在印度实现电动汽车电池的再利用和回收

在印度实现电动汽车电池的再利用和回收 印度促进电动汽车电池再利用与回收所需政策及法规的专家综述 2023 年 2 月 3 日 | 新德里 | Parveen Kumar 博士 ， Pawan Mulukutla 和 Madhav Pai 1. 背景 CONTENTS 1背景2Introduction2电池再利用和回收生态系统面临的挑战4电动汽车电池的再利用和回收市场分析9焦点小组讨论结果13后续步骤14参与者15缩写16参考文献17Acknowledgments18关于作者19关于 WRI 印度 WRI印度与德国国际合作机构（GIZ）印度合作，举办了一场以“印度电动车辆电池重复利用与回收的政策与法规”为主题的焦点小组讨论。讨论了推动退役电动车辆（EV）电池重复利用和回收所需的相关政策和法规。这场焦点小组讨论是“脱碳交通论坛”下“亚洲国家减缓行动倡议（NDC-TIA）”项目的一部分。该讨论会由专家参与（见附录A，参与者名单），他们强调了当前政策和法规框架中存在的问题，并提出了简化电动车辆生命周期末期（End of Life，EoL）电池管理流程的可能解决方案。 闭门专题讨论会聚焦于回收与再利用，共进行了两次会话。参与人员包括再利用及回收行业代表、政策研究者以及相关利益方（参见附录A）。讨论内容围绕了2022年电池废料管理规则（BWMR 2022）的挑战和空白、锂离子电池（LIBs）的安全问题、电池数据管理，以及促进回收与再利用市场的必要性。讨论的主要议题包括以下几点： 免责声明：本报告的内容反映了焦点小组讨论（FGD）参与者的意见，并不一定代表WRI印度或其他会议合作伙伴的观点。这些进程旨在忠实反映讨论中产生的对话和内容，但为了便于阅读，有些措辞进行了编辑。如对本报告有任何疑问或评论，请联系电动力项目高级项目经理Parveen Kumar博士，邮箱为parveen.kumar@wri.org。 ▪实现自给自足目标下，锂离子电池（LIB）原材料供应链管理中循环利用与回收的重要性。 ▪再利用和回收生态系统中标准、法规、评估机制、测试和认证方面的缺口。 数据、资产管理和跟踪方面的差距 ： ▪BWMR 2022 分析以及有效实施扩展生产者面临的挑战▪责任(EPR) 。▪电池设计和化学成分的异质性带来的再利用与回收挑战。政府及行业参与者在促进各利益相关方有效合作中扮演的角色。▪确保安全的数据共享和电池管理。▪研发（R&D）需求以提高回收过程中的效率和材料纯度。考虑到电动汽车电池耐用性要求的不确定性，制定相关法规的潜力。▪剩余使用寿命 (RUL) 。促进为重新利用的电池创建安全市场的行动的方法。 ▪为了实现循环经济，废旧电池需要被追踪，并且追踪到的数据需要安全地管理。对于锂离子电池（LIBs）而言，不仅需要跟踪技术数据、电池健康状况以及性能，还需要建立一个强大的数据管理工具来进行这些操作。▪ 追踪不同尺寸和化学的电池的整个生命周期是一个巨大的挑战。 安全挑战 ： 锂离子电池（LIBs）是高功率、高剩余能量的电池，其整个生命周期都需要精心处理。从运输和存储到拆解和处置，电池需要受到密切监控，并应采取安全预防措施。 ▫运输和储存 ：我们已观察到电动汽车电池在运输过程中发生火灾的情况。由于其较高的剩余功率，在某些 极端条件下会经历热失控，导致火灾和有害气体的释放。因此，必须高度重视运输和储存这些电池的安全问题。 2. INTRODUCTION ▫工人和环境安全 ：实验室（LAB）和锂离子电池（LIB）回收行业的作业条件存在差异。随着新参与者进入 系统以及从LAB向LIB的技术转换加速，行业需确保回收过程及回收后处理回收材料过程中工人的安全。 目前，电动汽车（EVs）在锂离子电池（LIB）市场占有率中占据了35%，预计到2030年这一比例将上升至约90%（Gulia, 2022）。