不可否認(rèn),新能源汽車替代燃油汽車是大勢(shì)所趨,但這是在汽車全生命周期低能耗、少污染的前提下,若一味死磕新能源汽車本身,而忽視其上下游及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和完善,便違背了新能源汽車節(jié)能減排的初衷。

文︱郭紫文

圖︱網(wǎng)絡(luò)

近年來(lái),節(jié)能減排的呼聲越來(lái)越高,全球"碳中和"進(jìn)程不斷加速。在國(guó)家政策支撐下,新能源汽車,尤其是電動(dòng)汽車迎來(lái)了發(fā)展熱潮,造車大軍蜂擁而至,市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。根據(jù)TrendForce集邦咨詢報(bào)告顯示,預(yù)計(jì)2021年全球新能源汽車的銷售量將達(dá)到435萬(wàn)輛,年上升率49%。而根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,截至2021年五月底,我國(guó)新能源汽車保有量約580萬(wàn)輛,約占全球新能源汽車總量的50%。

前段時(shí)間,大眾董事會(huì)成員KlausZellmer在接受采訪時(shí)透露,大眾將在2033年至2035年間在歐洲停售燃油汽車,隨后這一計(jì)劃將在美國(guó)和我國(guó)實(shí)行。此前,福特、通用、奧迪、本田等車企也紛紛宣布停售燃油車的計(jì)劃。比亞迪董事長(zhǎng)兼總裁王傳福表示,結(jié)合國(guó)內(nèi)外環(huán)境及資源來(lái)看,新能源汽車替代燃油汽車的大勢(shì)已定。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

無(wú)論是新能源汽車的發(fā)展,還是燃油汽車停售,其初衷都是解決能源緊缺和環(huán)境污染等問題,實(shí)現(xiàn)"碳中和"目標(biāo)。在使用過程中,和傳統(tǒng)燃油汽車相比,新能源汽車的確在能耗和二氧化碳的排放量方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。然而,從新能源汽車全生命周期來(lái)看,其三電系統(tǒng)之一的動(dòng)力鋰電池,在生產(chǎn)制造和回收環(huán)節(jié)均存在能耗和污染問題。假如新能源汽車所謂的零排放、零污染僅限于使用階段,那么新能源電動(dòng)汽車真的比燃油汽車更加環(huán)保嗎?

排放轉(zhuǎn)移和電池生產(chǎn)量耗

較之燃油汽車,新能源電動(dòng)汽車在行駛過程中沒有尾氣排放,其動(dòng)力來(lái)源于動(dòng)力鋰電池儲(chǔ)存的電能。在汽車行駛過程中,新能源汽車號(hào)稱"零排放",這里面其實(shí)存在一個(gè)很大的問題。

根據(jù)我國(guó)電力公司聯(lián)合會(huì)規(guī)劃發(fā)展部公布的《2020年全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)》數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中,火電占比最大,高達(dá)68%?；痣娭匾悦禾孔鳛槿剂?在發(fā)電過程中消耗了大量的煤炭資源,并出現(xiàn)大量環(huán)境污染物。終端用戶每使用1kWh電能,火力發(fā)電廠就要排放0．86kg的二氧化碳。由此看來(lái),新能源汽車在使用過程中,并非真正意義上實(shí)現(xiàn)了零排放,而是將污染排放因素轉(zhuǎn)移到了發(fā)電過程中。

數(shù)據(jù)來(lái)源:我國(guó)電力公司聯(lián)合會(huì)規(guī)劃發(fā)展部《2020年全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)一覽表》

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

在節(jié)能減排趨勢(shì)下,全世界都在積極尋求清潔能源代替化石燃料,新能源汽車成為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要驅(qū)動(dòng)力。然而,動(dòng)力鋰電池從材料提取到生產(chǎn)完成都存在一定的能耗和污染。以鋰電池為例,鋰的開采重要分為兩種,一種是從巖石中開采,再使用化學(xué)制品提取;另一種則是從鹽沼中提取。年產(chǎn)鋰量最高的澳洲屬于前者,而鋰儲(chǔ)量最高的智利則通過后者開采。

