一、报废电池：迫在眉睫的挑战
随着新能源汽车产业的蓬勃发展，其产销量不断攀升。据统计，去年我国新能源汽车产销量均接近千万辆，市场占有率超过三成。然而，这也意味着未来将面临着巨量报废电池的严峻挑战。
新能源汽车的动力电池一般在使用 5 至 8 年后就会面临退役，若处理不当，不仅会对环境造成严重污染，还会导致资源的极大浪费。报废的电池中含有铅、汞、镉、锰、锂、钴、镍等多种重金属元素，若随意丢弃或进入非法回收渠道，这些重金属可能会污染土壤和水源，进而通过食物链进入人体，引发严重的健康问题。
同时，大量的报废电池也意味着对资源的巨大浪费。以锂为例，2021 年中国锂储量仅占全球总储量的 6.8%，但消费量却占到了全球的 62.6%，资源对外依存度居高不下。而废旧动力电池中含有大量可回收的金属资源，如能进行有效回收利用，将在一定程度上缓解我国新能源关键原材料对外依存度。
据新能源电池回收利用专业委员会的预测，截止到 2027 年，动力电池累计退役量将达到 114 万吨。面对如此庞大的数量，如何妥善处理报废电池已成为迫在眉睫的挑战。若不能找到有效的解决方案，新能源汽车产业的可持续发展将面临巨大阻碍。
二、处理方式之梯次利用
（一）适用电池类型及场景
目前行业动力电池梯次利用主要选择磷酸铁锂电池。这是因为磷酸铁锂本身含有的贵重金属物不多，拆解利用效益不高；其次磷酸铁锂电池自燃温度高于三元锂电池，电池容量衰减后安全性相对更高。
磷酸铁锂电池在梯次利用中主要应用于光储充电站、储能基地等场景。在光储充电站中，退役的磷酸铁锂电池可以储存光伏发电产生的多余电能，在用电高峰期为电动汽车充电，起到削峰填谷的作用。在储能基地，这些电池可以作为大型储能系统的一部分，稳定电网运行，提高能源利用效率。例如，2020 年 11 月 19 日，在余杭区首座蓄电池梯次利用改造的 5G 基站投入运行，激活沉睡退役电池能源 120 千瓦时，预计每年节省电费 3.6 万元。
（二）关键步骤及技术难题
动力电池梯次利用环节一般包括电池组拆解获得单体、筛选检测、配对重组、系统集成等步骤。其中余能检测和配对重组是梯次利用工艺流程中较为关键的步骤。
余能检测需要准确判断退役电池电芯或模组的工作状态，以目前市面上普遍使用的锂电池为例，回收后厂家使用容量检测仪来测量电池的容量，在 25℃的条件下，通过恒定电流放电至保护电压，以放电时间和放电电流来测算电池容量。
配对重组则需要解决多个电芯的一致性问题。由于动力电池电芯种类繁多，剩余效能区别较大，企业需要将使用情况类似，可以重组的电芯筛选出来，进行后续加工。这需要工程技术人员考虑不同电芯的充放电电压和充放电效率，并制定最优的解决方案，避免电池出现热失控等不良状态。
受电池规格、型号、使用情况的多方面因素影响，退役下来的动力电池往往缺乏一致性。动力电池在容量、内阻、电压等方面所表现出不一致问题，成为阻止梯次利用的主要难题。而解决一致性问题，关键是做好电池检测。只有正确判断退役电池电芯或模组的工作状态，才能进行相匹配的梯次利用。
虽然梯次利用存在诸多技术难题，但市场对其前景依然看好。国内比亚迪、宁德时代、中航锂电等一批动力电池及上下游企业均在动力电池回收利用领域有所布局。随着更多车企开展这项业务，梯次电池缺乏一致性难题未来有望在车企内部形成回收和检测、修复闭环，当国内梯次电池政策逐渐完善后，动力梯次电池最终将以符合技术规范标准的状态进入市场，为大规模应用铺平道路。
三、处理方式之拆解回收
