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动力电池回收及梯次利用产业梳理

作者:中国储能网新闻中心 来源:招商有色团队 发布时间:2019-08-06 浏览:
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中国储能网讯:本篇报告在国内外对比动力电池与梯次利用体系、规模的同时,回顾近年我国政府、地方针对动力电池回收与梯次利用所出台政策,同时根据动力电池服役年限,测算动力电池回收市场空间逾百亿规模,相关企业有望迎来高速增长黄金期。

2019年将迎来退役电池的GWh时代,2025年预计将接近100GWh。电力储能作为智能电网的关键要素之一,是大规模消纳退役电池、实现动力电池梯次利用的有效手段。2019年9月10日相聚湖南长沙,中国电力科学研究院储能电池研究室主任将为大家详细解读退役电池梯次利用相关问题,详询任老师18713515424。

比克电池2.15MW/7.27MWh 梯次电池储能项目

文 | 招商研究

风起于青萍之末 浪成于微澜之间

锂动力电池回收及梯次利用深度报告

一、动力锂电池梯次利用及回收政策持续加码,引导和规范动力电池回收行业发展

1、政策体系配套逐步完善

2009年以来国家先后出台各项政策,倡导建立动力电池回收利用体系。为防止走“先乱后治”的老路,2016年后相关政策的制定频率更是显著加快。政策密集出台正在加快2020年以前电池回收实现商业化。目前政策体系已初步成型,对锂电池的回收再利用起到了巨大的推动和规范作用。

2009年6月,工信部出台《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》首次对新能源汽车企业提出了电池回收的要求,将其作为行业的准入条件,开启了动力电池回收产业的发展序幕。

2015年3月,工信部发布《汽车动力蓄电池行业规范条件》,鼓励回收企业应会同整车企业研究制定回收再利用方案。

2018年2月,工信部等七部委联合印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》。作为2016年12月《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(征求意见稿)的落地文件,办法强调汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任、全生命周期管理机制的建立和梯次利用后再生利用原则。

2018年7月,工信部等七部委发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,确定京津冀地区、山西省、上海市、江苏省等地区,及中国铁塔股份有限公司为试点地区和企业,开展动力电池回收试点工作,这标志着我国动力电池回收进入大规模实施阶段。

目前国内的动力政策体系规范呈现如下特点:1.回收利用责任机制:强调生产者责任延伸制度,将生产者环境责任延伸到包含设计、流通、回收、废物处置等的全生命周期;2.回收网建设:车企负责建立回收网点;鼓励产业链上下游共建、共用回收网络;以动力蓄电池编码标准和溯源信息系统为基础,构建全生命周期管理机制;3.电池综合利用方式:遵循先梯级利用后再生利用的总体原则;4.回收利用行业管理:通过技术政策、行业标准引导行业规范化发展,逐步提高行业准入标准;5.政府推动扶持:重点围绕京津冀、长珠三角等集聚区域试点;“重点扶持领跑者企业”,支持行业共性技术研发。

2、各大城市积极推出地方性政策

在试点先行,规范化+激励的政策下,各大重点城市纷纷根据本地新能源汽车行业和动力电池发展现状,补充或推出相关地方性政策法规,推动新能源汽车动力电池的回收规划化。目前与全国政策相比,各个地方制定的方案更为细致,其中,2018年深圳率先印发建立电池监管回收体系方案,提出了完善动力电池回收押金机制,目标为到2020年实现对所有纳入补贴范围的新能源汽车动力电池的全生命周期监管,建立起完善的动力电池监管回收体系。2019年1月,深圳发布《深圳市2018年新能源汽车推广应用财政支持政策》,其中动力电池回收补贴首次出现在地方补贴政策中,深圳也成为国内首个设立动力电池回收补贴的城市。

根据工信部等七部门印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,决定在京津冀、长三角、珠三角、中部区域等选择部分地区开展构建回收利用体系、探索多样化商业模式、推动先进技术创新与应用、建立完善政策激励机制等四方面的试点工作,试点地区基本与新能源汽车高速发展的地区相吻合。从推出动力电池相关的地方政策城市来看,主要集中在京津冀、长三角与珠三角的一线及新一线城市,暂未有二三线城市出相关动力电池回收政策。