鋰開采過程要使用大量水資源,嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng),而其出現(xiàn)的有毒化學(xué)元素則存在泄露風(fēng)險(xiǎn)。智利大學(xué)鋰電池專家吉列爾莫·岡薩雷斯(GuillermoGonzalez)曾在采訪中表示,開采鋰是侵入性的,這根本不是一個(gè)綠色的解決方法。好在鋰在動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)中使用比例不大,但使用量最多的鎳和鈷在其提取過程中出現(xiàn)的不利影響則比鋰更甚。

從動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)制造過程來(lái)看,鋰電池重要包括電池材料生產(chǎn)、勻漿、涂布、烘干、分切、電芯卷繞、電池裝配、注液和化成等步驟。美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果顯示,動(dòng)力鋰電池原料獲取和制造過程總能耗205MJ/kg。據(jù)美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的ChrisYuan對(duì)24kWh鋰電池組生產(chǎn)量耗分析數(shù)據(jù)顯示,鋰離子單體電池采用錳酸鋰正極和石墨負(fù)極,其中電池材料生產(chǎn)量耗為29．9GJ,電池生產(chǎn)階段能耗為58．7GJ,而電池組裝階段能耗0．3GJ。

錳酸鉀電池生產(chǎn)量耗

和之相對(duì),燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)制造重要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的鑄造和機(jī)加工。發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件的生產(chǎn)量耗約417．63kWh。比較可知,在動(dòng)力系統(tǒng)生產(chǎn)制造階段,動(dòng)力鋰電池的能耗要比發(fā)動(dòng)機(jī)能耗大得多。

發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件生產(chǎn)制造能耗

電池回收和可行性

業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示,2020年我國(guó)動(dòng)力鋰電池累計(jì)退役量達(dá)到20萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)到2025年退役量將攀升至78萬(wàn)噸。新能源汽車動(dòng)力鋰電池退役數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢(shì),而其回收利用體系卻尚未完善。廢舊動(dòng)力鋰電池實(shí)際流入正軌渠道的數(shù)量不足10%,更多的電池流入灰色產(chǎn)業(yè)鏈,甚至不知去向,隱藏著巨大的安全隱患。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),動(dòng)力鋰電池容量低于80%即可退役回收,這就意味著電池在退役時(shí),仍然擁有很大的剩余價(jià)值。通過梯次利用和再生利用,提高了資源利用率,防止了稀缺資源的浪費(fèi)。然而,電池回收市場(chǎng)亂象叢生,處理不當(dāng)?shù)碾姵貥O易發(fā)生泄露、爆炸、自燃,嚴(yán)重危害環(huán)境和人身安全,還浪費(fèi)了大量的資源。

除去流入非正規(guī)市場(chǎng)的電池,動(dòng)力鋰電池回收階段出現(xiàn)的能耗,重要集中在對(duì)稀缺金屬材料的回收上。電池材料的回收重要包括火法冶金和濕法冶金等方式,火法冶金適合大規(guī)模處理復(fù)雜電池組,但燃燒必然會(huì)出現(xiàn)廢氣污染,處理成本較高;濕法冶金技術(shù)工藝上相對(duì)復(fù)雜,但關(guān)于金屬的回收率較高。我國(guó)的動(dòng)力鋰電池回收工藝還處于探索階段,技術(shù)水平仍有待提高。

由于動(dòng)力鋰電池規(guī)格不一,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),廢舊電池的狀態(tài)無(wú)法追蹤,極大新增了回收難度和回收成本,也讓動(dòng)力鋰電池回收利用的可行性遭遇瓶頸。相比之下,燃油汽車動(dòng)力系統(tǒng)的回收、拆解、材料再生等過程相對(duì)簡(jiǎn)單,且已經(jīng)擁有一套成熟的工藝和市場(chǎng)體系。