（一）高效回收技术
目前市场上相对高效的锂电池回收方法主要有火法回收技术和湿法回收技术。火法回收技术一般需要剥去电池外壳，将电池内芯与焦炭、石灰石混合，经还原焙烧，得到金属锂、钴、镍、铝等组合成碳合金，电解质中的氟、磷等被固化在炉渣中，可用于建筑材料或混凝土的添加剂。然而，火法回收技术收率较低，能耗较高，且会产生一定的废弃污染。
相比之下，湿法回收技术具有明显优势。湿法回收技术是利用化学试剂将废旧电池中的金属离子溶解，再通过沉淀、萃取、离子交换等手段进行分离。其能耗低，回收效率高，产品纯度高。对于电池中的重金属物质回收效率较高，能够实现较高的金属回收纯度和较低的能耗。此外，湿法技术对于处理不同类型的锂电池具有较好的适应性，可以实现对多种金属的有效回收。例如，采用湿法回收技术处理每吨废旧电池，磷酸铁锂总回收利润约为 606 元 / 吨，利润率约为 2.29%；三元电池总回收利润约为 8046 元 / 吨，利润率约为 14.91%。
（二）回收流程及利润
湿法回收过程包括多个步骤。首先，对已失活的废旧电池进行粉碎与研磨，以实现均质化。通过物理分选粉碎后的产物，为后续的湿法回收做好准备。接着，将处理后的电池材料浸入适当的化学试剂中，使金属离子从固相转移到液相。然后，通过沉淀、萃取、离子交换等步骤，将金属离子从溶液中分离出来，并最终还原为金属单质。
在回收利润方面，如前文所述，不同类型的电池回收利润有所不同。磷酸铁锂电池由于本身含有的贵重金属物相对较少，回收利润相对较低。而三元电池含有较高价值的金属元素，回收利润较高。但需要注意的是，湿法回收的成本主要由化学试剂与能源费用组成。一方面，湿法冶金需要消耗大量的化学试剂，企业的湿法冶金成本会受到硫酸、氢氧化钠等化学试剂价格波动的影响；另一方面，湿法回收属于高能耗行业，企业的能源费用普遍较高。以德国动力电池回收企业 Primobius 于 2020 年的湿法回收成本情况来看，化学试剂与能源费用的成本占比分别为 33.4%、26.4%，合计占比高达 59.8%。
尽管湿法回收技术在处理废旧锂电池方面具有诸多优势，但也面临一些挑战。例如，回收过程涉及腐蚀性溶剂，存在废液污染等问题。同时，工艺流程相对较长，设备投资较大。因此，在实际应用中，需要不断优化回收工艺，提高化学试剂的使用效率，降低能耗成本，以实现更高效、环保的锂电池拆解回收。
四、行业现状与困境
（一）正规企业与非正规市场
目前，工业和信息化部公示的符合废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件的白名单企业有 156 家，但天眼查显示，国内动力电池相关回收企业注册超过 4 万家。这一巨大的数量差距使得大量回收料正在被非正规市场分流。正规企业在厂房、设备、环保处理、数字化等多方面投入较高成本，而一些非正规的 “小作坊” 则凭借成本优势，采用抬高回收价格的方式获取原材料，导致动力电池回收价格混乱，进一步影响市场秩序。例如，截至 2023 年，我国新能源车动力电池规范化回收率较低，有六七成业务被尚未进入白名单内的企业以及 “小作坊” 消化。这些非正规渠道的回收行为不仅造成了环境污染与安全隐患，还严重扰乱了动力电池市场回收的正常秩序。
（二）技术与标准难题