二、动力电池报废风雨欲来,迎百亿市场规模

1、政策助力新能源汽车产销高增长,动力电池报废高峰期将至

国家对新能源电动汽车极为重视,不断完善政策体系促进行业良性发展。当下能源危机和环境问题已成为世界挑战,发展新型环保能源、改革新能源消耗方式也是中国面临的重大课题,发展新能源汽车为大势所趋。2017年4月三部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》就将新能源汽车研发和推广应用被列为重点工程,且规划到2020年新能源汽车产销要达到200万辆,为完成这一目标,2018~2020年新能源汽车销量预计将维持37%以上增速(其中2018年新能源汽车销量已实现62%的增长);规划还提出到2025年新能源汽车占汽车产销20%以上,届时新能源汽车年销量有望超过600万量。

目前相关政策总体呈现出以下特点:1.强调新能源汽车的规模应用;2.强调降低补贴与提高门槛;3.强调纯电驱动技术研究;4.不断完善和提高生产与产品准入标准;5.放开相关汽车项目国内投资与外商投资限制;6.健全长效管理机制和配套基础设施。

其中降低补贴对于行业良性竞争与健康发展有重要作用。从2009年的“十城千辆”工程算起至今,购置补贴已经进入第十个年头。在补贴初期,补贴政策对扶持新能源车企有显著的效果。但如今为了避免发展过热、“骗补”等种种问题,2016年12月29日财政部等四部委联合发布了《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,调整完善补贴制度,降低补贴,提升补贴门槛。这对于提升行业效益,推动行业转型,促进技术创新,实现良性竞争将有显著成效,有望通过市场化而非行政化的手段,去引导行业继续平稳向上发展。

在政策驱动下,中国新能源汽车行业迅速发展。中国汽车工业协会数据显示,2017年全年新能源汽车生产79.4万辆,销售77.7万辆,比上年同期增长53.6%和53.3%,连续三年位居世界第一;累计保有量约180万辆,占全球市场保有量的50%以上。2018年全年新能源汽车生产125.75万辆,销售124.7万辆,比上年同期增长60.9%和62%。整体产业发展态势正朝着《节能与新能源产业发展规划(2012-2020年)》中“到2020年纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆”的目标迈进。

伴随电动汽车的快速增长,动力电池产业的享受了几年高度繁荣的发展期,未来将呈现“量”与“质”共同发展。根据GGII的统计数据显示,2018年中国动力电池产量65GWh,同比增长46%;产值820亿元,同比增长13%,从企业数量和总体配套量方面,中国动力电池产业规模居全球第一。伴随着行业高速发展与产业资本的涌入,电池行业本身也开始快速迭代,拥有高比能量、高比功率、安全性强等一系列优点的电池不断推出市场。

电池成本占整车比例较高导致电动汽车售价居高不下,2020年电池成本有望降低近四成,或使电动汽车与传统燃油车价格相抗衡。目前市面上常见的新能源汽车,尤其是纯电动汽车,电池组成本占据整车售价的40%左右,其中动力电池成本占到总三电(电池、电机、电控)成本的76%,电池结构中,在电芯中富含镍钴锰等金属元素的正极材料又是最昂贵的,约占45%左右。较高的电池成本导致电动汽车价格居高不下。在各种补贴催动下,我国新能源汽车保有量已经超过200万辆,随着补贴政策逐步收紧,低价、续航里程极低的电动车型已经淘汰。工信部在《汽车产业中长期发展规划》中提出,“到2020年,新能源汽车动力电池系统比能量力争达到260wh/kg、成本降至1元/瓦时以下。”这与当前的1.5元/Wh电池成本相比,降幅明显。这个数据意味着在剥离补贴后,电动汽车在三五年后有望与传统燃油车在价格上相抗衡。实际上,随着技术进步及电池生产规模化,从2010年至2017年,我国动力电池成本就下降了79%。未来五年以纯电动汽车为主的新能源车会经历两个成本大幅下降的阶段:在2018-2019年,因为竞争加剧,产能过剩,续航里程在300km的A级车补贴后的价格将可能下探到10万元及以下;第二阶段则是2020年-2021年,新能源车补贴退出,同时新能源汽车产业形成规模化效应,续航里程在300km的A级车补贴后的价格将可能下探到8万元左右。规模化效应的逐步出现,将拉低新能源汽车购置成本与后期电池维护成本,有利于行业快速发展。

