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动力电池的回收江湖

作者:黄华丹 来源:智驾网 发布时间:2022-06-24 浏览:

中国储能网讯:随着市场上电动汽车保有量越来越大,动力电池原材料可以实现自给自足吗?

或者市场上电动车的保有量达到一个什么样的规模之后可以实现?

这涉及一个老生常谈的问题,动力电池回收是一个好生意还是一个大问题。

以2014年特斯拉入华计,第一批Model S的动力电池也有8年的寿命了,中国的第一批电动车主进入换车季。今年初,工信部表示,中国将真正迎来第一波动力锂电池退役潮。6月15日,工业和信息化部节能与综合利用司司长黄利斌带队赴中国铁塔公司开展专题调研动力电池再利用。

一直有业内人士警告废弃动力电池的污染问题比化石能源更甚。

而另一方面,俄乌战争和新能源汽车的爆炸式发展让镍、钴、锂等原材料价格持续飙升。

截至6月23日,碳酸锂平均价格已达到45万元/吨,电解镍均价19.37万元/吨,电解钴均价40.5万元/吨。

而镍、钴等矿产资源多在非洲贫困地区,各国一直担心会引发新的地缘政治灾难和冲突。

国轩高科党委书记、董事长李缜在今年3月举办的电动汽车百人会上提出了一个新看法:电池回收将终结新能源产业对地球资源的无限索取。

他引用彭博社的数据称,预计到2025年全球新能源产业对电池的需求将超过1.5TWh,十年以后,这些电池都将逐步回收,那么,到2035年,假设新生产电池为5TWh,其中1.5TWh的电池原材料就可以来源于电池回收的资源。

当然,考虑到回收过程中因各种原因可能造成的损耗,实际使用回收资源生产出的新电池量将少于1.5TWh。

李缜认为,当制造电池对原材料电池的总需求和回收电池提供材料的总供给达到平衡时,人类将不再需要向自然界无限索取电池制造的资源。而且,李缜还给出了国轩高科对这个时间的预计,即2040年左右。

无独有偶,4月底,宁德时代也在其电话会上表示,当电动车渗透率达到80-90%时,就不再需要挖新矿了。

回收动力电池,有人称它为新的千亿蓝海,也有人称它为环保事业。

利润驱动也好,环保也罢,或者只是一个必须解决的问题,实际情况是,越来越多的企业正进入这个领域。

智研咨询整理数据显示,2016-2020年期间,中国动力电池回收企业注册量增长缓慢。2021年开始飞速增加,注册量达到24515家。到2022年更是激增到超过4万家。

但其中符合工信部《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单公告的企业只有47家。

6月22日,新浪财经报道,丰田正与特斯拉联合创始人JB Straubel领导的电池回收公司Redwood Materials合作进行汽车电池的回收。

其目标是创建电动汽车闭环供应链,即将电池从旧的电动汽车中提取出来后重新生产为新的电池。

而据东亚前海证券研报显示,2020年我国约有20万吨动力电池退役,预计到2030年,退役总量将达237万吨。

光大证券预测,到2030年,三元锂电池与磷酸铁锂电池回收将形成千亿市场。其中,在市场均价情况下,三元锂电池金属合计回收市场空间在600亿元左右,磷酸铁锂电池的梯次利用和回收市场空间则为480多亿元。

一个正在起步的千亿市场,电池厂商、新能源材料企业、汽车厂商和专业回收企业等多种角色正蜂拥入局博弈,试图在电池退役潮初期抢占先机。

也正因处于起步初期,法规尚未完善,又恰逢外部环境动荡,原材料价格高涨,市场短期内的混乱也在所难免。

01 梯次利用

目前,废旧电池的回收利用主要分为两种方式。分别是梯次利用和再生利用。

5月25日,宝马与浙江华友循环科技有限公司达成合作,寻求在新能源汽车领域实现动力电池原材料闭环回收和梯次利用。

即,对于退役的动力电池,宝马集团给出了两种方案:一是梯次利用,二是拆解回收再利用。

从目前来看,回收动力电池梯次利用的主要是磷酸铁锂电池。三元锂电池则主要采取直接再生利用的方式。

一方面,三元锂电池内的金属资源价值更高,更适合直接回收利用;另一方面,三元锂电池的容量衰减较快,安全性较差,一般回收的时候衰减已经比较明显,不再具有很高的使用价值。

