深圳——透過(guò)玻璃窗,一顆顆拇指大小、圓柱形的銀色金屬體,正從一臺(tái)日本進(jìn)口的自動(dòng)化機(jī)器里蹦出來(lái),在隨后的生產(chǎn)線上,它們又整齊地被匯聚成一排,就像錫兵方陣那樣,一排排的顆粒金屬體,在一路走完20多個(gè)工藝流程后,它們將變?yōu)橐粋(gè)強(qiáng)有力的機(jī)器心臟——成為動(dòng)力
電池組,以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車走向更遙遠(yuǎn)的未知遠(yuǎn)方。
這便是2017年12月1日,記者在深圳市比克動(dòng)力電池有限公司(下稱“比克公司”)生產(chǎn)線上所看到的一幕,這家目前擁有4000名員工的電池公司,正因新能源汽車產(chǎn)業(yè)的龐大需求而迅速擴(kuò)張動(dòng)力電池產(chǎn)能。
兩年前,比克公司的電池產(chǎn)品中,只有一半是新能源汽車動(dòng)力電池,但到現(xiàn)在,動(dòng)力電池已占據(jù)公司90%的產(chǎn)品比例,而它在鄭州,還有一家比深圳總部更大的工廠,正日以繼夜地生產(chǎn)著新能源汽車動(dòng)力電池。
在此背后,則是政策上對(duì)新能源汽車不斷加大的支持力度,以及政府官員支持新能源汽車發(fā)展的表態(tài),公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示,到2020年,中國(guó)新能源汽車總銷量累計(jì)將達(dá)到500萬(wàn)輛,其中,2020年產(chǎn)銷將會(huì)達(dá)到200萬(wàn)輛——足足比2016年翻了4倍。
有多少新能源汽車,就會(huì)有多少驅(qū)動(dòng)它的動(dòng)力電池。
對(duì)于這個(gè)正處于迅猛擴(kuò)張期的動(dòng)力電池市場(chǎng),它目前所處業(yè)態(tài)究竟如何?在環(huán)保領(lǐng)域,未來(lái)被淘汰的動(dòng)力電池,又是否會(huì)步鉛蓄電池隨意傾倒的后塵等等,過(guò)去一個(gè)月,記者走進(jìn)新能源汽車動(dòng)力電池王國(guó)以探究竟。
“動(dòng)力電池”快步飛奔
“隨著新能源汽車的快速增長(zhǎng),未來(lái)將是動(dòng)力電池最好的十年。”比克公司發(fā)展規(guī)劃中心副總裁李丹對(duì)記者說(shuō)。
從深圳北站出發(fā),一路向東,穿過(guò)風(fēng)光美好的沿海鹽壩高速,抵達(dá)比克公司總部需要一個(gè)多小時(shí)車程。相比于熱鬧的深圳市區(qū),在龐大的廠區(qū)外面,不僅人煙稀少也分外安靜,但走進(jìn)車間,卻是另外熱火朝天的景象。
價(jià)值上百萬(wàn)的日本進(jìn)口自動(dòng)化設(shè)備,正不知疲倦地制造出一顆顆拇指大小、圓柱形的動(dòng)力電池(電芯),轉(zhuǎn)眼間,它們又一排排地出現(xiàn)在自動(dòng)傳送帶上,而從“來(lái)料攪拌”到最后的“打包入庫(kù)”,一顆動(dòng)力電池的生產(chǎn),共需要來(lái)料檢測(cè)、涂布、模切、卷心入殼、注液、焊接頂蓋、抽氣、自放電測(cè)試等20多個(gè)工藝流程。
其中,“來(lái)料攪拌”第一環(huán)節(jié)尤為重要。比克公司車間一名技術(shù)工人對(duì)1℃記者說(shuō),環(huán)境是否足夠干凈,來(lái)料是否合格,直接影響到電池的質(zhì)量。
在車間之外,工作人員則正在緊張地為那些剛剛生產(chǎn)出來(lái)的電池打包,由幾輛只有走近才能聽(tīng)得見(jiàn)噪聲的叉車搬運(yùn),送往另一個(gè)車間進(jìn)行組裝,一顆顆電池(電芯)組裝后,就成成了一個(gè)電池模組,若干個(gè)電池模組再組裝后,又變成了一個(gè)電池包。
組裝完成的電池包,將最后由比克公司運(yùn)送到客戶手中。就像做心臟移植手術(shù)那樣,這些電池包又會(huì)被安置在江淮、東風(fēng)、眾泰、華泰、海馬、獵豹汽車、北汽福田等車企生產(chǎn)的新能源汽車體內(nèi)——讓它們跑起來(lái)。
比克公司機(jī)器不停運(yùn)轉(zhuǎn)之間,則是整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的快步飛奔。
比克公司提供的數(shù)據(jù)顯示,目前它的深圳及鄭州基地均可實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)達(dá)100萬(wàn)只(顆)動(dòng)力電池。到2017年底,因?yàn)橹悄苤圃焐?jí),它的整體產(chǎn)能將達(dá)到8GWh,而2016年,中國(guó)汽車動(dòng)力電池總產(chǎn)能為30.8GWh。
