歐盟電池法規對中國電池產業的影響

趙麗維,王 粵,王海波,2,曹國慶

(1.輕工業化學電源研究所,江蘇 蘇州 215006;2.蘇州大學能源學院,江蘇 蘇州 215006)

0 引言

近年來,隨著氣候變化和環境污染問題日益嚴峻,全球范圍內對能源、氣候和可持續發展的關注與日俱增。電池產業作為電能儲存和應用的核心領域,在綠色轉型的進程中扮演著至關重要的角色。為追求環保目標,各國紛紛制訂電池產業法規和標準。其中歐盟電池法規(EU)2023/1542(以下簡稱“法規”)自提出至頒布一直備受關注,不僅僅對中國電池產業提出了嚴峻挑戰,同時也為產業帶來了前所未有的機遇。本文旨在分析歐盟電池法規對中國電池產業的多方面影響,并探討應對策略和創新方向。

1 歐盟電池法規主要內容解讀

1.1 背景

歐盟委員會于2020年12月提出了修訂電池指令2006/66/EC(以下簡稱“電池指令”)的提案。隨后,于2023年7月28日,歐盟委員會在歐盟官方公報上發布了新的歐盟電池法規,且其于2023年8月17日生效。該法規于2024年2月18日在所有歐盟成員國正式實施,而舊電池指令將于2025年8月18日廢除,以確保所有法律條款和結構與新法規保持一致。

從經濟發展的角度看,該法規為歐洲電池產業的發展提供了有力支持,促進了本土電池產業鏈的建設,為歐洲新能源電池的發展爭取更多時間和機遇。

在環保和政策層面,該法規被視為歐洲實現脫碳和零排放交通的關鍵一步,旨在構建一個創新、可持續、具備全球競爭力的電池價值鏈,以確保電池供應能夠滿足交通和能源部門的脫碳需求。這一法規標志著歐盟在實現氣候中和目標的過程中邁出重要一步,對歐洲新工業策略具有關鍵意義。

1.2 適用范圍

法規明確定義了五種電池類型:便攜式電池(portable battery)、輕型電動車輛電池(light means of transport battery,LMT電池)、電動汽車電池(electric vehicle battery)、工業電池(industrial battery)以及啟動、照明和點火電池(starting,lighting and ignition battery,SLI電池)。

相較于電池指令,歐盟電池法規是一項具有強制性的法規,適用于所有涉及其價值鏈的經濟運營商。因此,法規的適用范圍不僅包括生產商,還涵蓋其授權代表、進口商、分銷商以及被稱為履行服務提供商的相關方。

1.3 關鍵要點概述

法規相較于電池指令,在某些方面有顯著變化,具體區別如表1所示。

表1 歐盟電池法規與電池指令的主要區別

2 中國電池產業的挑戰與應對策略

2.1 電池碳足跡

2.1.1 電池碳足跡要求與挑戰

歐盟電池法規定義碳足跡為產品系統中排放或清除的溫室氣體總量,法規第七章明確規定了所有電動汽車電池、容量大于2 kWh的可充電工業電池和LMT電池必須具備清晰易讀且不可磨滅的碳足跡聲明和標簽。

電池碳足跡的要求分為三個階段實施,不同類型的電池有相應的實施時間(表2)。

表2 電池碳足跡不同階段實施時間要求

在這一法規框架下,中國電池企業在歐洲市場銷售電池面臨碳足跡披露的挑戰。具體而言,電池制造商必須按照法規要求披露從采礦、生產到回收處理整個電池生命周期的碳足跡,這直接影響電池的性能等級和最大生命周期碳足跡閾值的設定。

可能導致中國制造的電池在歐洲市場銷售受阻礙的主要原因如下。

(1)按照歐盟制定的產品環境足跡(product environmental footprint,PEF)方法,中國制造的電池在生產階段的碳排放計算結果可能高于歐盟平均水平,部分原因是當前主流的生命周期評價(life cycle assessment,LCA)計算軟件和數據庫中,中國電力碳排放因子數據偏高,與中國實際技術水平不符。

(2)中國在碳足跡和LCA研究方面起步較晚,缺乏經驗,雖然法規提供了總體框架,但許多技術方面的實施規則需要在二級立法中確定。歐盟委員會聯合研究中心(JRC)負責按照法規中的第7條和附件2的要求為電池碳足跡二級立法的制定提供技術支持。盡管這些規則本質上是技術性的,但可能存在爭議和不公平。

2.1.2 電池碳足跡應對策略

(1)關注電池碳足跡二級立法進展,研究電池碳足跡計算方法。

(2)文獻[1]表明,與電池生產相關的二氧化碳排放量大約有一半來自原材料開采和材料生產。為了在低碳方面處于領先地位,電池企業不僅需要考慮自身脫碳,還需要解決從供應商購買的材料和組件的碳排放問題。

(3)文獻[2]中提到,生產地點對電池碳足跡有著重要影響,生產地點主要影響交通運輸階段與生產階段電力使用的碳排放。對于最常見的NMC鋰離子電池,估算碳排放范圍在61～106 kg CO2/kWh。范圍的差異主要取決于電池生產的電力組合變化[3]。根據ClimateTransparencyReport2022公布的數據[4],2021年中國的電力碳排放強度為557.2 g CO2/kWh,與歐盟相比存在較大差距,與日韓相比也超出不少(表3)。電力是電池生產過程中的主要影響因素,歐洲電力的碳排放強度相對較低,因此越來越多的電池生產商在歐洲建立電池產能,以降低其全球平均排放量。同時,我國也應重視電力碳排放,增加可再生能源在電力中的占比。