车用动力电池的使用特性导致寿命较短。动力电池需要频繁的充电放电,极大程度影响了电池的容量,而一般动力电池容量衰减到初始容量的80%以下,便达到设计的有效使用寿命,需要进行替换。电动乘用车电池的有效寿命在4-6年,而电动商用车由于日行驶里程长,充放电频率更高,有效寿命仅3年左右。

新能源汽车的飞速发展意味着废旧锂电池将随之大量出现,报废高峰期即将到来。我国新能源汽车自2014年进入爆发增长阶段,按照乘用车电池4~6年使用寿命测算,2014年产乘用车用动力电池在去年开始批量进入报废期;商用车数量较少,但商用车搭载电池容量更高,因此其报废量也将可观。到2020年我国将产生约26万吨的退役锂离子电池,2025年将产生80万吨的退役锂离子电池(134.39GWh)。

2、动力电池回收体系建设具备经济与环保的双重意义

动力电池的回收主要分为梯次利用和拆解回收两个循环过程,且动力电池的回收循环从梯次利用开始。拆解回收是指对已经完全报废的动力电池进行破碎、拆解和冶炼等,实现镍钴锂等资源的回收利用。动力电池的生命周期一般包括生产、使用、报废、分解以及再利用。车用动力电池的电池容量降低为80%后,其充放电性能将不能满足汽车行驶的要求,需要报废,此类动力电池除了化学活性下降外,电池内部的化学成分并没有发生改变,其中仍有20%容量可用于电量需求较小的领域,即电池容量低于60%才不再具有使用价值,因此电动汽车使用的电池容量仅占动力电池全生命周期可用容量的50%,若从电动汽车上拆卸下来的电池直接拆解回收,将造成50%的能量浪费,将这类电池重组后,梯次应用于比汽车电能要求更低的场合,实现电池容量的充分利用;对于再利用循环寿命较小,以及容量低于60%的动力电池,将不再具有使用价值,这类电池需要进行拆解回收,提取出有价值的金属和材料,之后再将回收的金属和材料应用于电芯、模块、系统的生产中,使动力电池整个生命周期形成一个闭环状态。

从目前潜在退役电池结构来看,未来中期退役电池主体以磷酸铁锂为主,三元电池为辅。根据动力电池4-6年的使用寿命进行推测,到2022年前磷酸铁锂电池都将是退役电池的主力,最晚2023年开始,三元动力电池将超过磷酸铁锂电池,成为再生利用的主要对象。

(1)梯次利用:前景广阔,大规模应用仍有待时日

梯次利用是指筛选从电动汽车退役后还具有初始容量的60-80%容量的动力电池,经过重新的检测分析、筛选之后,用于其他运行工况相对简单,对电池性能要求较低的领域。例如:作为储能材料,进行谷电峰用,平滑分布式电源功率波动;作为通讯基站的备用电源;用在低速电动车、电动摩托车等对电池性能要求相对较低的场景等。从应用领域看,退役动力电池在储能和低速电动车等领域有着巨大的应用潜力,由于技术目前还相对不成熟,在利用过程中仍存在安全问题;同时,由于缺乏行业标准,不同类型电池回收之后进行统一再利用存在困难期,梯次利用总体还处于示范性应用阶段,但目前国内已有了成功的案例。

梯次利用的电池多为磷酸铁锂电池,三元电池由于富含丰富的有价金属,通常直接拆解回收。目前汽车上使用最多的动力电池为磷酸铁锂电池和三元材料电池,磷酸铁锂电池容量衰减程度远远小于三元电池。三元电池循环次数在2500次左右时,电池容量衰减到80%,此后相对容量随着循环次数的增多呈现迅速衰减趋势,故梯次循环次数较少,再利用价值极低,而磷酸铁锂电池容量随循环次数的增多呈缓慢衰减趋势,当电池容量衰减到80%后,从汽车上退役下来的磷酸铁锂电池仍有较多循环次数,有较高梯次利用价值。