公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示,2016年全國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)份額中,比克公司排名第六,在它前面的五名分別為寧德時(shí)代、比亞迪、沃特瑪、國(guó)軒高科和力神,其中,寧德時(shí)代(23.3%)和比亞迪(22.5%)兩者總和則幾乎占了整個(gè)市場(chǎng)的半壁江山。
但與未來(lái)相比,目前國(guó)內(nèi)汽車動(dòng)力電池總產(chǎn)能仍有突進(jìn)的空間,高工產(chǎn)研鋰電研究所則預(yù)測(cè)說(shuō),2020年中國(guó)汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)量將達(dá)到141GWh,這相當(dāng)于未來(lái)3年,汽車動(dòng)力電池產(chǎn)能將翻近5倍。
對(duì)于未來(lái)的增長(zhǎng)前景,比克公司給出的是年均復(fù)合增長(zhǎng)率40%。而比亞迪在惠州、深圳坑梓的兩個(gè)動(dòng)力電池基地,到2020年,它的產(chǎn)能要從2016年的10GWh增3倍,變?yōu)?4GWh。剛剛挑戰(zhàn)比亞迪成功,晉升中國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)“一哥”的寧德時(shí)代,2020年電池總產(chǎn)能則會(huì)達(dá)到50GWh。
不同路線與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手
與對(duì)電壓要求并不高的老年代步車、兩輪
電動(dòng)車,往往鉛蓄電池就可滿足動(dòng)力需求不同,汽車需要更強(qiáng)的電力,新一代的動(dòng)力電池隨之出現(xiàn),包括比克公司所生產(chǎn)的動(dòng)力電池在內(nèi),它都屬于能量密度高、電壓高、重量輕、體積小的鋰離子電池,這也是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流動(dòng)力電池。
即便如此,僅在鋰電池序列,它也有四條細(xì)分路線,不僅“鋰”路線眾說(shuō)紛紜,褒貶不一,“鋰”電之外,它也有潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不確定的威脅存在。
記者查閱的大量資料顯示,以動(dòng)力電池所選用正極材料來(lái)區(qū)分,汽車動(dòng)力電池中的鋰離子電池,就分為磷酸鐵鋰電池、三元材料電池、鈷酸鋰電池和錳酸鋰電池四種,其中國(guó)內(nèi)又以磷酸鐵鋰電池和三元材料電池為主。
因涉足鋰電池行業(yè)較早,目前比克公司就擁有“磷酸鐵鋰”和“三元材料”兩條技術(shù)路線,早在2006年,它便在中國(guó)生產(chǎn)出第一顆磷酸鐵鋰電池,但目前,它所走卻是三元材料路線。
“相對(duì)來(lái)說(shuō),三元材料比磷酸鐵鋰的密度更高,靈活性更好。”李丹對(duì)記者說(shuō),“10年前,我們就判斷三元材料是未來(lái)的技術(shù)路線了。”
據(jù)李丹介紹,三元材料鋰電池能量密度方面優(yōu)勢(shì)明顯,且可以為汽車節(jié)省空間,它主要供應(yīng)中高端乘用車,磷酸鐵鋰則首先用在大巴上,原因是大巴空間大,客車是它的市場(chǎng)。
另?yè)?jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù),2016年中國(guó)生產(chǎn)的新能源汽車中,磷酸鐵鋰電池總配套量占比72.26%,其中72%供應(yīng)給純電動(dòng)客車;三元電池總配套量占比22.91%,其中的73%供應(yīng)給純電動(dòng)乘用車。
但到2017年,這一比例正在急速變化。 中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)劉彥龍表示,從2017年上半年的總量來(lái)看,三元材料電池占比已經(jīng)超過(guò)了磷酸鐵鋰電池,預(yù)計(jì)全年二者占比將相當(dāng)。
安全度上,三元材料電池優(yōu)于磷酸鐵鋰電池,公開(kāi)統(tǒng)計(jì)顯示,從2011年至今,中國(guó)境內(nèi)至少發(fā)生過(guò)22起新能源車火災(zāi)事故,其中由磷酸鐵鋰電池引發(fā)的火災(zāi)高達(dá)20起,而由三元材料鋰電池引發(fā)的只有2起。
相比于比克公司最終選擇三元材料鋰電池路線,公開(kāi)資料顯示,動(dòng)力電池行業(yè)排名前兩位的寧德時(shí)代和比亞迪,選擇的仍是“磷酸鐵鋰”和“三元材料”同時(shí)發(fā)展。這也意味著,鋰動(dòng)力電池中的不同技術(shù)路線,仍將會(huì)繼續(xù)存在。
