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“退役”后如何“新生” 新能源车动力电池回收利用产业起步

作者:覃秘 李少鹏 徐锐 来源:上海证券报 发布时间:2022-08-10 浏览:

中国储能网讯:“今年上半年,我们动力再生公司做了9000多吨(电池),超过了去年一年的量。现在仓库里废电池堆满了,正在扩产。”近日,在格林美(武汉)城市矿产循环产业园,格林美副总经理、武汉动力电池再生技术有限公司(简称“动力再生”)董事长张宇平向上海证券报记者介绍。

8月1日,工业和信息化部节能与综合利用司召开新能源汽车动力电池综合利用工作座谈会,由综合利用骨干企业介绍退役动力电池回收、梯次及再生利用技术攻关、商业模式创新等情况。工业和信息化部相关负责人在会上表示,将研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业标准,健全动力电池回收利用体系,支持柔性拆解、高效再生利用等一批关键技术攻关和推广应用,持续实施行业规范管理,提高动力电池回收利用水平。

“现在市场可以说是非常火爆,很多资金涌入,大家都看到了千亿级的市场规模,看到了星辰大海。但另一方面,动力电池回收再利用产业其实刚刚起步,这个行业技术难度大,要脚踏实地、扎扎实实地推进,全产业链协同起来,真正实现从绿色到绿色。”张宇平说,中国的新能源汽车产业已经跑到了全球前列,但资源短缺等问题也很突出,循环再利用则可以补上资源短缺的短板。

据国家动力电池溯源平台数据分析,截至今年3月底,我国再生利用企业已资源化回收处置6.4万吨废旧动力电池,梯次利用已处置7016吨废旧动力电池,并以此生产了780MWh的梯次产品。与此同时,基于动力电池产销量和生命周期,预计到2025年我国动力电池累计退役量将达到108万吨。

锂回收率已超90%,资源保障有底

从多家从事动力电池再生利用的企业提供的数据看,目前锂回收率已超过90%。有预测称,到2050年,依靠锂资源的回收就可以满足动力电池储能行业对锂盐的需求,进而形成锂资源自足内循环和零新开采的局面。

“邦普循环镍钴锰的回收率已经达到99.3%,锂的回收率达到90%以上。”在宜宾举行的2022世界动力电池大会上,宁德时代董事长曾毓群表示,矿产资源并不是产业发展的瓶颈,电池里面绝大部分材料都可以循环利用。邦普循环是宁德时代控股子公司,也是国内领先的废旧电池循环利用企业。

“从行业来看,技术问题可以说已经得到了解决。工业和信息化部发布的《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)》规定再生锂、镍、钴的回收率不得低于85%、98.5%、98.5%。据我所知,一些龙头企业的锂回收率已经达到90%。”江西一家从事动力电池再生利用的企业负责人告诉记者。

2018年,工业和信息化部发布了第一批符合《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,华友钴业、格林美、邦普循环、光华科技和赣州豪鹏等5家企业入选,这也被业内称为“白名单”或“正规军”。截至目前,白名单企业已有47家,其中近20家拥有再生资质(部分企业拥有多个资质)。

据张宇平介绍,动力再生的钴镍回收率均已达到99%,锂的回收比例目前在90%至92%之间,目标是提升到95%。以公司目前的回收率测算,一吨废旧电池的再生价值可以达到约2.4万元(以当前金属价格计算),具有较好的经济效益。

在券商研究员看来,高价值金属回收率的逐步提升,龙头公司试验产线的成功运营,为动力电池再生产业的复制扩张提供了基础,也为新能源产业的可持续发展提供了有力保障。

一方面,动力电池回收在环保方面也有硬性要求。电池正极材料中的重金属会升高环境的PH值,处理不当会产生有毒气体。此外,动力电池中含有的多种金属、电解液会危害人体健康,如钴元素可能导致人体出现胃肠功能紊乱、耳聋、心肌缺血等症状。