电力系统储能:从技术上来看,电动汽车动力蓄电池梯级利用电池应用于电力系统储能是可行的,但是由于退役动力蓄电池电芯的性能参数差异较大,如何确定简单、合适、可靠并具备一定普适性的分选条件是目前需解决的技术难题。

通信基站备用电源:通信基站备用电源应用较多的是铅酸电池,部分也用新的磷酸铁锂电池,备电对电池的要求不是特别的高。铅酸电池存在使用寿命短、性能低、含有大量重金属铅等缺点,废弃后若处理不当将对环境造成二次污染。梯次电池相比铅酸电池在循环寿命、能量密度、高温性能等方面具备一定优势,各项性能指标优于铅酸电池。由于通信基站备用电源电池的标称电压固定为48V,还有通信领域对BMS的不同要求等,因此,车用退役动力电池无法直接整包应用于通信基站备用电源,需要拆解重组成标准模块后应用。

低速电动车:低速电动车包括四轮低速电动车、电动摩托车、电动自行车等。这一领域拥有巨大市场保有量,比汽车保有量大得多。截至2017年底,我国四轮低速电动车已经超过200万辆,应用主要是以铅酸电池为主,但未来四轮低速电动车锂电化已经非常明确;电动三轮车目前保有量超过5000万辆,主要应用领域是农村地区作为生产力工具另外还有城市快递物流车;电动自行车方面,社会保有量已经高达2.5亿辆。

中国铁塔积极布局梯级利用业务,目前为梯次利用商业化拓展的最大“甲方”。2015年10月起,在工信部相关司局和汽车动力电池产业创新联盟的指导下,中国铁塔开始了探索动力电池回收及循环利用,先期组织9个省(市)分公司、10个厂商建设了57个试验站点,测试站点地域范围覆盖全国大部分地区、主要的基站类型。经过近两年的跟踪,测试站点运行良好,数据表明梯级电池应用于通信基站领域具有良好的可行性。在前期试点基础上,中国铁塔2017年6月启动了更大规模试点,陆续在广东、福建、浙江、上海、河南、黑龙江、辽宁、山东、天津、山西、四川、云南12个省(直辖市) 11000多个站址开展梯级电池替换现有铅酸蓄电池的试点。2018年1月,中国铁塔被推选为中国汽车动力电池产业联盟回收利用分会理事长单位,与16家新能源汽车主流企业签署了战略合作协议,进一步推进动力电池梯次利用,实现绿色发展。2018年7月12日正式对外公布:原则上从今年起,不再新采购铅酸电池,逐步通过梯次电池替代。

作为动力电池梯级利用产业中的大户,中国铁塔对退役动力电池有长期稳定的需求。截至2018年底,中国铁塔公司已在全国31个省市约12万个基站使用梯次电池约1.5GWh,替代铅酸电池约4.5万吨。公司现有通信基站188万个,备电需要电池约44Gwh;60万座削峰填谷站需要电池约44Gwh;50万座新能源站需要电池约48Gwh。合计需要电池约136Gwh,以存量站电池10年的更换周期计算,每年需要电池约13.6Gwh;以每年新建基站5万个计算,预计新增电站需要电池约1.2Gwh,这一需求量无疑让中国铁塔成为了电池回收利用大户,据铁塔公司规划,2019年其将继续扩大梯次利用电池使用规模,预计应用梯次利用电池约5GWh,替换铅酸电池约15万吨,预计可消纳退役动力蓄电池超过5万吨。

