動力電池VS燃油系統(tǒng)，新能源電動汽車真的更環(huán)保嗎？

不可否認，新能源汽車替代燃油汽車是大勢所趨，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。

近年來，節(jié)能減排的呼聲越來越高，全球“碳中和”進程不斷加速。在國家政策支撐下，新能源汽車，尤其是電動汽車迎來了發(fā)展熱潮，造車大軍蜂擁而至，市場發(fā)展前景廣闊。根據(jù)TrendForce集邦咨詢報告顯示，預計2021年全球新能源汽車的銷售量將達到435萬輛，年增長率49%。而根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年5月底，我國新能源汽車保有量約580萬輛，約占全球新能源汽車總量的50%。

前段時間，大眾董事會成員Klaus Zellmer在接受采訪時透露，大眾將在2033年至2035年間在歐洲停售燃油汽車，隨后這一計劃將在美國和中國實施。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劃。比亞迪董事長兼總裁王傳福表示，結(jié)合國內(nèi)外環(huán)境及資源來看，新能源汽車替代燃油汽車的大勢已定。

無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，實現(xiàn)“碳中和”目標。在使用過程中，與傳統(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。然而，從新能源汽車全生命周期來看，其三電系統(tǒng)之一的動力電池，在生產(chǎn)制造與回收環(huán)節(jié)均存在能耗和污染問題。如果新能源汽車所謂的零排放、零污染僅限于使用階段，那么新能源電動汽車真的比燃油汽車更加環(huán)保嗎？

排放轉(zhuǎn)移與電池生產(chǎn)能耗

較之燃油汽車，新能源電動汽車在行駛過程中沒有尾氣排放，其動力來源于動力電池儲存的電能。在汽車行駛過程中，新能源汽車號稱“零排放”，這里面其實存在一個很大的問題。

根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會規(guī)劃發(fā)展部發(fā)布的《2020年全國電力工業(yè)統(tǒng)計快報》數(shù)據(jù)顯示，我國電力結(jié)構(gòu)中，火電占比最大，高達68%?；痣娭饕悦禾孔鳛槿剂?，在發(fā)電過程中消耗了大量的煤炭資源，并產(chǎn)生大量環(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，新能源汽車在使用過程中，并非真正意義上實現(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)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會規(guī)劃發(fā)展部《2020年全國電力工業(yè)統(tǒng)計快報一覽表》

在節(jié)能減排趨勢下，全世界都在積極尋求清潔能源代替化石燃料，新能源汽車成為實現(xiàn)碳中和的重要驅(qū)動力。然而，動力電池從材料提取到生產(chǎn)完成都存在一定的能耗和污染。以鋰離子電池為例，鋰的開采主要分為兩種，一種是從巖石中開采，再使用化學制品提??；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，而鋰儲量最高的智利則通過后者開采。

鋰開采過程需要使用大量水資源，嚴重破壞生態(tài)系統(tǒng)，而其產(chǎn)生的有毒化學元素則存在泄露風險。智利大學鋰電池專家吉列爾莫·岡薩雷斯（Guillermo Gonzalez）曾在采訪中表示，開采鋰是侵入性的，這根本不是一個綠色的解決方案。好在鋰在動力電池生產(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產(chǎn)生的不利影響則比鋰更甚。

從動力電池生產(chǎn)制造過程來看，鋰離子電池主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。美國阿貢實驗室研究結(jié)果顯示，動力電池原料獲取和制造過程總能耗205MJ/kg。據(jù)美國凱斯西儲大學的Chris Yuan對24kWh鋰離子電池組生產(chǎn)能耗分析數(shù)據(jù)顯示，鋰離子單體電池采用錳酸鋰正極和石墨負極，其中電池材料生產(chǎn)能耗為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)能耗

與之相對，燃油汽車動力系統(tǒng)的生產(chǎn)制造主要考慮發(fā)動機的鑄造和機加工。發(fā)動機主要零部件的生產(chǎn)能耗約417.63kWh。對比可知，在動力系統(tǒng)生產(chǎn)制造階段，動力電池的能耗要比發(fā)動機能耗大得多。