表3 不同國家/地區2021年電力碳排放強度

(4)法規考慮回收處理效率和生態覆蓋整個電池壽命、新工藝。通過特別節能和資源高效的方式生產的回收材料可以減少新電池的碳足跡?；厥赵偕姵夭牧系奶寂欧帕勘刃麻_采的電池材料低四倍,因此每千瓦時(kWh)電池容量的碳排放足跡可降低約25%[5]。

2.2 廢電池回收與材料再利用

2.2.1 回收率目標

法規規定,到2025年底,鉛蓄電池、鋰離子電池、鎘鎳電池、其他廢電池的回收率分別應達到平均質量的75%、65%、80%、50%。到2030年底,鉛蓄電池回收率需達到80%,鋰離子電池回收率提升至70%。同時,還規定了2027年底和2031年底各類材料的回收率要求,包括鈷、銅、鉛、鋰和鎳(表4)。

表4 材料回收率目標

根據McKinsey &Company的測算數據,2020年,全球可回收的電動汽車電池估計達250 t。隨著市場上電池的使用壽命結束以及對新電池的需求增加,到2030年,這一數字預計將增加七倍以上。到2040年,預計將有超過2 000萬噸電動汽車電池可供回收[5],在整個電池回收價值鏈中,從收集到金屬回收,全球收入預計超過950億美元。電池回收與材料再生利用將是一個巨大的市場。

2.2.2 中國電池回收與再利用現狀

截至2021年6月,中國在電池回收與再利用領域表現卓越,回收能力超過23萬噸,幾乎是排名第二的韓國(2.4萬噸)的十倍[6]。從回收率和回收量的角度來看,目前中國在這一領域具備明顯的優勢。

在政策層面,根據中國《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件(2019年本)》的規定,新能源汽車廢舊動力電池中的鈷、鎳和錳的綜合回收率應不低于98%,鋰的回收率不低于85%。在技術層面,據電池制造商寧德時代官網公布的信息,其控股子公司邦普的鈷、鎳和錳的回收率最高可達99%。這為達到歐盟電池法規中規定的2027年回收率目標奠定了基礎。

2.2.3 歐盟電池回收與再利用現狀

根據Fraunhofer ISI的研究報告,預計從2030年開始,歐洲每年回收的廢鋰離子電池和電池組件的數量約為230 t,從2040年開始,每年約為1 500 t[1]。鑒于歐盟電池法規,未來的回收工藝和工廠不僅需要正確處理和處置電池組件,還需要實現重要電池原材料的高回收率。

相比中國,目前歐盟在動力電池回收狀況方面稍顯落后,但歐洲的許多公司已經涉足鋰離子電池回收領域。

2.2.4 電池回收與再利用應對策略

中國廢電池回收處理行業的領先地位不僅得益于國內電池市場的龐大規模,還源于中國作為全球最大的電池材料和電池生產國的地位。為了保持在這一領域的優勢,我們應采取有效措施,建立和完善廢電池綜合利用的政策法規,建立和規范廢舊電池回收體系,提升廢電池回收利用技術[7-8]。還需關注電池的使用壽命,這是廢電池可回收量的關鍵參數。根據Hoarau等人[9]的研究,電池使用壽命對回收的影響至關重要。因此,企業在制定應對策略時應考慮電池需求增長、電池使用壽命、廢電池回收率以及技術變革等因素。通過全面考慮這些關鍵要素,可以更有效地應對動力電池回收與再利用的挑戰,促進廢電池綜合利用行業的可持續發展。

2.3 競爭格局的調整

相比歐洲,中國在原礦材料精煉、電池材料和生產等方面具備優勢[10],能夠適應歐洲市場對電池的要求。歐盟電池法規短期內可能導致中國對歐盟電池出口下降,甚至可能給新能源汽車的出口帶來挑戰。然而,這同時為中國電池企業提供機遇,促進技術創新,完善和規范環保措施,提升產品水平,加強在全球電池市場的領先地位。

從長遠來看,歐盟電池法規可能推動中國電池產業結構調整,塑造新的市場競爭格局,助推中國電池行業向更為環保的方向發展,提高電池產品在國際市場的競爭力。為此,中國電池企業可以構建全生命周期產業區群,促進電池產品的全生命周期管理,更好地適應新的監管框架,同時符合歐洲嚴格的環保要求。然而,這也可能在一定程度上削弱中國新能源汽車制造的全球影響力。因此,根據國內外電池政策法規,找到最適合電池產業鏈企業的綠色發展道路,是我們目前面臨的一大難題。

3 結論與展望

歐洲廣闊的市場和全球可持續實踐趨勢,推動全球電池企業遵守歐盟嚴格的法規。中國電池企業需適應這些法規,以進入高標準的市場,特別是面對歐洲嚴格的綠色標準。

展望未來,期待中國電池產業鏈企業能全面迎接這次綠色機遇與挑戰,為促進中國電池行業可持續發展貢獻力量。