(2)拆解回收:三元电池拆解更具经济性,湿法技术日渐成为主流

三元电池的退役利用方式中,拆解更具经济性。三元材料电池中镍12.1%,钴3%,锂的平均含量为1.9%,显著高于我国开发利用的锂矿(锂矿山中Li2O平均品位为0.8%~1.4%,对应到锂含量仅0.4%-0.7%),此外,随着新能源汽车的推广,动力锂电池需求的增长,国内锂需求也随之爆发,锂的价格从2016年开始飙升。我国虽然锂矿资源丰富,但是因为幅员辽阔以及开采难度等原因导致产出较少,锂资源供给有限,90%以上的需求都依赖进口。与此同时,镍和钴元素都是价值较高的有色金属,其中镍的价格目前在11万元/吨左右,钴的价格在21万元/吨左右,钴作为战略资源,我国钴矿资源较少,目前探明储量8万吨,仅占世界钴储量的1.12%,且国内钴矿品位低,回收率低,生产成本高,供需缺口导致进口依存度高。梯次利用结束后是拆解回收环节,完全报废的电池同样具有很高的回收价值。

废旧电池回收拆解的完整流程一般包括4个步骤:(1)电池的预处理;(2)电池材料的分选;(3)正极中金属的富集;(4)金属的分离提纯。每一步骤均包含多种处理方法,各有优缺点,回收方法按提取工艺可分为3大类:火法回收技术,湿法回收技术,生物回收技术。综合利用各种方法对金属材料进行回收,金属的回收率和纯度基本均可达90%以上。

我国废旧动力锂离子电池回收工业上主要以湿法为主。目前国内的拆解再生回收技术正日渐成熟,目前电池回收领域主流参与企业包括以宁德时代为代表自建回收体系电池生产厂商、以格林美为代表第三方专业回收拆解利用企业、以及以赣锋锂业为代表正积极布局中的锂电池上游原料提供商。随着新能源汽车产业链的持续扩张,相关公司在切入动力电池回收利用领域的同时,也在积极布局电池材料生产领域。具体来看,拆解方面,湖北格林美、湖南邦普等开发了自动化拆解成套工艺,北京赛德美开发了电解液和隔膜拆解回收工艺。再生利用以湿法冶金及物理修复法为主。湿法冶金方面,湖南邦普开发了“定向循环和逆向产品定位”工艺,湖北格林美开发了“液相合成和高温合成”工艺。物理修复方面,赛德美对电池单体自动化拆解、粉碎及分选,再通过材料修复工艺得到正负极材料。国外回收工艺则以火法冶金和湿法冶金为主。比利时Umicore、美国Retriev Technologies、日本住友金属矿山等都是全球较为知名的锂电池再生企业,他们的回收主要是针对动力电池的有价金属元素如锂、镍、铜,其他的价值较低的组分关注很少。

前期预处理:回收到的废旧电池首先要进行前期预处理,包括放电、拆解金属外壳和分离电极材料。回收到的废旧电池首先需要在专业放电设备上进行放电,去除残余电量,再对电池进行拆解,将电池外壳剥离,可以获得电芯材料,同时在此过程中收集电解液,而金属外壳会统一回收集中处理。主要的放电方法有浸泡法、金属导电法和低温冷冻法。浸泡法即将废旧电池放置于一定浓度的导电溶液进行短路放电,常用的导电物质有氯化钠,该方法简单可行,是当前最常用的方法。获得的电芯材料会进行破碎及筛分处理,从而进一步获得电池正极材料、电池负极材料和隔膜。常见的预分离方法有手工拆解、机械粉碎、溶剂剥离、高温热处理等。正极材料将会进行下一步的细化处理。

火法回收处理工艺:废电池回收首先做放电处理,然后将其外壳剥离并回收;将电芯与石灰石、焦炭混合,放进焙烧炉进行还原焙烧;有机物燃烧分解,生成二氧化碳等气体,多数氧化锂以蒸气形态泄出并用水吸收,金属钴和铜等生成含碳合金,沉渣将磷和氟固定,铝被氧化成炉渣,钴酸锂被还原为金属钴和氧化锂;锂离子电池通过上述处理所生成的合金会有镍、钴、铜等金属。继续对此合金分解,能够分离出高价镍盐及钴盐。也可以通过焚烧电池去除有机物,通过将残余粉加热溶于酸这种方法,便能够分离出氧化钴,并且筛选除去铁和铜之后,可以用来制造涂料及颜料的原料。在此方法中,通过燃烧方式去除有机溶剂及粘结剂,极大可能生成有毒气体。火法回收技术处理量大、工艺简单、能处理种类繁杂的电池;但火法冶金工艺成本高、对设备的要求高、处理过程中会产生大量的有害气体。