当前行业面临着诸多技术与标准难题。首先，电池型号过多推高了梯次利用成本。由于不同制造商的电池组规格、型号不同，梯次利用重组不规范，使得分选成本高，拆解难度大，快速检测手段不完善，再次集成良品率低。据统计，目前市场上的动力电池型号多达数十种，这给梯次利用带来了极大的困难。其次，动力电池生态设计、梯次利用、有价金属高效提取等关键共性技术和装备有待突破。例如，在预处理方面，目前电池包采用机械设备配合人工拆解，效率较差且有安全隐患；在梯次利用方面，电量衰减机理和重组技术等关键性技术还需突破；在再生利用方面，前端预处理工艺多采用整体破碎方式，黑粉杂质多，锂回收率不理想；后端冶炼工艺采用湿法回收技术，能耗高且易造成污染。此外，标准不完善也是一个突出问题。目前退役电池的技术标准覆盖范围较为全面，但细化程度不够，仍存在不同制造商的电池组规格、型号不同，梯次利用重组不规范等现象。同时，退役动力电池存储及运输缺乏必要的规范，容易因存储及运输不规范而引起环境问题和安全风险；动力电池回收利用产业化技术研发，特别是一些亟需的关键共性技术研发缺乏必要的支持；对动力电池回收利用企业也缺乏必要的财税激励，这也导致一些低残值或无残值的动力电池无人回收。
五、多方努力共寻出路
（一）政府监管与扶持
政府在报废电池处理中起着至关重要的作用。一方面，政府应加大监管力度，制定更加严格的法规和标准，确保所有报废电池都能得到合规处理。例如，建立严格的报废电池回收处理流程，对违规处理行为进行严厉打击，加大处罚力度，提高违法成本。同时，加强对回收企业的监督检查，确保其符合环保要求和安全操作规范。
另一方面，政府还应扶持正规企业扩大产能、提高技术水平。可以通过财政奖励、税收优惠等措施，鼓励企业加大在回收处理领域的投入。例如，对符合条件的回收企业给予一定的财政补贴，降低企业的运营成本；对在技术创新方面有突出表现的企业给予税收优惠，激励企业不断进行技术研发。预计到 2024 年，我国动力锂电池回收市场规模将达到 245 亿元。政府可以引导企业充分利用这一庞大的市场规模，将其转化为发展的动力。
（二）企业合作与创新
新能源汽车产业链上下游企业应加强合作，共同推动报废电池的回收利用。车企应承担起报废电池回收的主体责任，积极与合规企业合作，建立稳定的回收渠道。例如，新能源汽车制造商可以与专业的第三方回收企业签订合作协议，确保报废电池能够及时得到回收处理。同时，电池生产企业也应加强技术研发，提高电池的回收利用率和安全性。
企业还应探索新的技术和方法，提高报废电池的回收利用率。例如，可以探索将报废电池用于储能、发电等领域，实现资源的最大化利用。据统计，废旧锂离子电池在储能领域的应用具有巨大潜力，到 2030 年，生产电动汽车电池所需的原材料有 10% 可以取自回收材料。到 2050 年，这一比例可能达到 40%。此外，企业还可以加强与科研机构的合作，共同研发更加高效、环保的回收技术。
（三）国际合作借鉴经验
加强国际合作是应对全球性报废电池处理问题的重要途径。我国可以借鉴国际先进经验和技术，共同推动报废电池的合规处理。例如，欧洲和美国的废旧电池回收率达 99% 以上，他们在电池管理政策、回收处理技术等方面有很多值得我们学习的地方。
在国际合作中，可以开展技术交流与合作，引进先进的回收处理技术和设备。同时，也可以共同制定国际标准，规范全球报废电池的回收处理行为。此外，还可以加强与国际组织的合作，争取更多的国际支持和资源，共同应对全球性的环境挑战。
总之，面对巨量的报废电池，需要政府、企业和国际社会共同努力，从监管、合作、创新等多个方面入手，共同推动报废电池的合规处理，实现新能源汽车产业的可持续发展。
