还未爆发已趋过剩?动力锂电池回收产业深度剖析
发布时间:2019-06-12 09:57:00
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还未爆发已趋过剩?动力锂电池回收产业深度剖析


回看新能源汽车近十年发展历史,其在2012年产量突破1万辆,2014年开始出现爆发性增长。到2018年,产量已经突破100万辆,正好是2012年产量的100倍。随着新能源汽车产销量的连续放量,一个不容忽视的问题逐渐浮出水面:退役动力电池何去何从?


早期的动力电池寿命较短,仅2-3年左右的寿命。其后的动力电池寿命平均也就在3-4年,以此推算,从2018年开始,退役动力电池将开始出现放量,2019年退役的动力电池可能接近15万吨。2020年超过25万吨,其中约三分之二是磷酸铁锂电池,三分之一是三元材料电池。按照近一年的相关贵金属价格估算,总回收价值在50-80亿元左右。



动力锂电池当中含有重金属及各种化学物质,属于有毒废物,如不进行正确的回收处理,将产生严重的污染问题。因此,从政府及社会层面,对动力电池的回收和利用越来越重视。而从经济层面看,动力电池当中含有的贵金属等物质,有较高的回收利用价值。因此,在大量动力电池面临退役的初期,如何顺应政策导向,提前布局动力电池回收产业,寻找其中的商业价值,是许多相关企业正在关心的战略或投资方向。


本期对中国动力锂电池回收产业链当前的状况作了一个梳理,意在探寻动力锂电池回收体系的完善程度和痛点。动力锂电池回收后的利用有两个方向:一是粉碎拆解后提炼有价值的原料(主要指贵金属);二是梯次利用(即电池经重整后继续进行低层次利用)。当前,动力锂电池的回收后粉碎拆解再利用方向已经比较成熟,已经形成完整的产业链闭环;而梯次利用方向则问题比较多。动力电池回收市场要点如下:


·技术有难点。目前动力锂电池型号标准不一,一致性较差;即使是同型号电池,用户使用情况千差万别,退役后同样存在一致性差的问题。目前的BMS(电池管理系统)也不统一,各家对电池的各项指标评定方法也不一致。这些问题导致对退役电池进行检测和分类的难度和成本较高。重新打包后形成的梯次电池质量、寿命等方面存在缺陷。


·经济性不高。梯次电池由于质量和寿命的问题,其市场竞争力并不是很强,而其成本又限制了其价格竞争力。电池厂甚至更愿意生产并推荐使用B级电池(即次一级的全新电池,其价格低于A级电池,而其性能、安全性等各方面又明显高于梯次电池)。


·较快的电池升级迭代,增加了梯次电池未来的不确定性。电池技术升级较快,能量密度可以说是一年一个台阶。即使是在储能、低速车等领域,4-5年以前的动力电池,梯次利用是否还有可用价值,有很大的不确定性。


·回收价格混乱,定价体系尚未建立。这一点涵盖回收再利用和梯次利用两个方向。动力锂电池的回收价格影响因素比较多,包括电池类型、残值(如果要梯次利用的话)、当时的原料(主要是贵金属)价格、当时的动力电池价格、运输成本等等。目前没有统一的回收定价标准。


·在储运环节存在安全隐患。动力电池相比其它的蓄电池危害性要大,但目前的指导文件是将其按照固废或者废蓄电池处理,在存储和运输环节都存在安全隐患。


·动力电池回收发展有过热迹象。产能扩张明显快过退役电池的放量。一些较有前瞻性的业内人士已开始呼吁行业规范有序发展。



动力锂电池中有什么?


- 正极材料:污染严重;有较高回收价值

- 负极材料:对环境有一些影响;回收价值较低

- 电解液溶质:有毒,对环境有严重影响;回收价值低

- 有机溶剂:对环境有一定影响;无回收价值

- 胶带、垫片:对环境有一定影响;回收价值低


组件

主要物质

化学特性

对环境的影响

正极材料

离子态锂、镍、钴、锰、磷酸铁锂等

与酸反应生成金属离子,NCMNCA在水系环境下呈强碱性

重金属污染很难被修复,对水体和人类都会造成难以修复的影响

负极材料

石墨

在高温下燃烧不充分能够产生CO

石墨粉颗粒很小,会产生粉尘,对环境的可吸入性颗粒物指标有影响

电解液溶质

六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂

强烈的腐蚀性,遇水产生有毒气体

产生有毒气体污染空气,对人体有强烈的刺激,且能够腐蚀植被

有机溶剂

ECEMCPC

燃烧能够产生CO,污染水体

醇等有机物污染,经由皮肤、呼吸接触会对人体造成刺激

胶带垫圈

PEPPPET等塑料

燃烧能够产生CO,难降解

燃烧后产生有害气体


动力锂电池回收价值几何?


