池制造企业、回收再制造企业和高校及科研机构的联合研发机制。从新电池的生产就开始考虑应该便于回收利用,接下来就是回收技术的不断研发迭代,不但要提高回收过程的效率,而且要提高回收率。
第三,建立专业的商业化运作模式。不论是废旧动力电池收购,还是拆解回收后的材料销售,乃至再制造产品的销售,都需要打造合理的商业模式,让动力电池回收产业产生经济价值,只有具备了造血功能,产业才能持续发展。
第四,建立全国统一大市场。可以说动力电池的回收将影响到新能源汽车的制造成本,进而影响到新能源汽车产业能否健康有序发展,所有相关企业都要予以足够重视,在国家引导下建立动力电池回收全国统一大市场,最大程度提高效率和效益。
最后,做好动力电池的溯源管理。只要做好动力电池溯源管理才能推动行业规范化管理,提升市场活跃度,完善行业标准体系建设以及支撑区域回收利用体系建设。如果放眼到新能源汽车全生命周期管理,希望这一工具能为动力电池回收企业所用,更被新能源汽车产业参与者所重视。
会议推荐 | 2022中国新能源汽车电池模组与PACK创新材料及工艺发展论坛
【会议时间】2022年9月14-16日
【会议地点】中国 上海
【会议规模】300-400人
专题一:动力电池关键结构技术及未来趋势
专题二:动力电池用胶粘剂
主题三:动力电池缓冲泡棉、保温材料、隔热防火材料
主题四:动力电池用高性能塑料/复材
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来源:科研云平台