电池退役规模高速增长,回收利用中存在很大环境安全风险
2014年起,在国家和地方政策支持下,电动汽车在我国开始爆发式增长。受电池使用寿命所限,从2020年起,退役电池量相应开始爆发式增长。中国汽车技术研究中心数据显示,2020年我国动力电池累计退役量约20万吨,2025年累计退役量将在78万吨左右。
当前电动汽车采用的电池主要有磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元锂电池两大类。锂电池的电解液使用了易燃易爆的有机溶剂,电极材料中还含有钴、锰、镍等重金属元素,废弃过程管控失当极易污染环境,也很容易产生着火爆炸事故。为了防控风险,国家明确规定电动汽车生产企业负责回收处理退役电池,但是目前我国回收渠道不畅通,迄今为止还没有形成材料回收率高、对生态环境影响小、成熟可靠经济性好的退役电池规模化回收利用技术。
电动汽车的充电焦虑、安全性和低温使用性能都会影响购买意愿
我国14亿人口集中居住在胡焕庸线(黑河—腾冲一线)东南部,在占全国面积43.8%的国土上居住着94.1%的人口。在人口集中的东南部大中小城市,住房以高层为主,居民停车难的问题存在一定普遍性,就近建设充电设施需要足够面积的停车场和大规模电网系统的改造,获取土地资源难度大,城网改造投资大。美洲、欧洲居民住宅以独立建筑为主,相比之下,我国解决充电难题难度大。期望发展“快充”技术,破解电动汽车发展的“充电”瓶颈,一是充电过程引发火灾的危险性会显著增大,二是对电网安全性的冲击会随充电速度加快而同步增加。
电动汽车的安全性问题尚未根本解决。据应急管理部消防局的通报,全国新能源汽车火灾和电动自行车火灾均高于交通工具火灾的平均水平。日本自动车研究所的试验结果表明,一旦发生火灾,很难用现有的消防手段扑灭,只能烧尽。
低温下电动汽车电池的充放电容量显著缩小,造成行车里程短,充电时间加长,电耗大,经济性变差,严重影响使用性能。冬季高寒的我国北方地区使用电动汽车困难大。
充电焦虑、安全性和低温下的使用性能都会影响消费者的购买意愿。
电动汽车大规模推广会导致使用材料的资源危机
有效载重量相当时,电动汽车的质量比燃油车高出40%左右,生产一辆电动汽车的电池需要的矿产资源约是生产一辆传统燃油汽车的6倍,主要是铜、锂、镍、钴、锰、镝、钕等资源。2014年以来,我国电动汽车的产销量快速增长,2021年产销量分别完成294.2万辆和291.6万辆,约占全球的53%。世界主要国家都在加快电动汽车发展,对上述金属材料的需求在迅速增长。资源国对具有战略意义的矿产资源的管控在加强。在传统内燃机汽车发展过程中,多次出现石油资源短缺引发石油危机的情况,未来生产电动汽车电池需要的矿产资源短缺,出现矿产资源危机是大概率事件。
国际能源署2021年5月发布报告:各国转向绿色能源,对铜、锂、镍、钴和稀土元素镝、钕的需求急增,可供开采矿藏的质量下降。为实现《巴黎气候协定》的目标,估计到2040年,风力涡轮机的年安装量需要增加两倍,同一时期电动汽车销售量要增加24倍。矿产供应短缺将是21世纪面临的巨大挑战,会导致电池成本大幅度上升,消费者用车成本高企。