当前动力电池主要是磷酸铁锂电池和三元材料锂电池。显然,三元材料电池更具经济性,更有回收价值。



动力电池回收体系包含:回收服务网点、再生利用、梯次利用



动力锂电池回收各相关方当前如何参与回收?


整车企业是回收电池的主要责任方。整车企业由于自身销售及售后服务体系都比较完善,以此为依托,能够较快速地回收废旧电池。但其在电池拆解回收再利用上并无优势。目前,整车企业通常采取授权给电池企业或第三方回收企业的方式回收废旧电池。大型车企一般会控股或参股相关企业。


电池生产企业最了解动力电池构造,其具备动力电池拆解回收的技术优势,同时,回收动力电池和其本身的业务能产生协同。目前,中国最具代表性的动力电池生产企业宁德时代,其子公司邦普,已成为动力电池回收企业中的佼佼者。


电池材料涉及正极材料、负极材料、电解液、隔膜等等,企业数量众多。电池材料企业尤其是正极材料生产企业,天然具备提取金属的工艺技术,因此其涉足动力电池回收具备技术优势。目前,赣锋锂业、华友钴业、厦门钨业等电池材料企业在电池回收网点建设和提取回收废电池材料等方面发展较好。


如前所述,电池生产企业和电池材料企业都会涉足该领域。也有第三方企业涉足该领域,代表性企业是格林美。格林美目前是国内排名第二、仅次于邦普的动力电池回收企业。此外还有赣州豪鹏,已被厦门钨业控股。



有一点值得注意的是,动力电池回收企业的产能扩张非常迅猛,已出现产能过剩的苗头。


规划产能top15注意:预计到2021年电池报废量是40万吨



回收服务网点一般由车企依托其服务体系自建,少部分车企与电池生产企业、第三方回收企业及其他相关企业合作建设。


再生利用技术


动力电池的再生利用技术,分为物理法、化学法和再生修复。化学法又分为干法和湿法。其中的化学法主要适合三元材料电池。再生修复主要适用于磷酸铁锂电池,但尚在研究阶段。


目前的再利用主要针对的是三元锂电池,磷酸铁锂电池因经济性较差并不是主流。



目前相对比较成熟的是“物理法+干法”或者“物理法+湿法”处理废旧动力电池,各家企业技术手段不一,各具特点。


回收再生利用企业

重要工序

主要产出

格林美

液相合成

高温合成

球状钴粉

邦普

定向循环

逆向产品定位

镍钴锰酸锂

电池级四氧化三钴

赣锋锂业

电解法

纯碱浸压法

碳酸锂


动力电池再生利用体系已经基本建立起来,回收技术也已基本成熟。目前还需要加强建设的是回收网络,由于新能源汽车使用量相比传统燃油汽车数量依然较少,在经济相对不发达的地区,由于新能源汽车数量较少,再生利用企业缺乏动力在当地建设回收网络。这也需要随着新能源车的不断推广而逐步建设完善。


梯次利用原理


理论上,动力电池衰减到原值的80%,就要进行更换。但这些退换下来的电池还可以在次一级的领域进行应用,比如储能、低速电动车、基站等领域。梯次利用的意义在于:可以延长电池的生命周期,节省社会发展成本,减少污染。


由于三元材料电池当中的金属价值较高,而且其充放电次数或者寿命不如磷酸铁锂电池,故一般三元材料电池不作为梯次利用的对象。梯次利用目前的主要对象是磷酸铁锂电池。当然未来也不排除三元电池经过梯次利用后再回收利用。



梯次利用技术难点


退役动力电池并不能直接拿来应用,需要被拆解、检测,将型号、规格、性能比较一致的电池重新包装,应用到各个场景当中。目前,各家电池型号不一,回收后的整合较为困难。



梯次利用现状


部分回收企业、电池厂均声称拥有梯次利用业务,但是并未形成规模生产。目前有一些梯次利用电池试应用在基站等方向上,从已有的使用效果来看,还有不是很理想的地方。主要问题是一致性的问题、电压的稳定性问题、以及实际充放电次数较预期不符的问题等。其它的应用方向如储能、低速电动车、电动自行车等,均还在研发试验阶段。当前的梯次电池使用效果还有待提高,梯次电池的大规模推广还有待技术发展。


溯源体系


2018年7月31日,新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台启动于北京理工大学电动车辆国家工程实验室。截止2019年3月,已有393家汽车生产企业、44家报废汽车回收拆解企业、37家梯次利用企业和42家再生利用企业加入这个国家平台。目前,新产的新能源汽车基本都会在平台上登记,但基于BMS系统的对电池各项指标的评估方法和模型各家企业并不一致,这给离散整合环节带来了不便和困难,增加了成本,这是目前亟需解决的一个问题。


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