鋰動(dòng)力電池不確定性的另一面,在于新技術(shù)的崛起。“作為新興行業(yè),鋰離子動(dòng)力電池行業(yè)的技術(shù)更新速度較快,且發(fā)展方向具有一定不確定性。”寧德時(shí)代在其招股書上如此說(shuō)道。
何為新技術(shù)?被稱為“鋰離子電池之父”的古迪納夫,2017年即宣稱,固態(tài)電池有了新突破,用固態(tài)傳導(dǎo)物質(zhì)取代易燃的液態(tài)電解液,將解決許多煩惱。
古迪納夫上述表態(tài),對(duì)應(yīng)的是目前的鋰離子動(dòng)力電池均是液態(tài)的現(xiàn)狀。從技術(shù)上來(lái)講,固態(tài)電池不僅可以傳導(dǎo)更大電流,也會(huì)提升電池容量,封存也會(huì)變得更加容易,一旦它轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,勢(shì)必對(duì)目前行業(yè)格局造成顛覆。
雖然尚未商業(yè)化,但這種顛覆目前看起來(lái)為時(shí)并不遠(yuǎn)。日本豐田汽車公司即預(yù)計(jì)在2020年開(kāi)始銷售固態(tài)電池汽車,無(wú)獨(dú)有偶,英國(guó)戴森公司也將推出固態(tài)電池汽車的日期定在了2020年。
不僅是固態(tài)電池,另一種新的電池技術(shù),氫燃料電池也已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。2016年10月25日,由東方電氣集團(tuán)與成都一家客車公司聯(lián)手打造的氫燃料電池城市客車正式下線。這也是東方電氣集團(tuán)首臺(tái)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的城市客車。
氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)在于,它不僅能量轉(zhuǎn)換效率高,并且只產(chǎn)生水和熱,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。在2017年的一次相關(guān)論壇上,科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼表示,氫能燃料電池目前在壽命、可靠性、使用性能上基本達(dá)到車輛使用要求,中國(guó)已初步掌握了相關(guān)核心技術(shù),基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)。
“比克已經(jīng)注意到了技術(shù)的變化。”李丹說(shuō),“我們一直在觀察和跟進(jìn)。”
潛在污染之憂
與鉛酸電池等傳統(tǒng)電池相比,鋰動(dòng)力電池具有更好的電能優(yōu)勢(shì),同時(shí)它又不含鉛、鎘等對(duì)人類和環(huán)境具有重大危害的重金屬,被許多業(yè)內(nèi)人士津津樂(lè)道也在此,但這并不意味著它沒(méi)有潛在的環(huán)境污染威脅。
記者調(diào)查顯示,鋰動(dòng)力電池的污染威脅,在于它報(bào)廢之后的后端處理環(huán)節(jié)。如果回收處置不當(dāng),它也極有可能重蹈當(dāng)年鉛酸電池覆轍,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
記者獲得的多方資料顯示,盡管鋰動(dòng)力電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬,但從技術(shù)工藝上來(lái)講,除了“鋰”,它的電解液中,仍然有鎳、鈷、錳等重金屬,電解液,含氟有機(jī)物也有污染。此外,報(bào)廢之后,它仍有300-1000V不等的高壓,在回收、拆解、處理過(guò)程中操作不當(dāng),還是可能會(huì)有起火爆炸、重金屬污染、有機(jī)物廢氣排放等多種問(wèn)題。
以鋰動(dòng)力電池電解液中的六氟磷酸鋰為例,它在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì),對(duì)人體、動(dòng)植物有強(qiáng)烈腐蝕作用,因此要特別注意溶劑和六氟磷酸鋰的處理。
另有不愿透露姓名業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示,鋰電池在資源再生循環(huán)利用過(guò)程中,經(jīng)過(guò)熱解、粉碎等物理預(yù)處理和浸出、萃取等化學(xué)處理后,只能得要鎳、鈷、錳萃余液,要想進(jìn)一步提純,必須引入大量的氨水來(lái)進(jìn)行處理,如此一來(lái),必然排出有害的含氨廢液。
進(jìn)一步,過(guò)量的含氨廢液排入水體,將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,造成水中生物大量死亡,而高濃度氨氮廢水被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽則對(duì)人類的健康造成極大的威脅。
