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2021年動(dòng)力電池回收行業(yè)研究報(bào)告
作者: 來(lái)源:新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2021年11月30日 點(diǎn)擊數(shù):

動(dòng)力電池退役期來(lái)臨與鋰資源約束,鋰電回收勢(shì)在必行。碳中和背景下,電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)。我們測(cè)算2020-2060年鋰電潛在需求量累計(jì)將達(dá)到25TWh,若按1GWh電池對(duì)應(yīng)碳酸鋰需求約600噸,則碳酸鋰需求約為1500萬(wàn)噸。綜合考慮環(huán)保因素、鋰資源區(qū)域約束、鋰價(jià)格因素,廢舊鋰電池回收是一項(xiàng)必要工作。

然而當(dāng)前政策正在完善,標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格是核心掣肘。至2030年,三元與磷酸鐵鋰電池回收將成為千億市場(chǎng)。對(duì)于三元電池,通過(guò)材料回收方法,可具有一定經(jīng)濟(jì)性,市場(chǎng)將率先起量,2022-2023年將是行業(yè)重要拐點(diǎn),我們估算2019年可回收三元正極0.13萬(wàn)噸,隨后逐年遞增至2030年的29.25萬(wàn)噸;在現(xiàn)價(jià)情況下2020-2030年三元電池累計(jì)回收空間將達(dá)1305億元。

磷酸鐵鋰電池直接拆解材料回收的經(jīng)濟(jì)效益并不大,為彌補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性方案:

1)先通過(guò)梯次利用提高收益;

2)處理成本通過(guò)行政手段及補(bǔ)貼內(nèi)部化。

對(duì)于磷酸鐵鋰電池,我們預(yù)測(cè)2030年報(bào)廢鐵鋰電池將達(dá)到31.33萬(wàn)噸,考慮拆解回收與梯次利用后拆解材料回收,二者總計(jì)可以回收鋰元素0.65萬(wàn)噸;在中殘值、現(xiàn)價(jià)情況下,2020-2030年磷酸鐵鋰電池梯次利用/回收累計(jì)市場(chǎng)空間分別將達(dá)到680/163億元。國(guó)內(nèi)以濕法為主的回收工藝,前驅(qū)體企業(yè)具有技術(shù)同源性。技術(shù)工藝方面,國(guó)外的技術(shù)路線(xiàn)以火法為主,國(guó)內(nèi)主要?jiǎng)恿﹄姵鼗厥掌髽I(yè)主要技術(shù)路線(xiàn)為濕法。由于濕法與干法工藝有較大差異,工藝路徑相似的正極前驅(qū)體企業(yè)具有技術(shù)同源性,在開(kāi)展鋰電回收布局上更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

海外動(dòng)力電池回收模式可作為他山之石。參考?xì)W美發(fā)達(dá)國(guó)家,動(dòng)力電池生產(chǎn)商往往承擔(dān)電池回收的主要責(zé)任,主機(jī)廠和電池租賃公司起到配合回收的作用。依據(jù)責(zé)任主體的不同可以分為以日本為代表的動(dòng)力電池生產(chǎn)商回收模式(包括經(jīng)過(guò)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商、電池租賃公司)、以歐美國(guó)家為代表的行業(yè)聯(lián)盟回收模式(動(dòng)力電池生產(chǎn)商聯(lián)合形成回收聯(lián)盟)以及第三方回收模式。


1、著眼于未來(lái):我們?yōu)槭裁匆厥珍囯姡?/h3>


1.1、電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,動(dòng)力電池退役量龐大


全球新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅速,2020年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量309.52萬(wàn)輛,同比+40.16%,其中純電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量212.61萬(wàn)輛,同比+29.58%,在新冠肺炎疫情的沖擊下逆勢(shì)增長(zhǎng)。我們預(yù)計(jì)2021-25年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量增速有望在30%以上,到2025年銷(xiāo)量將突破1300萬(wàn)輛。