不断增长的需求可能受到关键材料地理分布有限（供应脆弱性）、预期短缺（材料关键性）以及地缘政治发展导致的关键原材料价格波动（价格波动性）的影响。此外，由于采矿活动的增加以及退役电动汽车电池的不当管理，这可能会引发一系列环境影响问题。 RUL 测定:RUL是决定是否回收或再利用的重要标准。目前，关于有效确定RUL（运行寿命）的过程尚 ▪不明确，这对于合理化决定再利用或回收的过程至关重要。 隔离: 目前，绝大多数电动汽车依赖于锂离子电池（LIBs）供电，而印度完全依赖进口锂离子电池组。为了降低进口依赖，政府已批准了一个生产关联激励（PLI）计划，在印度制造先进的化学电池（ACCs）。此外，将退役的电动汽车电池用于二次应用，如离网（BTM）、并网（FTM）、电信和数据中心备用服务、以可再生能源为动力的电动汽车充电站以及低功率电动汽车应用，将有助于减少对新电池的需求。最后，电池的生命周期结束（EoL）回收将帮助印度解决从原材料限制、废物产生、环境污染到高昂成本等整个制造过程中的问题。回收的关键原材料不仅能够提升材料效率，还能为汽车和能源行业的广大利益相关者带来巨大的价值。 ▪锂离子电池（LIBs）存在各种不同的大小和化学类型。根据电池的尺寸、化学成分及其健康状态（SoH）进行分类对于决定其再利用和回收具有重要性。这些电池的分类需要标准化机制，缺乏这种机制可能会在整个再利用/回收生态系统中造成效率低下。 为了建立电动汽车电池的循环经济体系，我们需要制定促进性的政策和监管框架，并促进各利益相关方的有效合作，以建立强大的再利用和回收生态系统。然而，印度缺乏如针对锂离子电池（LIB）的具体政策、标准、法规和指导原则等严格措施，这阻碍了电池再利用与回收的高效实施。随着电动汽车的迅猛发展已势不可挡，产业界各主体应携手合作，设计一个全面的框架，确保通过二次应用和回收充分利用电动汽车电池的潜力。 3. 电池再利用和回收生态系统面临的挑战 再利用和回收是构建循环经济的关键方面。然而，在生态系统中实现全面的再利用和回收存在挑战。我们比较了全球政策与法规以及印度的政策环境，并将识别出的差距和挑战映射在图1中。印度所识别的差距和挑战如下： 无组织部门 ：印度的电动两轮车（e-2W）和电动三轮车（e-3W）市场正从铅酸电池（LABs）转向锂离子电池 ▪（LIBs）。铅酸电池的回收主要由非正规部门主导，其中电池追踪、工人及环境安全问题构成了巨大挑战。为确保安全并应对其他挑战，电池再利用与回收行业需要一个强大的正规部门来运作。 4.2. 重复使用和回收潜力 4 、 EV 电池的再利用和回收市场分析 印度旨在到2070年实现碳中和，其电池再利用的潜力巨大。随着传统能源使用向可再生能源过渡，电动汽车应用结束后的电池可以用于固定能量存储。 目前，锂离子电池（LIBs）占总电池市场的51%（Gattu, 2022）。全球2022年的需求量为700千兆瓦时（GWh），预计到2030年将上升至4700千兆瓦时（Hanicke等人，2023）。在此期间，印度2022年的需求量预计从3.9千兆瓦时上升至116千兆瓦时（Gulia等人，2022）。电动汽车应用份额，目前在印度约为35%，预计到2030年将达到90%（Gulia等人，2022）。 根据印度国家转型机构（NITI Aayog）的估计，到2030年，新的电池将产生128 GWh的回收量，其中约46%将来自电动汽车。为了处理这一数量，印度的锂离子电池回收能力在未来八年需要增加大约60倍，从当前的2 GWh水平提升（印度时报2023）。 4.1. 原材料 ： 需求和供应 根据国际能源署（IEA）于2022年发布的报告《清洁能力建设中的关键矿物作用》显示，低碳技术所需的七种关键矿物的需求预计将显著增加。图2展示了在可持续发展情景和既定政策情景下，这些矿物需求预期的增长情况。 再利用将延长退役电动汽车电池在其他应用中的使用，并通过回收确保关键电池材料的本地可用性，从而减轻对原材料开采的压力（参见图4）。