欧盟电池法规对中国电池产业的影响

赵丽维,王 粤,王海波,2,曹国庆

(1.轻工业化学电源研究所,江苏 苏州 215006;2.苏州大学能源学院,江苏 苏州 215006)

0 引言

近年来,随着气候变化和环境污染问题日益严峻,全球范围内对能源、气候和可持续发展的关注与日俱增。电池产业作为电能储存和应用的核心领域,在绿色转型的进程中扮演着至关重要的角色。为追求环保目标,各国纷纷制订电池产业法规和标准。其中欧盟电池法规(EU)2023/1542(以下简称“法规”)自提出至颁布一直备受关注,不仅仅对中国电池产业提出了严峻挑战,同时也为产业带来了前所未有的机遇。本文旨在分析欧盟电池法规对中国电池产业的多方面影响,并探讨应对策略和创新方向。

1 欧盟电池法规主要内容解读

1.1 背景

欧盟委员会于2020年12月提出了修订电池指令2006/66/EC(以下简称“电池指令”)的提案。随后,于2023年7月28日,欧盟委员会在欧盟官方公报上发布了新的欧盟电池法规,且其于2023年8月17日生效。该法规于2024年2月18日在所有欧盟成员国正式实施,而旧电池指令将于2025年8月18日废除,以确保所有法律条款和结构与新法规保持一致。

从经济发展的角度看,该法规为欧洲电池产业的发展提供了有力支持,促进了本土电池产业链的建设,为欧洲新能源电池的发展争取更多时间和机遇。

在环保和政策层面,该法规被视为欧洲实现脱碳和零排放交通的关键一步,旨在构建一个创新、可持续、具备全球竞争力的电池价值链,以确保电池供应能够满足交通和能源部门的脱碳需求。这一法规标志着欧盟在实现气候中和目标的过程中迈出重要一步,对欧洲新工业策略具有关键意义。

1.2 适用范围

法规明确定义了五种电池类型:便携式电池(portable battery)、轻型电动车辆电池(light means of transport battery,LMT电池)、电动汽车电池(electric vehicle battery)、工业电池(industrial battery)以及启动、照明和点火电池(starting,lighting and ignition battery,SLI电池)。

相较于电池指令,欧盟电池法规是一项具有强制性的法规,适用于所有涉及其价值链的经济运营商。因此,法规的适用范围不仅包括生产商,还涵盖其授权代表、进口商、分销商以及被称为履行服务提供商的相关方。

1.3 关键要点概述

法规相较于电池指令,在某些方面有显著变化,具体区别如表1所示。

表1 欧盟电池法规与电池指令的主要区别

2 中国电池产业的挑战与应对策略

2.1 电池碳足迹

2.1.1 电池碳足迹要求与挑战

欧盟电池法规定义碳足迹为产品系统中排放或清除的温室气体总量,法规第七章明确规定了所有电动汽车电池、容量大于2 kWh的可充电工业电池和LMT电池必须具备清晰易读且不可磨灭的碳足迹声明和标签。

电池碳足迹的要求分为三个阶段实施,不同类型的电池有相应的实施时间(表2)。

表2 电池碳足迹不同阶段实施时间要求

在这一法规框架下,中国电池企业在欧洲市场销售电池面临碳足迹披露的挑战。具体而言,电池制造商必须按照法规要求披露从采矿、生产到回收处理整个电池生命周期的碳足迹,这直接影响电池的性能等级和最大生命周期碳足迹阈值的设定。

可能导致中国制造的电池在欧洲市场销售受阻碍的主要原因如下。

(1)按照欧盟制定的产品环境足迹(product environmental footprint,PEF)方法,中国制造的电池在生产阶段的碳排放计算结果可能高于欧盟平均水平,部分原因是当前主流的生命周期评价(life cycle assessment,LCA)计算软件和数据库中,中国电力碳排放因子数据偏高,与中国实际技术水平不符。

(2)中国在碳足迹和LCA研究方面起步较晚,缺乏经验,虽然法规提供了总体框架,但许多技术方面的实施规则需要在二级立法中确定。欧盟委员会联合研究中心(JRC)负责按照法规中的第7条和附件2的要求为电池碳足迹二级立法的制定提供技术支持。尽管这些规则本质上是技术性的,但可能存在争议和不公平。

2.1.2 电池碳足迹应对策略

(1)关注电池碳足迹二级立法进展,研究电池碳足迹计算方法。

(2)文献[1]表明,与电池生产相关的二氧化碳排放量大约有一半来自原材料开采和材料生产。为了在低碳方面处于领先地位,电池企业不仅需要考虑自身脱碳,还需要解决从供应商购买的材料和组件的碳排放问题。

(3)文献[2]中提到,生产地点对电池碳足迹有着重要影响,生产地点主要影响交通运输阶段与生产阶段电力使用的碳排放。对于最常见的NMC锂离子电池,估算碳排放范围在61～106 kg CO2/kWh。范围的差异主要取决于电池生产的电力组合变化[3]。根据ClimateTransparencyReport2022公布的数据[4],2021年中国的电力碳排放强度为557.2 g CO2/kWh,与欧盟相比存在较大差距,与日韩相比也超出不少(表3)。电力是电池生产过程中的主要影响因素,欧洲电力的碳排放强度相对较低,因此越来越多的电池生产商在欧洲建立电池产能,以降低其全球平均排放量。同时,我国也应重视电力碳排放,增加可再生能源在电力中的占比。