此处我们先来看梯次利用的情况。

一个具体的案例是不久前奥迪展示的电动三轮车。据介绍,这台三轮车安装的是奥迪e-tron测试车中拆下的旧电池模块。

奥迪想要展示的就是动力电池如何在生命周期后期重复使用。据报道,这次项目共制造了三辆电动三轮车,未来将在印度使用,为用户提供短途代步和货物运送使用。

据称,这台三轮车是奥迪环境基金会资助的一家非营利性初创公司Nunam与奥迪内卡苏尔姆工厂的培训团队合作开发的一款产品。

该公司的主要目标即是开发将旧电池用作二次能源储存系统的方法,从而延长它们的寿命,更有效地利用资源。

目前业内普遍的观点是动力电池容量衰减小于20%,可以满足汽车使用。当衰减在20%-40%之间时,可以满足梯次利用。当衰减在40%以上时就需进行再生处理。

梯次利用拥有巨大的潜在市场,其未来的应用场景也十分广泛,主要包括通信备用电池、储能集装箱、低速车等。

国内最早实现规模性梯次利用的是中国铁塔。

2018年前后,中国铁塔就已经停止采购铅酸电池,转而统一采购梯次利用电池。2019年,中国铁塔应用梯次利用电池约5GWh,替换铅酸电池约15万吨,消纳退役动力蓄电池5万余吨。

目前,国内包括北汽新能源、长安在内的十余家汽车企业均已与中国铁塔达成了合作协议。

为确保梯次利用电池安全,中国铁塔采用“无线、互联网+大平台”的建设模式,建立了全国统一的运维监控平台,并基于此打造了梯次利用电池管理平台,实现对末端电池设备遥调、遥控、遥信、遥测等操作。

按照规定,国内在售车辆动力锂电池都需按标准规范接入国家动力锂电池溯源平台。也就是说,每一个电池包均有各自独立的编码,在使用期间,其是否出现过热、是否发生过短路等情况,电池包、模组、电芯等有无更换等信息都有据可查。这为回收动力电池的梯次利用提供了便捷。

但目前我国梯次利用尚处于技术验视和项目示范阶段,规模还很小,技术也不够成熟。其安全性与稳定性,以及成本等问题都还有待考量。

一方面,电池组的拆解需投入大量人力且存在安全隐患,同时,要确保电池重组时的一致性较为困难。

另一方面,新电池的性能在上升,生产成本在下降,而退役电池的性能下降,维护成本却在上升。

同时,在价格上,由于中国铁塔的回收价格相对确定,而再生利用则形成了一定的市场竞争,往往价格较高,也导致废旧电池的持有者更愿意卖给格林美等以再生利用为主的回收企业。

这也让部分声音认为梯次利用是个伪命题。

02 再生利用与资源问题

再生利用则主要是将电池拆解粉碎后经一定流程提取其中的金属资源。

相较于磷酸铁锂电池,三元锂电池中所含的金属资源更为丰富,主要为镍、钴、锰、锂等稀有金属,此外也包括铜、锰、铝等。

资料显示,通常情况下,三元锂电池的回收主要按镍钴计价,即以镍钴的市场价*折扣系数,一般为6.5-8.5折,磷酸铁锂电池则按锂计价。

其中,镍钴的回收率一般在98%-99%左右,损耗非常小。锂的回收率,据宁德时代子公司邦普的数据,也已经达到了91%。

提取出来的镍钴、碳酸锂可按市场价出售,而其成本即为原料成本加上加工成本。原料成本为上述回收电池的价格,加工成本一般在2万元/吨。

通常情况下镍钴回收毛利率在20%左右,而由于三元锂电池中锂不计价,因此只有2万元/吨的加工成本,即便以碳酸锂10万元/吨的价格计算,加上各种费用和折损,利润率也不低。

但今年由于各方面的原因,原材料供不应求,镍、钴、锂等金属价格猛涨。截至6月23日,碳酸锂平均价格已达到45万元/吨。

受高利润的驱使,废旧动力电池的回收价格也水涨船高,甚至出现了折扣系数倒挂的现象,正常情况下70%的折扣系数最高时涨到了145%。也就是说,需要加价才能买到废旧电池。

据早早进入动力电池回收赛道的格林美答投资者问,我国镍、钴资源稀缺,钴资源储量占世界的1.03%,年开采量约1500吨,而国内需求量超过5万吨;镍资源储量占世界3.0%,开采量不足10万吨,国内需求量约50万吨。因此,国内的镍、钴资源主要依赖进口。