湿法回收处理工艺:湿法回收是指将废旧电池拆解预处理后溶于酸碱溶液中,萃取出部分有价值金属元素,再经过离子交换法和电沉积等手段,提取出剩余有价值金属,包括浸出过程和分离(萃取、沉淀)过程。浸出的目的是利用酸液将锂离子电池正极材料中的金属元素及金属化合物溶解,实现固态正极活性物质中的金属组分转移至溶液中,以便后续的分离和回收。湿法回收技术处理成本低、有价金属的回收率高、工艺稳定性好;但湿法冶金工艺流程长,处理量小,处理过程中产生大量的废液需进一步环保处理。

生物回收处理工艺:生物回收技术主要是利用微生物浸出,将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来,实现目标组分与杂质组分分离,最终回收锂、钴、镍等有价金属。生物法具有成本低、污染小、可重复利用优点,长期来看是电池回收发展理想方向,但目前生物回收技术尚未成熟,如高效菌种的培养、培养周期过长、浸出条件的控制等关键问题仍有待解决。

动力电池回收的环保方面的价值同样不可忽视。废旧动力电池中的部分物质会对生态环境造成很大的危害,以磷酸铁锂电池为例,其含有的多种化学物质都在国家危险废物名录中;有机溶剂及其产物对大气、水、土壤造成严重的污染;铜等重金属在环境中累积最终将通过生物链危害人类自身。如果对废旧动力电池仅采用填埋、焚烧等普通垃圾处理方式,会对环境造成严重污染,因此对废弃动力电池加以合理回收利用有极大的意义与必要性。

3、动力电池回收市场两年内有望迎来百亿市场空间

由于锂电池中存在着锂、钴、镍、锰、铜、铝等材料,对上述金属进行回收将获得可观的经济价值,在这一部分我们对动力锂电池回收的经济性进行了具体测算。

模型基本假设:

1. 预计电池的使用年限为3-5年,我们假设三元材料和磷酸铁锂电池退役年限为4年。

2. 随着技术进步,三元材料和磷酸铁锂电池能量密度逐渐提高。

3. 三元电池全部用于资源回收,磷酸铁锂电池全部用于梯级利用。

4. 假设三元材料电池中金属含量分别为:镍12.1%、钴3%,锰7%,锂1.9%,铝12.7%,铜13.3%,且各元素相对稳定。

5. 假设目前技术能够实现钴、镍、锰贵金属材料回收率95%,锂盐回收率85%,铝、铜等金属材料回收率100%。

6. 根据2019-07-26日的90天金属均价(电解钴23万元/吨、镍10.19万元/吨、锰1.32万元/吨、锂68.96万元/吨、铝1.40万元/吨、铜4.72万元/吨)测算拆解回收收益。

我们根据中汽协新能源车产销数据测算三元材料、磷酸铁锂材料电池市场保有量,推算出2020年退役动力锂电池达到26.69GWh,其中三元电池6.38Wh,磷酸铁锂电池20.31GWh,共计23.78万吨,对应131亿市场空间。2025年退役动力锂电池达到134.49GWh,其中三元电池100.53GWh,磷酸铁锂电池33.96GWh,共计80.36万吨,对应354亿市场空间。

三、海外动力电池回收行业发展经验

1、海外相关政策体系发展较为完善

海外国家普遍要求生产企业为回收责任人。由于欧、美、日本等发达国家此前在铅酸电池、消费锂电池等的回收起步较早,建立的回收体系取得了良好效果,因此对于动力电池的回收利用基本沿用了此前的回收经验,形成了由动力电池生产企业承担电池回收主要责任的生产者责任衍生机制,配套政策体系相对完善。

