低碳经济下锂电行业发展问题研究

刘春尧 张文欣 娄钰

摘要：近年来，我国提出供给侧改革，大力提倡走以创新为驱动力的低碳经济发展道路。其中被誉为可能推动下一个工业革命的锂电行业更是低碳经济中的核心。自2000年以来我国锂电行业不断开拓进取，如今已经有了一定的规模。即便如此，在其发展的道路上仍然存在一定的问题，本文针对锂电行业的发展进行研究，望有助于改进锂电行业发展路程。

关键词：可持续发展；电动汽车；锂电池

一、锂电行业的发展现状

锂电池最早是在日本提出的，后续引进中国后经过我国的大力发展，已经具有了相当的规模。尤其是近年来，大容量锂离子电池的开发已经在电动汽车领域得到应用，是我国锂电行业得到进一步的快速发展。随着能源的紧缺和国际在环保方面的压力以及技术发展的不断革新，未来我国锂电池的发展前景非常广阔。

（1）我国锂电池产量稳步增长。随着新能源汽车的持续放量，产销量大增，市场需求持续扩大，锂电子电池的市场需求量大幅提升，动力电池逐渐成为行业的主要增长点。据国家统计局最新公布数据显示，2017年4月，中国锂离子电池产量为73510.7万只，而去年同期产量仅为49771.9万只，同比增长47.70%；1-4月累计产量为2265094.8万只，同比增长50.27%。锂电池需求的高速增长主要依赖其三大应用领域：3C数码类、动力电池及储能电池。3C数码类2016年占整个锂电池市场比重过半，但其产品需求日趋饱和，增速渐缓；储能领域虽然增速相对较快，但占整个市场比重比较小；锂电池行业的迅速增长主要受益于我国电动汽车的爆发式发展，动力电池的需求未来发展空间和市场潜力都非常巨大。根统计，2016年3C数码类占锂电行业总产量52%，2017上半年只占到了总产量的41%，发展前景不足，而动力类从2016年43%提高至2017年的55%。预计到2020年，中国锂电池行业的总需求会达到143GWh，其中动力电池的需求量有望达到95.6GWh，预计占比将达68%，新能源汽车将成为驱动锂电池需求增长的最强动力。

（2）2017年中国锂电池市场总规模将达到85GWh。近几年新能源汽车市场迅猛发展，但我国仍以政策导向型的市场为主，核心技术和共性技术与发达国家和地区相比存在短板，急需调整有关产业政策和消费政策，新能源汽车市场的进一步发展迫切需要依靠“政策+市场”的双轮政策。目前，主要的下游产品如手机和电动汽车等均呈现了较为明显的快速增长，大大拉动了锂电行业的需求，锂电池产量也一改颓败之势，呈现了快速的发展趋势，动力电池也逐步成为锂电池产业增长的主导力量。数据显示，2017年预估我国锂离子电池的市场规模将达到82.36GWh，此后3年复合成长率将达到25%。

（3）锂电池下游应用市场在不断延伸和扩大。如果把锂电子电池的下游应用市场分为消费类电子产品、电动交通工具、工业&储能这三大板块，可以发现，锂离子电池的需求中心正处于由消费类电子产品的小电池市场想电动交通工具、工业储能等动力电池市场转移的发展阶段。其中，电动交通工具及工业储能的市场需求占比出现快速提升。从锂电池的应用范围来看，3C、动力和储能等产业的迅速发展已成为锂电池行业发展的主要推动力，并且动力和储能这两大领域对锂电池的需求增速迅猛。

二、锂电行业发展过程中存在的问题

（1）由于锂电行业的上下游产业比较广且具有很强的污染，因此，许多锂电池在开采锂的时候就已经造成了巨大的污染和资源浪费。我国的锂资源储存量最多的在盐湖中，然而，盐湖采锂的成本高且效率低下，因此大多数开采商仍然选择矿石采锂，这就造成了大量的污染以及乱踩乱挖的现象，违反了低碳经济的可持续发展理念。锂电池在回收过程中会产生的污染物主要有废气、重金属废水和氨氮废水等，这些都可以通过实现技术上的进步从而用化学方法和生物方法来实现零污染。尽管锂电池跟传统的能源相比污染较轻，不含铅、镉等重金属，但从工艺上来说，锂的电解液中，仍然存在着含氟有机物和镍、钻、锰等重金属，这些都会或多或少的对环境造成污染。除此此外，锂电池在报废之后，还会产生500V以上的高压，在拆解回收过程中如果操作不当，还会有起火爆炸的危险。