表3 不同国家/地区2021年电力碳排放强度

(4)法规考虑回收处理效率和生态覆盖整个电池寿命、新工艺。通过特别节能和资源高效的方式生产的回收材料可以减少新电池的碳足迹。回收再生电池材料的碳排放量比新开采的电池材料低四倍,因此每千瓦时(kWh)电池容量的碳排放足迹可降低约25%[5]。

2.2 废电池回收与材料再利用

2.2.1 回收率目标

法规规定,到2025年底,铅蓄电池、锂离子电池、镉镍电池、其他废电池的回收率分别应达到平均质量的75%、65%、80%、50%。到2030年底,铅蓄电池回收率需达到80%,锂离子电池回收率提升至70%。同时,还规定了2027年底和2031年底各类材料的回收率要求,包括钴、铜、铅、锂和镍(表4)。

表4 材料回收率目标

根据McKinsey &Company的测算数据,2020年,全球可回收的电动汽车电池估计达250 t。随着市场上电池的使用寿命结束以及对新电池的需求增加,到2030年,这一数字预计将增加七倍以上。到2040年,预计将有超过2 000万吨电动汽车电池可供回收[5],在整个电池回收价值链中,从收集到金属回收,全球收入预计超过950亿美元。电池回收与材料再生利用将是一个巨大的市场。

2.2.2 中国电池回收与再利用现状

截至2021年6月,中国在电池回收与再利用领域表现卓越,回收能力超过23万吨,几乎是排名第二的韩国(2.4万吨)的十倍[6]。从回收率和回收量的角度来看,目前中国在这一领域具备明显的优势。

在政策层面,根据中国《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》的规定,新能源汽车废旧动力电池中的钴、镍和锰的综合回收率应不低于98%,锂的回收率不低于85%。在技术层面,据电池制造商宁德时代官网公布的信息,其控股子公司邦普的钴、镍和锰的回收率最高可达99%。这为达到欧盟电池法规中规定的2027年回收率目标奠定了基础。

2.2.3 欧盟电池回收与再利用现状

根据Fraunhofer ISI的研究报告,预计从2030年开始,欧洲每年回收的废锂离子电池和电池组件的数量约为230 t,从2040年开始,每年约为1 500 t[1]。鉴于欧盟电池法规,未来的回收工艺和工厂不仅需要正确处理和处置电池组件,还需要实现重要电池原材料的高回收率。

相比中国,目前欧盟在动力电池回收状况方面稍显落后,但欧洲的许多公司已经涉足锂离子电池回收领域。

2.2.4 电池回收与再利用应对策略

中国废电池回收处理行业的领先地位不仅得益于国内电池市场的庞大规模,还源于中国作为全球最大的电池材料和电池生产国的地位。为了保持在这一领域的优势,我们应采取有效措施,建立和完善废电池综合利用的政策法规,建立和规范废旧电池回收体系,提升废电池回收利用技术[7-8]。还需关注电池的使用寿命,这是废电池可回收量的关键参数。根据Hoarau等人[9]的研究,电池使用寿命对回收的影响至关重要。因此,企业在制定应对策略时应考虑电池需求增长、电池使用寿命、废电池回收率以及技术变革等因素。通过全面考虑这些关键要素,可以更有效地应对动力电池回收与再利用的挑战,促进废电池综合利用行业的可持续发展。

2.3 竞争格局的调整

相比欧洲,中国在原矿材料精炼、电池材料和生产等方面具备优势[10],能够适应欧洲市场对电池的要求。欧盟电池法规短期内可能导致中国对欧盟电池出口下降,甚至可能给新能源汽车的出口带来挑战。然而,这同时为中国电池企业提供机遇,促进技术创新,完善和规范环保措施,提升产品水平,加强在全球电池市场的领先地位。

从长远来看,欧盟电池法规可能推动中国电池产业结构调整,塑造新的市场竞争格局,助推中国电池行业向更为环保的方向发展,提高电池产品在国际市场的竞争力。为此,中国电池企业可以构建全生命周期产业区群,促进电池产品的全生命周期管理,更好地适应新的监管框架,同时符合欧洲严格的环保要求。然而,这也可能在一定程度上削弱中国新能源汽车制造的全球影响力。因此,根据国内外电池政策法规,找到最适合电池产业链企业的绿色发展道路,是我们目前面临的一大难题。

3 结论与展望

欧洲广阔的市场和全球可持续实践趋势,推动全球电池企业遵守欧盟严格的法规。中国电池企业需适应这些法规,以进入高标准的市场,特别是面对欧洲严格的绿色标准。

展望未来,期待中国电池产业链企业能全面迎接这次绿色机遇与挑战,为促进中国电池行业可持续发展贡献力量。