發(fā)動機主要零部件生產(chǎn)制造能耗

電池回收與可行性

業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國動力電池累計退役量達到20萬噸，預計到2025年退役量將攀升至78萬噸。新能源汽車動力電池退役數(shù)量呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢，而其回收利用體系卻尚未完善。廢舊動力電池實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。

按照國家標準，動力電池容量低于80%即可退役回收，這就意味著電池在退役時，仍然擁有很大的剩余價值。通過梯次利用和再生利用，提高了資源利用率，避免了稀缺資源的浪費。然而，電池回收市場亂象叢生，處理不當?shù)碾姵貥O易發(fā)生泄露、爆炸、自燃，嚴重危害環(huán)境和人身安全，還浪費了大量的資源。

除去流入非正規(guī)市場的電池，動力電池回收階段產(chǎn)生的能耗，主要集中在對稀缺金屬材料的回收上。電池材料的回收主要包括火法冶金和濕法冶金等方式，火法冶金適合大規(guī)模處理復雜電池組，但燃燒必然會產(chǎn)生廢氣污染，處理成本較高；濕法冶金技術工藝上相對復雜，但對于金屬的回收率較高。我國的動力電池回收工藝還處于探索階段，技術水平仍有待提高。

由于動力電池規(guī)格不一，缺乏統(tǒng)一標準，廢舊電池的狀態(tài)無法追蹤，極大增加了回收難度和回收成本，也讓動力電池回收利用的可行性遭遇瓶頸。相比之下，燃油汽車動力系統(tǒng)的回收、拆解、材料再生等過程相對簡單，且已經(jīng)擁有一套成熟的工藝和市場體系。

此外，退役電池的殘余容量難以估計，需要通過標準測試獲取，成本增加的同時拉長了處理周期，也耗費了大量的人力物力，增加了能源消耗。另一方面，由于消費者回收意識薄弱，回收網(wǎng)絡尚未完全覆蓋，隨意丟棄的廢舊電池不計其數(shù)。企業(yè)終歸要自負盈虧，金屬價格的波動、技術和產(chǎn)能周期也會影響材料回收的效益，對動力電池市場的發(fā)展有一定掣肘。

以鋰電池為例，鋰電池由正極、負極、電解液、隔膜、集流體和外殼等部分組成，在回收利用的時候需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結(jié)構(gòu)和規(guī)格工藝，單是拆解就面臨大量難題。此外，鋰電池的拆解還會涉及到重金屬、有機電解液等，工藝技術復雜多樣，形成完整全面的回收體系成本太大，短時間內(nèi)很難實現(xiàn)。

由此可以看出，當前階段，多種因素共同約束，動力電池的回收市場仍然處于發(fā)展的初級階段，對動力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

長期以來，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“碳中和”的真理。綜合上述，雖然新能源電動汽車在行駛階段產(chǎn)生的污染低到可以忽略，但在其全生命周期的能耗和污染，似乎與燃油車不相上下。動力電池的生產(chǎn)制造、回收利用的情況也對新能源汽車的環(huán)保意義影響頗深。

不可否認，新能源汽車替代燃油汽車是大勢所趨，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。

尤其是在動力電池尚不能達到全生命周期的零排放零污染的前提下，新能源電動汽車的發(fā)展還有意義嗎？答案當然是肯定的，推進碳中和是全球發(fā)展的必然趨勢，因此，如何真正實現(xiàn)動力電池全生命周期低能耗，少污染仍需要進一步布局，推進電池完整周期的工藝、技術走向成熟是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然。

對于動力電池的回收利用，無論先行的政策、回收標準，還是技術水平都遠遠達不到要求，這也導致當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)疑的一個方面。另一方面則來源于動力電池生產(chǎn)階段的排放轉(zhuǎn)移。

針對這兩點質(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，進入消費者群體中，對于汽車排放的管理難度將會成倍增加。燃油汽車的尾氣排放離散不可控，如果將離散的排放轉(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。

而對于動力電池的回收利用，別無他法，終歸還是要國家、企業(yè)、消費者三方密切合作，建立完善的動力電池回收利用產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)電池剩余價值的利益最大化。任何一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都要經(jīng)歷從質(zhì)疑到成熟的過程，新能源汽車市場的未來仍然大有可為。