另一方面,随着锂电池的需求量大幅增长,资源短缺已成为产业发展的主要制约因素。据推算,到2030年,全球锂需求量将达到179万吨/年,大约是目前全球产能的4倍,加之电池原材料的价格也在逐渐升高,电池材料的回收对于降低新能源汽车的成本十分有利。

在此背景下,再生资源则可以提供长期的保障。长江证券相关研报认为,预计2030年通过回收获得的锂、镍、钴分别占同期需求量的31.4%、26.8%、29.3%。亿欧智库更是作出了锂资源战略规划的“三部曲”预测:2030年实现“锂达峰”,2040年实现锂自足,2050年实现锂内循环。即到2040年,我国的锂资源将实现国内开采和使用的自给自足。到2050年,仅依靠锂资源的回收,就可以满足动力电池储能行业对锂盐的需求,最后形成锂资源自足内循环和零新开采的局面。

15分钟完成检测筛选,梯次利用起步

梯次利用的市场前景极其广阔,但目前暂时还处于商业探索期。由于当前标准体系与商业模式尚不清晰,预计未来2至3年仍将处于政策规范与商业化探索期,2025年后则有望迎来大幅增长。

资源循环再生无疑是一件令人激动的事。然而,与大众通常的认知不同,在专业人士看来,再生只是电池“用完”后的最后一步,在此之前,要尽可能地进行梯次利用,做到物尽其用,“否则就不是节能的,也不是环保的。”

张宇平打比方说,一个优秀的运动员,随着年龄的增长,可能参加不了最顶级的赛事了,但也没有必要就此闲下来,还可以做很多其他的工作。“电池也一样,我们费了那么多功夫,把电池做得那么好,用一次就不要了吗?换个场景,完全可以再用嘛。”

梯次利用是指对废旧动力蓄电池进行必要的检验检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次产品,使其可应用至其他领域的过程。依据电池容量的衰减程度,一般分为电池包使用(电池容量大于或等于80%)、电池组梯次利用(电池使用容量处于60%至80%)和单体电池梯次利用(可用容量衰减至20%至60%)等三个阶段。

一方面,难度是显而易见的。首先,退役电池究竟还能不能用?这就需要识别判断。相比于新电池,退役电池的安全性和性能之间差异较大,在梯次利用前需要对电池状态的价值进行判断,并评估其剩余寿命和安全性。其次,要怎么用?这背后也需要电池分选技术、重组技术以及更先进的电池管理技术等支撑。再次,面对一致性更差的电池组,品质和安全如何保障?在大规模的工业生产前,这些问题都需得到彻底解决。

另一方面,梯次利用的市场前景极其广阔,如在工程机械、低速车、叉车、储能电站、UPS甚至包括农机、无人机等细分领域都可应用。

一些示范项目的成功运营,也增加了梯次利用从业者的信心。去年7月,南京地区100台顺丰电动三轮车参与了顺丰集团与华友钴业合作开展的铅酸电池换锂电池测试项目。测试结果显示,梯次利用锂电池相较普通铅酸电池重量轻、动力强、续航长、充电速度快,目前已安全行驶50万公里。

据华友钴业相关负责人介绍,近年来,公司打造了“城市智慧能源互联网梯次利用”服务模型,积极推进物联网、智慧城市、新能源储能等领域的梯次锂电池应用,包括5G无人物流车、外卖或快递电动车、城市环卫电动车、通信备电产品、冷库备电、数据库备电、储充一体化等应用场景,已在北京、上海、深圳、广州等60多个城市运营。

需求引导着市场供给,也激励了技术的进步。“现在我们15分钟就可以完成检测,按照传统的办法,每个电芯要3个小时。”张宇平介绍,基于前期搜集的动力电池大数据,公司尝试构建了多个数据模型,通过神经网络来自动判别识别,提高检测效率。通过“体检”的电芯,将会与同等规格的“小伙伴”,被重新组装成新的电池包,进行梯次利用。

巨大的经济价值,是推动行业进步的源动力。华友钴业总裁助理、华友循环总经理鲍伟介绍,回收行业通过梯次利用和再生利用,使锂电池的全生命周期的成本降低了20%以上。

“梯次利用暂时还处于商业探索期。”一位接受采访的券商研究员介绍,由于当前标准体系与商业模式尚不清晰,预计行业未来2至3年仍将处于政策规范与商业化探索期,2025年后则有望迎来大幅增长。