此外,退役電池的殘余容量難以估計(jì),要通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試獲取,成本新增的同時(shí)拉長(zhǎng)了處理周期,也耗費(fèi)了大量的人力物力,新增了能源消耗。另一方面,由于消費(fèi)者回收意識(shí)薄弱,回收網(wǎng)絡(luò)尚未完全覆蓋,隨意丟棄的廢舊電池不計(jì)其數(shù)。公司終歸要自負(fù)盈虧,金屬價(jià)格的波動(dòng)、技術(shù)和產(chǎn)量周期也會(huì)影響材料回收的效益,對(duì)動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)的發(fā)展有一定掣肘。

以鋰電池為例,鋰電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、集流體和外殼等部分組成,在回收利用的時(shí)候要拆解成不同部分分別處理。而市面上的鋰電池由多種化學(xué)結(jié)構(gòu)和規(guī)格工藝,單是拆解就面對(duì)大量難題。此外,鋰電池的拆解還會(huì)涉及到重金屬、有機(jī)電解液等,工藝技術(shù)復(fù)雜多樣,形成完整全面的回收體系成本太大,短時(shí)間內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。

由此可以看出,當(dāng)前階段,多種因素共同約束,動(dòng)力鋰電池的回收市場(chǎng)仍然處于發(fā)展的初級(jí)階段,對(duì)動(dòng)力鋰電池回收利用的可行性仍有待提升。

新能源汽車的環(huán)保意義

長(zhǎng)期以來(lái),新能源汽車似乎被打上了"零排放"、"零污染"的烙印,成為驅(qū)動(dòng)"碳中和"的真理。綜合上述,雖然新能源電動(dòng)汽車在行駛階段出現(xiàn)的污染低到可以忽略,但在其全生命周期的能耗和污染,似乎和燃油車不相上下。動(dòng)力鋰電池的生產(chǎn)制造、回收利用的情況也對(duì)新能源汽車的環(huán)保意義影響頗深。

不可否認(rèn),新能源汽車替代燃油汽車是大勢(shì)所趨,但這是在汽車全生命周期低能耗、少污染的前提下,若一味死磕新能源汽車本身,而忽視其上下游及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和完善,便違背了新能源汽車節(jié)能減排的初衷。

尤其是在動(dòng)力鋰電池尚不能達(dá)到全生命周期的零排放零污染的前提下,新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展還有意義嗎?答案當(dāng)然是肯定的,推進(jìn)碳中和是全球發(fā)展的必然趨勢(shì),因此,如何真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池全生命周期低能耗,少污染仍要進(jìn)一步布局,推進(jìn)電池完整周期的工藝、技術(shù)走向成熟是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然。

關(guān)于動(dòng)力鋰電池的回收利用,無(wú)論先行的政策、回收標(biāo)準(zhǔn),還是技術(shù)水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求,這也導(dǎo)致當(dāng)今電池回收的污染比燃油汽車還大。這也是新能源汽車遭到質(zhì)疑的一個(gè)方面。另一方面則來(lái)源于動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)階段的排放轉(zhuǎn)移。

針對(duì)這兩點(diǎn)質(zhì)疑,更意味著發(fā)展新能源汽車的必要性。一旦汽車流入市場(chǎng),進(jìn)入消費(fèi)者群體中,關(guān)于汽車排放的管理難度將會(huì)成倍新增。燃油汽車的尾氣排放離散不可控,假如將離散的排放轉(zhuǎn)移至集中可控的發(fā)電廠,將超出人力控制的污染源通過量化集中管控,繼而優(yōu)化發(fā)電結(jié)構(gòu),提高非化石能源的使用率,則可以有效節(jié)約成本,減少污染。

而關(guān)于動(dòng)力鋰電池的回收利用,別無(wú)他法,終歸還是要國(guó)家、公司、消費(fèi)者三方密切合作,建立完善的動(dòng)力鋰電池回收利用產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)電池剩余價(jià)值的利益最大化。任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都要經(jīng)歷從質(zhì)疑到成熟的過程,新能源汽車市場(chǎng)的未來(lái)仍然大有可為。