欧盟:从2008年开始欧盟强制要求电池生产商建立汽车废旧电池回收体系;同时对电池产业链上的生产商进口商、销售商、消费者等都提出了明确的法定义务;通过“押金制度”促使消费者主动上交废旧电池。欧盟各成员国会在欧盟框架指令(如下表)的基础上制定本国的法规。以德国法规为例,产业链的生产者、消费者、回收者均负有相应的责任和义务。电池生产和进口商必须在政府登记,经销商要组织回收机制,配合企业向消费者介绍免费回收电池的网点;最终用户有义务将废旧电池交给指定回收机构。

日本:从2000年起即规定电池生产商负责镍氢和锂电池的回收,并要求电池产品设计要利于回收;由于日本国民对垃圾分类与循环利用有极强的认同感,零售商、汽车销售商和加油站可免费从消费者手中回收废旧电池,专业的回收公司对电池进行分解处理。而法律法规方面,1993年起日本颁布了多部相关法律,施行“3R”计划(Recycling,Reuse,Reduce),明确要求建立电池“循环-再利用”回收系统。

美国:美国针对废旧电池生产、回收等的立法涉及联邦、州及地方3个层面。大部分州政府采用由美国国际电池协会设计的法规制度,同样强制要求电池零售商回收废旧电池。例如加州政府05年颁布的《可充电电池回收与再利用法案》,规定加州境内所有可充电电池的零售商无偿回收消费者送交的废旧可充电电池。此外,美国国际电池协会还制定了押金制度,促使消费者主动上交废旧电池产品。

2、回收体系在确定权责主体上各具特色

在电池企业承担主要责任的机制下,回收渠道的构建方式主要有三种:一是电池制造商借助销售渠道搭建“逆向物流”回收渠道;二是通过共建行业协会、联盟来建立回收渠道;三是特定的第三方回收公司自建回收渠道。其中,欧盟和美国均主要通过行业协会或联盟来搭建电池回收渠道。日本则主要由电池企业通过“逆向物流”构建回收渠道。

欧洲:由德国电池制造商协会和电子电器制造商协会联合成立的GRS基金是欧洲最大的锂电池回收组织。该组织已建立了超过17万个回收点(其中包括14万个零售点)并回收了德国46%的废旧便携式电池。电池企业可通过按产量向基金会交纳服务费的方式共享回收网络。目前GRS基金已有成员企业3500家。

美国:美国5大电池企业于1991年发起成立便携式充电电池协会(PRBA),负责构建电池回收渠道,目前已经构建起了由4万多家零售店、3万多个社区集中回收点和350多家企业/机构回收点组成的回收网络。PRBA协会主要通电池企业的资助和消费者押金来维持运转。回收的物料则免费提供业的资助和消费者押金来维持运转。回收的物料则免费提供给具有资质的回收利用公司来处理。

日本:基于日本国民良好的回收意识,在参与者自愿努力的基础上,由电池生产商利用零售商家、汽车销售商和加油站等的服务网络,免费从消费者那里回收废旧电池,交给专业的电池回收利用公司进行处理。

3、外国梯次利用现状与项目试点

各国非常重视废旧电池的梯次利用,但由于下游应用体量较小,相关研究均处于起步和试点阶段。由于锂动力电池还未到大规模报废期,各国的研究工作还停留在实验与示范性应用;美国、德国、日本等国家已经建成了一些动力电池梯次利用的工程和商业项目。

而再生利用方面,各发达国家的相关研究经验更为扎实丰富。由于之前欧美日的消费电池、家电电子再生利用取得了良性的发展,这为动力电池的再生利用打下了良好基础。目前海外相关企业大多是专业的金属冶炼回收企业或材料企业转型而来的。比利时Umicore、美国Retriev Technologies(发源于1984年成立的Toxco公司)、日本住友金属矿山等都是全球较为知名的锂电池再生企业。他们的回收主要是针对动力电池的有价金属元素如锂、镍、铜,其他的价值较低的组分关注很少。回收工艺以火法冶金和湿法冶金为主。

