一、背景

為促進(jìn)電池行業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，歐盟新電池法規(guī)對報廢電池回收率以及其中高價值材料的回收利用率均做出了新的要求（表1）。同時，該法規(guī)也中明確指出，自2025年2月18日起，所有出口歐盟的電動汽車電池須在技術(shù)文檔中增加滿足PEFCR的產(chǎn)品碳足跡報告，公開披露電池生產(chǎn)、分銷、最終報廢回收等各生命周期階段的碳排放。

其中EoL（End of Life）階段的碳排放披露與法規(guī)中回收相關(guān)政策要求的后續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。本文將參考?xì)W盟聯(lián)合研究中心（Joint Research Centre, JRC）起草的有關(guān)電動汽車電池碳足跡核算的詳細(xì)技術(shù)文件（CFB-EV），針對電動汽車電池EoL階段的計算細(xì)則做出具體解析。

表1 歐盟新電池法規(guī)中對于電池回收率和原材料回收率的要求

二、概述

一般來說，EoL階段主要用于描述產(chǎn)品回收再利用過程。對于電動汽車電池來講，EoL階段的范圍從電池（或裝有電池的電動汽車）被用戶處理或丟棄時開始，至電池回收過程的產(chǎn)出進(jìn)入另一個產(chǎn)品的生命周期或作為廢棄物返回大自然時結(jié)束。具體來講，電動汽車電池的EoL階段主要包括：①廢棄電池收集；②電池拆解；③熱或機(jī)械預(yù)處理（例如，電芯的破碎）；④可回收材料的分離和轉(zhuǎn)化（例如，火法冶金和濕法冶金）；⑤能量回收和廢棄物處置。

CFB-EV中要求：包括EoL階段在內(nèi)的所有生命周期階段產(chǎn)生的回收材料和廢棄物均應(yīng)使用循環(huán)足跡公式（Circular Footprint Formula, CFF）進(jìn)行建模，并在該物料回收/廢棄物處置發(fā)生的階段進(jìn)行報告。需要注意的是，在同一工序中反復(fù)使用，且確實需要回收的物料（例如，周轉(zhuǎn)材料）不參與CFF計算，但與其相關(guān)的處理工序及排放需要納入對應(yīng)的生命周期階段。

三、計算方法

電動汽車電池的默認(rèn)EoL階段流程如圖1所示，在此情境下，認(rèn)為只有一部分電動汽車電池在報廢后被送入專業(yè)的回收工廠進(jìn)行精細(xì)拆解（正確回收），這些電池中的各組成部分均被按需分類，并進(jìn)入不同的處理流程。其中：電芯經(jīng)過火法冶金和濕法冶金處理后，可從中回收銅、硫酸鎳和硫酸鈷；外殼可用于回收鋼和鋁，印刷線路板（printed wiring board, PWB）可用于回收銅、金、鈀、銀等貴金屬，電線可用于回收銅等可利用材；電池包裝中的聚丙烯（PP）和聚乙烯（PET）等塑料則可以通過焚燒處理等方式回收能量；其余回收價值較低的廢棄物最終進(jìn)入填埋環(huán)節(jié)。而未被正確回收的電池只能以較為粗糙的方式進(jìn)行拆解，只有外殼中的部分鋼和鋁以及電線中的銅被處理回收，電芯、PWB、塑料等其它部分均直接進(jìn)入填埋廠。

需要說明的是，后續(xù)計算過程中將采用Rcoll這一參數(shù)描述報廢電動汽車電池被正確回收的比例；同時由于截斷原則中已明確說明電池的拆解過程不應(yīng)被納入計算范圍，EoL階段的拆解效率被視為100%。

圖1 電動汽車電池默認(rèn)EoL階段示意圖

當(dāng)使用CFF進(jìn)行產(chǎn)品中材料回收和再循環(huán)過程的建模計算時，應(yīng)分別針對每種材料構(gòu)建公式，具體到電動汽車電池上來說，CFF計算主要圍繞以下幾類材料展開：

1. 當(dāng)生產(chǎn)過程中使用的可回收材料量不為0時，電池生產(chǎn)過程中使用初級材料和次級材料帶來的影響可用下式計算：

2. 電池拆解過程中產(chǎn)生次級材料帶來的影響（主要包括外殼中的鋁、鋼和電線中的銅）可用下式計算：

• 對于正確拆解的電池：

• 對于未正確拆解的電池：

3. 電池經(jīng)正確拆解后，PWB回收過程中產(chǎn)生次級材料帶來的影響（主要包括銅、金、鈀等貴金屬）可用下式計算：

4. 電池經(jīng)正確拆解后，電芯回收過程中產(chǎn)生次級材料帶來的影響（主要包括銅、硫酸鎳、硫酸鈷等）可用下式計算：

除此以外，電動汽車電池EoL階段內(nèi)能量回收和最終處置過程的影響分別計算為：

• 能量回收：

• 最終處置：

• 對于正確拆解的電池：

• 對于未正確拆解的電池：

將以上所有公式的結(jié)果加和即可得到電動汽車電池EoL階段環(huán)境影響的最終結(jié)果。

四、參數(shù)釋義

準(zhǔn)確理解CFF中各參數(shù)的含義是保證計算結(jié)果有效的重要前提。盡管上述公式中涉及到的參數(shù)繁多，但根據(jù)其作用可將其大致分為四類：

①分配因子，用于將某一過程的負(fù)荷/收益分?jǐn)偨o產(chǎn)生和使用相應(yīng)產(chǎn)品的兩個系統(tǒng)；

②比例系數(shù)R，用于描述報廢電動汽車電池流入不同處理流程的比例；

③排放因子E，用于描述與電池原材料生產(chǎn)或報廢電池處理相關(guān)流程的環(huán)境影響；

④品質(zhì)系數(shù)Q，用于描述初級材料和次級材料之間品質(zhì)的差異，通常以品質(zhì)系數(shù)之比的形式出現(xiàn)。

五、總結(jié)

CFB-EV針對電動汽車電池生命周期各階段的計算方法做了較為細(xì)致的說明，與普適性的EF方法相比，電動汽車電池的CFF計算著重強(qiáng)調(diào)應(yīng)針對每一種可回收材料，分處理階段（或處理方式）展開計算，并明確規(guī)定了各材料在不同處理階段的差異化缺省值。

因此，在進(jìn)行電動汽車電池EoL階段的建模計算時，一般需要遵循以下步驟：首先，梳理電池的回收處理流程并識別各階段的目標(biāo)回收材料；其次，選取合適的缺省值（A、R和Q）或收集研究范圍內(nèi)的實際數(shù)據(jù)和相關(guān)證明材料；而后，分別針對每一個回收階段進(jìn)行建模，計算電芯、PWB和其他材料回收過程中產(chǎn)生的環(huán)境影響（E）；最終將上述參數(shù)按要求代入CFF公式計算即可。

對于中國的電池回收企業(yè)而言，開展電動汽車電池CFF計算仍存在以下難點：其一，歐盟提供的所有文件中，缺省值都是基于歐盟國家的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的，在中國地區(qū)的適用性存疑；其二，目前國內(nèi)暫未形成相對成熟的電動汽車電池回收處理渠道，電池不同部分的回收加工可能較為分散（例如電子元器件回收和電芯回收），對于以電池為整體的研究來說，數(shù)據(jù)收集較為困難；其三，CFF計算中仍不可避免地需要使用到背景數(shù)據(jù)，被廣泛使用的主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)中國的背景數(shù)據(jù)存在數(shù)量少、質(zhì)量差等問題。