更為致命的是,動(dòng)力電池報(bào)廢高峰,也將在隨后幾年到來(lái)。
據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心預(yù)測(cè),到2020年,中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12萬(wàn)—17萬(wàn)噸。而其他研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)則更高,屆時(shí)報(bào)廢量將超過(guò)24.8萬(wàn)噸,這大約是2016年報(bào)廢量的20倍。
包括李丹在內(nèi)的諸多業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,中國(guó)首批動(dòng)力電池將會(huì)在2018年前后出現(xiàn)大規(guī)模退役,在未來(lái)3到4年內(nèi),動(dòng)力鋰電池將會(huì)出現(xiàn)“報(bào)廢潮”。
“數(shù)量非常大,而且動(dòng)力電池和一般的日用電池完全是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的概念。”國(guó)家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新工程專家組組長(zhǎng)王秉剛此前對(duì)記者說(shuō),與相對(duì)環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)節(jié)不同,后期“一旦處理不好,有可能是一場(chǎng)新的環(huán)保災(zāi)難。”
這也對(duì)鋰動(dòng)力電池的回收,提出了新挑戰(zhàn)。
問(wèn)題何解?國(guó)內(nèi)最大、致力于動(dòng)力電池回收的廣東邦普循環(huán)科技有限公司副總裁余海軍對(duì)記者說(shuō),要做好報(bào)廢電池的回收,在于做到“從哪里來(lái)又回到哪里去”,這也就是“定向循環(huán)”的模式。
進(jìn)一步,通過(guò)對(duì)廢舊新能源汽車拆解及電池回收再利用,在避免廢舊電池污染土壤的同時(shí),還能提升電池利用效率、創(chuàng)造新的利潤(rùn)空間,降低新能源汽車的成本。動(dòng)力電池在資源再生循環(huán)利用過(guò)程中,可以再次得到國(guó)內(nèi)依賴進(jìn)口的鎳、鈷、錳等稀缺原材料。
而面對(duì)2020年,業(yè)內(nèi)普遍所預(yù)計(jì)的,鈷、鎳、錳、鋰等金屬回收市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)上百億元,類似于比克公司這樣的動(dòng)力電池制造企業(yè)也在行動(dòng)。
以比克公司為例,它將計(jì)劃總投資2億元,建設(shè)占地3萬(wàn)平方米的“廢舊新能源汽車拆解及回收再利用”項(xiàng)目,預(yù)計(jì)2017年項(xiàng)目建成并達(dá)到年綜合處理2萬(wàn)輛報(bào)廢汽車及3萬(wàn)噸動(dòng)力電池的能力。
余海軍表示,有序的動(dòng)力電池回收,前提條件是三碼合一,即電池編碼、汽車VI碼和回收編碼,將這些錄入國(guó)家平臺(tái),才能保證電池報(bào)廢以后的流向可控。
但目前,中國(guó)采用的是生產(chǎn)者責(zé)任延伸制,大部分電池生產(chǎn)者生產(chǎn)的廢料、邊角料,都在“誰(shuí)生產(chǎn),誰(shuí)負(fù)責(zé)”要求下,內(nèi)部處理完畢,而不必向外部披露信息。對(duì)此,余海軍建議,中國(guó)是否可以借鑒國(guó)外的信息公開(kāi)模式,將產(chǎn)業(yè)鏈上的所有環(huán)節(jié)涉及信息向社會(huì)公開(kāi),從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
王秉剛等受訪者另外表示,國(guó)內(nèi)已經(jīng)制定政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),全部為引導(dǎo)性或推薦性指導(dǎo)文件,對(duì)于正規(guī)的動(dòng)力電池回收企業(yè)均有參考指導(dǎo)作用,但對(duì)于非正規(guī)的貿(mào)易商來(lái)說(shuō)很難起到約束作用,對(duì)于此,國(guó)家應(yīng)該出臺(tái)有足夠支撐力、約束力和強(qiáng)制力的法律法規(guī)。
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