中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)于21世紀(jì)初期興起,自09年“十城千輛”工程啟動(dòng),2013-14年推廣應(yīng)用新能源汽車(chē)并免征購(gòu)置稅,2015年4月財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于2016-2020年新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》,對(duì)新能源汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)給予補(bǔ)助實(shí)行普惠制,財(cái)政補(bǔ)貼成為推動(dòng)中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的主要增長(zhǎng)力量。隨著新能源汽車(chē)購(gòu)置補(bǔ)貼逐步退坡,2017年開(kāi)始推行的“雙積分”政策接力繼續(xù)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我們預(yù)計(jì)我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量未來(lái)5年增長(zhǎng)率穩(wěn)定在30%-40%,到2025年有望超過(guò)600萬(wàn)輛。

在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)帶動(dòng)下,動(dòng)力型鋰離子電池繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。按照正極材料動(dòng)力電池可分為三元電池、磷酸鐵鋰電池及其他電池。目前看,海外以三元電池為主,國(guó)內(nèi)三元電池和磷酸鐵鋰同步發(fā)展。全球動(dòng)力電池年新增裝機(jī)量保持穩(wěn)定增長(zhǎng),我們預(yù)計(jì)2025年裝機(jī)量可達(dá)623GWh;國(guó)內(nèi)裝機(jī)量可達(dá)312GWh。其中三元電池裝機(jī)量達(dá)174.5GWh,磷酸鐵鋰裝機(jī)量達(dá)137.4GWh。


1.2、全球電動(dòng)化趨勢(shì)下,鋰資源約束幾何


在碳中和背景下,電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能市場(chǎng)將快速增長(zhǎng),根據(jù)BNEF在2020年的預(yù)測(cè):

(1)2020-2040年,全球電動(dòng)乘用車(chē)銷(xiāo)售量將從約200余萬(wàn)輛,增加至約5500萬(wàn)輛(約3300GWh,以60kWh/輛計(jì)算),是2020年的27.5倍;

(2)2020-2050年,全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)量將從約20GWh,增至約1700GWh,是2020年的85倍。

如果以電動(dòng)車(chē)8年一個(gè)更換周期計(jì)算累計(jì)量,并假設(shè)儲(chǔ)能裝機(jī)大部分采用鋰電,對(duì)鋰電需求量進(jìn)行測(cè)算,2020-2060年累計(jì)將達(dá)到25TWh,若按1GWh電池對(duì)應(yīng)碳酸鋰需求約600噸,則碳酸鋰需求約為1500萬(wàn)噸。

從世界鋰資源的勘探量來(lái)看,我們并不需要擔(dān)心鋰資源不夠用,但我們依然需要關(guān)注區(qū)域上的資源約束。

(1)資源量較高的是鹽湖中的鋰,如果提純技術(shù)能夠進(jìn)步、生產(chǎn)成本能夠降低,問(wèn)題將能夠較好的解決;

(2)中國(guó)優(yōu)質(zhì)的鋰資源與世界其他地區(qū)相比較少,考慮我國(guó)是鋰電中游產(chǎn)業(yè)鏈以及下游應(yīng)用市場(chǎng)核心,因此需要考慮資源掣肘;

(3)從鋰鹽產(chǎn)能、成本分布和鋰價(jià)趨勢(shì)看,不同資源稟賦、地區(qū)政策導(dǎo)致開(kāi)采難度和投資、成本不同,未來(lái)不同時(shí)間、不同區(qū)域供需有一定的錯(cuò)配,鋰價(jià)格大幅波動(dòng)也再所難免,若鋰價(jià)大幅上漲,將不利于實(shí)現(xiàn)碳中和愿景。

因此,綜合考慮環(huán)保因素、鋰資源區(qū)域約束、鋰價(jià)格因素,對(duì)使用過(guò)的鋰電池進(jìn)行回收也是一項(xiàng)必要的工作。