（2）电动汽车推广过程中，由于存在价格高、续航里程短、充电不便利等问题，导致私人不愿意购买。美国权威消费者调查机构CRNRC调研数据显示，高额的价格，充电基础不足和单次充电里程有限是影响消费者购买新能源汽车积極性的前三大顾虑，比例分别达到了66%、60%、58%。电动汽车安全事故频发，影响电动汽车产业的健康快速发展。动力电池的技术水平与电动汽车安全性息息相关，但目前我国动力电池还存在一些问题。一是我动力电池的关键技术与国外产品存在差距，比如在电芯故障率这一关键指标上，国外电芯要好于国内电芯。调研得知，国外两家典型电池企业的电芯故障分别是0.071ppm和0.017ppm；国内两家比较先进的电池企业提供数据显示，电芯故障率是10ppm和150ppm。二是对电池系统集成和管理系统重视程度不够。很多企业单体电池符合安全和性能标准，而一旦成组，在安全、寿命、放电能力等方面就难以保证合格。在储能方面，锂电池储能综合成本也相对较高。

（3）电动汽车上的锂电池寿命终结后，仍具有约70%-80%的容量，因此动力电池的梯次利用具有很大的可行性和潜在的市场空间。退役电池较为复杂，拆借成本比较高。尤其是动力电池，复杂性很高，不同的设计以及不同的型号有着不一样的设计，拆解起来具有很大的难度包括串并联成组各种各样的形式等。应用车型和使用工况的多样性。许多退役电池并不具有拆解的意义。同时，那些在使用过程中没有完整数据记录的废弃电池，进行再利用时电池的准确度和寿命都会下降，一致性就无法得到保证，各种测试成本，分析、建模的成本都会增加。

三、解决方案

（1）打造电池产业可持续发展生态模式。在锂产业发展过程中，一定要坚持可持续发展理念，打造绿色产业生态体系。在开爱环节，通过现金开采，提取工艺和设备，集约、高效利用锂资源，实现绿色开采；在生产环节，通过智能化生产手段和节能减排技术，保证生产过程中产品质量和节能减排；在应用环节，充分利用新能源汽车这一移动储能终端以及电池储能装置与电网间的关系，充分消纳可再生能源；车用电池报废后，通过梯次利用延长电池价值链，并将最终报废的电池拆解回收，实现资源的再次利用。锂电池回收的任务是艰巨的，需要政府和相关部门以及社会各界力量极作为，深入研究和解决锂电池行业回收与再利用发展中的难点，推动锂电池的绿色发展、可持续发展，为我国新能源事业的发展、节能环保和生态文明建设添砖加瓦，不断地做出重大贡献。

（2）加强管理体系建设。锂电产业的可持续发展，不仅需要提高技术水平，通过一套行之有效的管理体系来保障也是必不可少的。同时，应加快《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》准入目录的发布，圈定那些企业可以合法从事废旧动力电池回收业务，并突出第三方回收企业资质要求，通过引入第三方企业，帮助整车和动力电池生产企业回收业务的快速发展。政府应鼓励企业建立适合该企业发展的一整套相适应的管理体系，质量分为产品质量、工作质量和服务质量，企业需要细化每一步骤的具体环节，切实的提升产品质量，杜绝安全隐患，同时提高员工的工作效率和服务质量，质量意识是通过企业管理水平的提升、质量教育和责任的不断强化来建立，通过高层管理人员对员工的长期培训潜移默化的影响。

（3）推广绿证和碳交易制度。绿证是国家颁发的消费绿色电力的唯一凭证。企业、个人及各级机构都可自愿购买或出售绿色证书来获得电力或收益。碳交易是一种二氧化碳排放交易，形成了一种商品化即二氧化碳排放权交易的制度。为了加快新能源汽车的推广，尤其是在后期没有财政补贴情况下，需要通过一定的机制来保障企业和个体的经济性。给予新能源汽车消费者一定的绿电使用额，或在消费者购买绿证时给予一定的补贴，保障新能源汽车在使用过程中电力的清洁。与此同时，建立新能源汽车使用者的碳交易平台，设计积分规则以及交易机制。比如，根据车辆续驶里程和综合数据，计算车辆的减排量，从而给予一定的碳积分，碳积分可以用于特定商城兑换商品、缴纳停车费和罚款、电动汽车充电费用减免等，或者在交易平台上出售以获取货币。

（4）建立大数据综合平台。建立锂电池行业的大数据平台，是保障电动汽车安全，分析电池数据以用于回收再利用以及建设电池金融产品的重要保障。利用数据平台，可以为车辆安全做保障。比如通过监控点击、电池和充电式的温度、电压、电流等数据，分析车辆在使用过程中的安全情况，并及时告知车主以保障新能源汽车的安全。其次，还可以为动力电池梯次利用和回收做服务，比如通过分析电芯生产工艺、电池类型、成组集成工艺、服役信息、循環寿命、安全特性（如内阻特性，电化学特性，热特性）等数据，预测电池在梯次利用是的价值、寿命、安全性及一致性，同时可以为梯次利用和回收拆解提供便利。同时，还可以挖掘电池及整车数据的价值。比如基于车主驾驶行为以及车辆使用数据相，推出个性化保险产品，也可通过分析电池在服役过程中的数据和电池存在的问题，为电池设计和生产提供支撑，从而提高电池综合技术水平。