而在国际层面上,镍、钴、锂的资源量也是有限的。

国信证券研报引用美国地质调查局数据称,2020年全球镍资源储量约8900万吨,以2020年全球镍矿产量250万吨计算,全球镍矿静态可采年限在35年左右。

天风证券研报则预计,未来5年全球钴行业将始终处于紧平衡状态,2021年到2025年钴资源将持续短缺。

而在锂资源上,2020年9月,武汉大学曹余良在《储能科学与技术》上发表文章提到,全球已探明的锂储量折合碳酸锂当量约7100万吨,以每辆电动汽车携带80千瓦时的锂电池组为基准计算,每辆汽车约消耗48公斤碳酸锂,全球现有可用锂储量能满足约14.8亿辆电动汽车需求。

但另一方面,随着市场对电动汽车高续航能力的需求进一步增加,能量密度更高的三元锂电池仍将代表锂电池较长一段时间的未来。而其中,镍含量越高,能量密度就越高,续航能力也随之提高。

短期内,镍和锂的全球储量充足。

因此,解决资源问题目前可以有两个方向:

一是研发高镍电池,在提高电池能量密度的同时解决钴资源的持续短缺,同时,镍的价格相对于钴更低,也降低了电池成本;

二是回收动力电池分解再生利用其中的金属资源,实现动力电池的闭环应用,达到资源平衡。

三元电池高镍化已成进行时,镍钴锰产品型号从111一路提升433、532、622,并迎来了8系的富镍时代——811,即镍、钴、锰含量分别占80%、10%和10%。

马斯克甚至宣称将在能量密集车型中使用含镍量100%的超高镍终极状态电池。

而对回收动力电池高涨的需求与可观的利润也导致了回收市场的混乱。

如前文所述,在动力电池回收市场上,除了工信部白名单上的“正规军”,还有大批小作坊的存在。

小作坊由于基本没有环保成本,也没有各种条条框框,回收成本低,相较于正规企业反而可以给出更高的回收价格。

因此,大部分废旧电池流向了非正规市场。据业内人士称,每年回收的动力电池中,仅有30%是通过正规渠道收购的。

而对于白名单上的“正规军”来说,在自动化拆解、破碎分选、智能化解离技术等电池的预处理技术方面也依然存在着瓶颈。拆解成本大、有价金属高效提取等关键技术和装备还有待升级,污染防治水平有待提升等问题仍有待解决。

另一方面,据业内人士透露,有些“白名单”企业实际并未开展电池资源回收工作,而是利用“白名单”的资格进行退役电池贸易,几轮转手反而导致电池成本上涨。

今年2月,工信部、国家发改委、科技部等八部门已经联合发布了《加快推动工业资源综合利用实施方案》,明确要求要完善废旧动力电池回收利用体系,培育梯次和再生利用骨干企业。

03 入局的企业

目前,入局动力电池回收领域的企业主要分为四类,一是宁德时代、蜂巢能源等电池企业,二是华友钴业、赣锋锂业等新能源材料企业,三是比亚迪、北汽蓝谷等整车企业,四是天奇股份、格林美等第三方回收利用企业。

对车企来说,单打独斗的很少,主要是与第三方企业或电池企业合作。如丰田与Redwood materials,宝马与华友循环,奥迪与Nunam等。

车企回收电池有着天然的优势,不必经过回收市场,在售后体系内直接将废旧动力电池回收,再由合作伙伴进行梯次利用或再生利用。

这也是目前车企与动力电池回收企业或电池企业合作的优势。

资料显示,2021年以来,大量企业开始布局动力电池回收产业,LG、道氏技术、三星、特斯拉、国轩高科、亿纬锂能等也争相入局。

此外,也有一些企业开始将触角伸向全球电池回收市场。华友钴业、格林美两家近日分别在韩国布局电池回收相关业务,并计划未来向欧洲发展。

大量的退役动力电池将逐步进入市场。有效的动力电池回收有助于整个新能源汽车行业有序健康的发展,同时,也是保障新能源汽车产业资源供给的必要途径。

而当前,动力电池的回收市场尚不够完善,回收价格及渠道仍是问题。而长远来看,在这个正在发力的千亿市场上,企业的回收思路、方案,以及先进完备的产业链、工艺技术和装备将成为企业的核心竞争力。

另一方面,法规的完善也将为动力电池的回收提供保障。

6月15日,工业和信息化部节能与综合利用司司长黄利斌带队赴中国铁塔公司开展专题调研。

黄利斌要求,要系统总结退役动力电池回收利用试点经验,坚持问题导向,会同相关部门,加快研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业急需的标准,加大动力电池高效再生利用等关键技术攻关和推广应用力度,不断健全回收利用体系,提高动力电池回收利用水平。

在规范的动力电池回收市场加持下,我们相信,新能源产业可以实现完善的闭环,摆脱对地球资源的过度开采。

只是这一步,目前看来还需行业共同努力。

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关键字:动力电池回收

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