1.3、動(dòng)力電池梯次利用與材料回收市場(chǎng)空間


1.3.1、動(dòng)力電池報(bào)廢量及梯次利用量空間預(yù)測(cè)


我們對(duì)未來(lái)三元電池的金屬回收市場(chǎng)空間及磷酸鐵鋰電池的梯次利用與回收市場(chǎng)空間設(shè)計(jì)了測(cè)算模型,首先作出如下假設(shè):

(1)三元電池:

1)在循環(huán)充放電過(guò)程中電池容量會(huì)逐漸衰減,當(dāng)衰減至80%以下時(shí),便達(dá)到退役狀態(tài)。通常,動(dòng)力電池的服役年限在5年左右。我們假設(shè)三元電池與磷酸鐵鋰電池的有效壽命均為5年。因此,截至目前,第一批動(dòng)力電池己經(jīng)到達(dá)退役年限,今后將迎來(lái)較為持續(xù)且不斷擴(kuò)大的動(dòng)力電池回收市場(chǎng)。在此假設(shè)下,2014年裝機(jī)的三元(磷酸鐵鋰)電池將在2019年全部拆解回收,2015年裝機(jī)的三元(磷酸鐵鋰)電池將在2020年全部拆解回收,以此類(lèi)推。

2)對(duì)退役三元電池的處理主要采取拆解回收的方式。拆解回收主要是對(duì)正極材料中的鈷、鎳、錳、鋰等金屬材料的回收再利用,而正極材料又分為NCM333、NCM523、NCM622、NCM811等,且不同的技術(shù)路線(xiàn)能量密度不同。隨著三元電池行業(yè)的發(fā)展,高鎳、無(wú)鈷成為主要發(fā)展趨勢(shì),我們對(duì)未來(lái)年份正極材料各金屬占比進(jìn)行假設(shè),并進(jìn)行測(cè)算。

(2)磷酸鐵鋰電池:

1)2017年9月28日,工信部、財(cái)政部、商務(wù)部等五部門(mén)聯(lián)合公布了《乘用車(chē)企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車(chē)積分并行管理辦法》即“雙積分”政策,強(qiáng)調(diào)提高新能源車(chē)電池能量密度。由于磷酸鐵鋰電池能量密度的劣勢(shì),其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力一度下滑。補(bǔ)貼政策退坡后,由于鈷價(jià)的持續(xù)走高,無(wú)鈷電池受到市場(chǎng)青睞,而高鎳三元電池的安全性還有待進(jìn)一步提升,同時(shí)CTP技術(shù)的不斷深化及對(duì)低成本電池的需求提升,磷酸鐵鋰電池重新煥發(fā)生機(jī)。

2)磷酸鐵鋰退役電池宜采用先梯次利用,后拆解回收的處理順序。目前,回收及梯次利用體系尚不健全,鋰元素回收也存在經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題,但我們相信,隨著政策的支持,以及隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)興起以及鋰資源約束,市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)性會(huì)逐步好轉(zhuǎn)。在測(cè)算中,我們對(duì)梯次利用比例進(jìn)行了假設(shè),比例從2019年的5%逐步提高到2030年的80%,而對(duì)沒(méi)進(jìn)入梯次利用體系的磷酸鐵鋰電池做了相對(duì)極端的假設(shè),即假設(shè)其進(jìn)入了拆解及材料回收體系,否則將污染環(huán)境,產(chǎn)生環(huán)境成本。

3)我們假設(shè)提升前的磷酸鐵鋰正極度電質(zhì)量為2.4kg/kWh,提升后變?yōu)?.3kg/kWh,并假設(shè)17-20年市場(chǎng)逐步從低能量密度鐵鋰電池過(guò)渡為高能量密度鐵鋰電池,磷酸鐵鋰電池報(bào)廢前后的能量密度不變。