四、我国锂电池回收行业发展趋势

1、动力电池梯级利用正迎来商业化突破

面对巨大的市场潜力和企业责任,锂电池产业链的各相关主体都积极布局动力电池回收利用。其中梯级利用领域由于与电池关联度最高,因此动力电池企业布局最多;车企总体对此重视度不高(北汽新能源除外)。

经过前期示范性应用,目前国内动力电池梯级利用已开始实现商业化应用突破。中国铁塔公司牵头组织10家梯级利用企业将退役动力电池梯级利用于基站,2017年梯级电池采购量达到0.3GWh。煦达新能源在电网用户侧削峰填谷方面也已经取得市场突破,并率先建立了MWh级的工商业储能系统项目,储能系统成本低于1元/Wh,打开了用户侧储能的市场空间。

同时,为推动动力电池的梯级利用,国家标准委员会在2017年5月和7月发布了多项相关标准,将为动力电池梯级利用提供很大便利和保障。

2、电池产业链上企业开始向下延伸布局

动力电池的循环再生利用还处于爆发前夕。由于目前国内锂动力电池的直接报废量不大,现有废电池来源仍以电池厂的生产废料及消费锂电池为主。从布局主体上看,资源、材料、电池新能源汽车等产业链上下游企业均在积极开展再生利用布局,第三方的资源回收企业也有涉入。

随着动力电池报废高潮的临近,各企业投资建厂及资本收购等动作逐渐密集:第三方回收企业整体在向电池材料领域延伸,锂电池企业全面布局电池梯级利用和再生利用。从当前市场格局看,邦普和格林美处于绝对龙头地位;赣州豪鹏、金源新材料、芳源环保、龙南金泰阁、赣锋循环等处于第二梯队;剩下绝大部分尚处于建设期或试运行阶段。

3、产业链上下游的联盟合作将显著加强

梯级利用企业将与电池企业融合发展,再生利用企业也将与资源材料企业融合发展:储能是梯级企业发展的必然方向,也是电池企业的必争之地。再生利用正积极向材料转型;再生利用也是资源和材料企业的重要发展领域。这些企业互相渗透与重组整合,必然带来未来一批新电池龙头企业的崛起。

此外,产业链上下游在回收领域的战略联盟与合作将显著加强。车企是终端市场话语权的掌控者和电池回收的责任主体,但没有足够的网络建设能力,客观需要动力电池企业的帮助。电池企业和材料企业需要为下游分担相应回收责任以赢得客户和市场。而梯级利用企业又必须需要保障废电池的最终再生利用,才能获取车企的信赖与合作。由此看来,由于动力电池回收责任机制,和电池回收利用的系统性复杂性,产业链上下游的战略联盟与合作是未来的必然趋势。

从现实情况看,产业链龙头企业间的联盟合作已经开启。未来随着梯级利用市场价值的体现,车企也将逐渐会成为动力电池叵收联盟合作中的重要主导力量

4、回收企业将参与共建回收网络以获取废旧动力电池

回收网络体系的完善是废旧动力电池回收利用行业发展的基础和重中之重。《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中,国家对产生废旧动力电池各个环节的回收责任都有明确的规定和要求。未来废旧动力电池主要由车企组织或授权建立的回收服务网点负责收集,交给与车企协议合作的电池生产企业,先做梯级利用,再由梯级利用企业回收并交再生利用企业回收处置。

按照顶层制度设计,未来将呈现梯级利用企业、再生利用企业与车企共建回收服务网点的局面。梯级利用企业必须与动力电池企业进行战略合作,参与车企组织或授权的回收网络建设,才能获得稳定的废旧动力电池来源。而再生利用企业则必须与梯级利用企业建立紧密的战略合作关系,才能获得稳定的废旧电池来源。

2019年将迎来退役电池的GWh时代,2025年预计将接近100GWh。电力储能作为智能电网的关键要素之一,是大规模消纳退役电池、实现动力电池梯次利用的有效手段。电力储能的场景非常丰富,可以为不同性能的退役电池提供不同的应用的场景。未来新能源发电大概可以消纳120GWh的退役电池,梯次利用电池给电力低成本化带来了机遇。

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