这有助于降低环境和碳足迹，以及减少温室气体（GHG）排放。 4.3. 政策法规状况 全面采用循环利用和回收利用迫切需要强有力的政策和法规支持。中国、欧盟（EU）、美国、印度及其他国家通过其政策与法规鼓励循环利用与回收（见图5）。例如，欧盟的新电池政策要求对容量超过2千瓦时的电池实施电池护照系统。通过电池护照，可以追踪电池的整个生命周期，并了解每块电池因循环利用应用而产生的当前状态及所有权变更。同样地，在废弃电子产品管理方面，中国采用了生产者责任延伸制度，使得生产者负责从消费者处收集电池并承担循环利用与回收的责任。 在此，我们观察到从2020年的水平来看，锂的需求将在2040年增长13至42倍。同期，钴的需求可能上升6至21倍，镍的需求则可能增长7至19倍（国际能源署，2021年）。这种增加的需求可能会导致关键材料供应或可用性的缺口。根据标准普尔全球市场情报和波士顿咨询集团(BCG)的分析，我们可能在2035年面临110万吨的锂供应缺口（Wurzbacher等人，2022年）（见图3）。 印度对电动汽车电池终期管理，政府已在全国范围内通知了《废物管理规则》2022（BWMR 2022）。BWMR 2022中包含了一项关于生产者责任延伸（EPR）使用的条款，用于追踪和追溯退役的电动汽车电池。另一大举措是《电池更换政策草案》，该政策中规定了唯一的识别号码（Unique Identification Numbers, UIN），以促进电动汽车电池的全生命周期管理，包括在其不同生命周期阶段的技术数据需求。除了国家层面的举措外，多个州已宣布了激励措施和举措，确保在其各自的州电动汽车政策中处理电动汽车电池的终期管理（参见图6）。 4.4. LIB 再利用的市场格局 LIB的再利用不仅仅是概念；全球各地的公司都在参与与电网、小型城市移动应用等相关的再利用活动。据预测，到2030年，再利用电池的全球存储量将超过200GWh，价值超过300亿美元（Shahjalal等人, 2022）。目前，在印度，奥迪已与Nunam技术合作，将其电池用于电动三轮车。类似地，梅赛德斯-奔驰能源与Lohum合作，将LIB用于非汽车移动应用的固定设备。表1列出了该领域的一些新兴合作。 印度有一些在全球市场上竞争的玩家，比如Attero，其当前的锂离子电池回收产能为每年4,500公吨（Mehta, 2022）。ACE和Gravita印度计划各自发展超过10,000公吨/年的产能。 似乎欧洲和中国在回收能力与政策及法规发展之间存在关联。及时制定的政策、法规以及实施策略有助于国家构建其回收产业。 5. 焦点小组讨论结果 本节重点介绍了焦点小组讨论的两次会议的关键讨论要点。 会议 1 ： 高效电池回收生态系统的政策和监管框架 重点讨论点▪ ▪电动汽车电池回收的政策和法规差距 ▪EoL LIB 的收集和分类面临的挑战▪储存、运输和搬运中的安全问题▪数据收集、共享和安全机制▪回收设计的可行性▪促进行动以提高回收效率和再利用回收原材料的效能：从LAB到LIB回收转型的挑战 4.5. LIB 回收市场格局 全球约三分之二的LIB回收能力（207,500公吨）位于东亚。欧洲排名第二，共有7个电池回收设施，总容量为92,000公吨。北美洲有4个回收设施，总容量为20,500公吨，几乎平分秋色于加拿大和美国（Baum等，2022年）。图7展示了2020年全球不同地区采用的电池回收技术及其所占份额。 会议 2 ： 开发退役电动汽车电池再利用生态系统的政策和监管框架 重点讨论点▪ ▪小型和大型电池组的重复使用潜力 ▪需要设置评估标准来估计电池的 RUL▪再利用电池的性能和安全标准 / 测试和认证要求▪批量消费者/用户责任 政府在创建翻新电池早期市场的角色 5.1. 关键经验教训和行动切入点 电动汽车电池的有效跟踪和追踪 重复使用: 2022年的BWMR是一个良好的开端，因为它在印度循环经济价值链条中确立并