以创新引领产业升级,从绿色到绿色

新能源汽车产业,中国有先发优势。动力电池产业,中国产能占据全球一半以上,规模优势明显,技术上也处于全球领先。如果再把回收再利用这个环节做好,就可以形成完整的循环产业链闭环,真正实现从绿色到绿色。

行业前景广阔,梯次利用示范效应逐步获得认可,再生技术已取得突破,但背后面临的问题也不能忽视。“从回收体系的建设,到拆解和梯次利用,最后到再生,几个大的环节,可以说都还处于起步阶段。”有接受采访的业内人士表示,近两年受锂电上游原材料价格大涨等因素影响,一些看到“钱景”的资本大量涌入,“不能急功近利,而是需要扎扎实实做好产业生态。”

记者综合多位采访对象的观点发现,产业发展的压力或者动力至少来自三方面。

首先,海外已经出台相应的法规。欧盟新电池法于2022年1月1日正式实施,到2030年,新电池法要求电池生产中Co(钴)、Ni(镍)、Li(锂)的再生材料使用量占比不得低于12%、4%、4%;到2035年,Co、Ni、Li的再生材料使用量占比不得低于20%、12%、10%。

“在此背景下,中国电池企业也必须加大再生材料的使用,加强相应的供应链建设,不然就会被挡在门外。”亿纬锂能相关负责人称。2021年8月,亿纬锂能与格林美签署《10000吨回收镍产品定向循环供应合作备忘录》。自2024年起,格林美承诺向亿纬锂能供应每年1万吨以上的回收产出镍产品,合作期限自产品供应开始延续10年,且可根据需要进行数量增加和合作期限的延长。

其次,从国内的产业现状来看,原生资源无法满足生产的需要。统计数据显示,中国镍、钴资源储量较小,与我国巨大的新能源汽车市场不相匹配,目前九成以上的镍、钴资源仍需进口。虽然锂的储量相对镍、钴资源较为充足,但面临锂矿开采难度大、矿品品位低等因素的制约,锂资源产能有限,导致目前七成以上的锂资源仍需进口。

此外,受原材料涨价等多种因素影响,近年来国内资本大量涌入动力电池回收再利用行业,不仅容易造成资源浪费,还会破坏生态。据统计,2021年我国动力电池回收利用相关企业注册量增长至2.4万家。GGII数据显示,2021年全国锂电池理论退役量达51.2万吨,实际回收废旧锂电池29.9万吨,这意味着大批废旧电池流入了并不具备处理能力的中小企业手中。

“行业还没完全发展好就开始‘内卷’了。”中国工程院院士孙逢春日前表示,要谨防回而不收、收而不用、收而滥用等问题。

“一定要沉下心来,扎扎实实做研发,真正提升技术来推动行业的进步。”张宇平说。据他介绍,动力再生目前聚集了10多名博士,围绕动力电池的梯次利用和再生等进行技术攻关。“以锂为例,如果回收率能提升一个百分点,每吨(废旧电池)的再生价值就可以提升几千元。”

而回收率的进一步提升,还需要全产业链的协同,比如从电池设计时就考虑到后续的回收问题。8月3日,中国汽车动力电池产业创新联盟在武汉召开“动力电池可制造易回收的技术研讨会”,产业链上的数十家企业共同探讨将循环理念植入电池设计制造等生产环节,提升产品的一致性,降低回收再利用的难度。

“新能源汽车产业,中国有先发优势。动力电池产业,中国产能占据全球一半以上,规模优势明显,技术上也处于全球领先。如果再把回收再利用这个环节做好,就可以形成完整的循环产业链闭环,真正实现从绿色到绿色。”接受记者采访的专家表示,动力电池材料的循环再造,是推动我国从新能源产业大国走向新能源产业强国的关键,只要规范有序发展,前景光明、空间广阔。

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关键字:动力电池回收

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