2014年暑期期间,清华大学本科生调研团队以“新能源汽车生产及使用污染”为主题在北京和青海两地进行了为期12天的调研。通过实地考察和座谈采访,调研团从能耗和污染两个方面考察了新能源汽车锂电池产业链中各环节的环保情况,综合生产一线、研发机构、政府监管部门的调查结果,对锂电池生产产业链的环保情况进行了综合分析评估。
清华大学本科生调研团在中科院盐湖所了解青海锂资源分布情况。 调研团/供图
从整个产业布局来看,锂电池生产完整的产业链包括盐湖提锂—正、负极材料生产—电池制造—OEM-4等主要环节。清华大学调研团队进行了充足的资料准备,从锂电池生产的各环节入手,联系调研机构,逐级推进,系统深入。在中科院盐湖所,团队首先参观了科技展厅,对于盐湖在中国的分布、成因,尤其是青海盐湖的分布以及资源开发情况等有了较为全面系统地了解。调研团队与盐湖资源综合利用工程中心的研究人员进行了座谈,就目前青海盐湖锂资源的总体开发情况、盐湖提锂的相关工艺在环保方面的优缺点进行了深入的讨论。在泰丰先行磷酸铁锂正极材料生产线上,调研团了解到了其生产过程中堪称巧妙的循环利用工艺,见证了自动化生产的效力。在青海伟毅公司,他们对选矿、球化、提纯、改性、碳化、石墨化这一完整负极材料的生产过程进行了解,并着重考察了生产过程中的环保问题。在以制造、组装锂离子电池为主要业务的青海时代新能源科技有限公司,在技术人员的引导下,调研团了解到该公司生产的锂电池成品具有使用范围广、质量高的特点,并亲眼目睹了各个生产工艺步骤,了解到整个生产工艺的搅拌、压实、烘干等过程本身不会产生废弃物排放,因而在锂电池的制造中不存在污染物的排放过程。此外,调研团在北京实地考察了燃气电厂的发电情况,进一步分析新能源汽车使用过程中的污染情况。
纵观整个锂电池产业链,调研团发现该产业链仍存在可提升的空间。尽管其相较其他重工业产业,锂电池生产的污染和能耗问题并不突出,但是环保问题也绝不能被轻视。总体来看,整个产业链能耗较大,如正极材料生产流程中,生产线流程的能耗能达到一个月80万度电,更不用说负极材料,其每月的耗电量甚至可以达到上千万度;再如电池组装过程中,工厂的能耗较大。除了能耗方面,污染问题同时需要重视。污染排放主要体现在盐湖提锂和负极材料生产两个方面。在盐湖提锂这一环节中,锅炉会产生大量废弃物,有机物污染问题同样也存在。而锂电池负极生产的原材料,即人造石墨中的石油焦,在被处理的过程中会产生一定的二氧化硫,生产过程中还会有容易四处扩散的碳粉,这些都对环境造成了一定的威胁,更重要的是,在人工石墨的上游生产阶段,石油焦为炼油的副产物,在炼油过程中仍会产生一定污染,这同样有待我们的进一步探索。
分析表明,新能源汽车的生产各个环节能耗较大的问题不同程度存在,同时还有一定量的粉尘、污染排放,但是相比于其他化工产业,其污染并不突出。主要原因有二:一是其生产环节属于对基础化工原料(如正极材料碳酸锂、负极材料石油焦)的加工处理,这一特点决定了其污染物排放较小;且这些基础化工原料(碳酸锂)的生产,得益于相关企业核心技术,污染控制得较好,此外,石油焦作为高污染石油化工原料的副产品,其使用不会带来额外的污染。二是由于动力锂电池产业目前仍在起步阶段,产业规模较小,考虑到西宁已有的工业布局中产量大且污染较重的企业较多,该产业的污染能耗问题绝非当前该产业发展的主要矛盾。在产业规划中,锂电池配套产业被列为支柱产业,近年来青海省对环保要求也是日渐严格,相信锂电池产业在未来发展的过程中会更加重视环保问题,通过技术革新减轻对环境的负担。
近年来,国家对于环保工作越加重视,企业也为此从技术到产品都做出了相应的调整,努力实现五位一体全方位发展。对于这次调研活动,清华大学调研团的同学们感触颇深,清华大学2013级自动化系本科生尤佳轩表示,通过实践,我们对新能源汽车锂电池的制造过程有了更加全面、直观、系统、理性的认识和了解,也看到了生产链上的各企业在生产过程中为环保做出的努力和贡献。调研支队副队长刘柏同学在实践日记中写道,“本次实践于个人而言,是一次将课内书本理论与实践相结合的过程,是一次培养我们到基层去,到西部去支援建设精神的萌芽过程,于企业,乃至于国家而言,正是我们这些日益关注经济环保双赢途径青年一代的科研精神一点点凝结,才能汇聚成巨大的推动力,作为监督力量,推动着企业持续走可持续的经济发展道路,作为学界力量,响应着国家的清洁生产思路。愿青海在保持经济稳定快速增长的同时继续享有蔚蓝的天空,愿祖国的新能源发展道路愈加畅通、愈加宽阔!”
据悉,调研团队正将调研材料整理、综合,将形成系统完整的调研报告,以此固化调研成果,并阐述他们对于新能源汽车锂电池产业在环保方面的见解与建议。
调研团在中科院盐湖所了解该所研究情况。 调研团/供图