4)儲(chǔ)能是磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用場(chǎng)景之一,但由于其應(yīng)用周期較長(zhǎng),一般是15-20年以上,故暫時(shí)不考慮儲(chǔ)能市場(chǎng)磷酸鐵鋰電池的報(bào)廢。

5)對(duì)于梯次利用后的磷酸鐵鋰電池,3年后再進(jìn)行拆解回收鋰元素。對(duì)于三元電池,我們估算:2019年預(yù)計(jì)可回收三元正極0.13萬(wàn)噸,隨后逐年遞增至2030年的29.25萬(wàn)噸。

根據(jù)各類(lèi)型三元正極測(cè)算金屬回收量,加總得到三元電池總的各金屬回收量:

1)NCM333:隨著2014年安裝的NCM333三元電池于2019年開(kāi)始退役,2019到2022年NCM333回收量逐步增加,2022年達(dá)峰值1.28萬(wàn)噸,隨后由于NCM333的退出而逐步減少,至2026年回收量歸零;

2)NCM523:2016年開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)的NCM523于2021年開(kāi)始報(bào)廢回收,隨后回收量于23-28年穩(wěn)定在4-6萬(wàn)噸之間,預(yù)計(jì)2030年上漲至10.78萬(wàn)噸;

3)NCM622:2017年流入市場(chǎng)的NCM622于2022年開(kāi)始報(bào)廢回收,回收量小幅上漲,直到28年上漲幅度增加,預(yù)計(jì)2030年可回收6.03萬(wàn)噸;

4)NCM811:2018年流入市場(chǎng)的NCM811于2023年開(kāi)始報(bào)廢回收,預(yù)計(jì)2030年可增長(zhǎng)至12.44萬(wàn)噸。

預(yù)計(jì)2030年可回收鋰2.09萬(wàn)噸,鎳11.47萬(wàn)噸,鈷2.80萬(wàn)噸,錳3.23萬(wàn)噸。

對(duì)于磷酸鐵鋰電池,我們預(yù)測(cè):

1)2030年,報(bào)廢鐵鋰電池將達(dá)到31.33萬(wàn)噸;

2)隨著梯次利用逐年上升,預(yù)計(jì)2030年可梯次利用的鐵鋰電池達(dá)109.93GWh,共25.06萬(wàn)噸;其余6.27萬(wàn)噸進(jìn)行拆解回收,可回收鋰元素0.28萬(wàn)噸;

3)2027年梯次利用的磷酸鐵鋰電池將在2030年達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),此時(shí)拆解回收8.604萬(wàn)噸,可回收鋰元素0.379萬(wàn)噸。二者總計(jì)可以回收鋰元素0.65萬(wàn)噸。

1.3.2、動(dòng)力電池報(bào)廢及梯次利用市場(chǎng)空間敏感性預(yù)測(cè)

由于金屬價(jià)格變動(dòng)對(duì)動(dòng)力電池回收和梯次利用經(jīng)濟(jì)性、市場(chǎng)釋放和產(chǎn)值空間有著巨大影響,我們對(duì)未來(lái)三元電池的金屬回收市場(chǎng)空間及鐵鋰電池的回收與梯次利用市場(chǎng)空間設(shè)計(jì)了價(jià)格敏感性分析,并作出如下假設(shè):

1)進(jìn)行敏感性分析時(shí),我們?cè)诟淖兘饘偈袌?chǎng)價(jià)格的同時(shí),三元電池正極材料占比與磷酸鐵鋰電池梯次回收比例不變。

2)我們假設(shè)磷酸鐵鋰電池的每瓦時(shí)價(jià)格從2014年的2.17元/Wh降低至2025年的0.55元/Wh,其中21-25年降低速度逐漸減慢。梯次利用的殘值價(jià)格分為高(40%)、中(30%)、低(20%)三檔分別進(jìn)行殘值折算。

在金屬處于高價(jià)時(shí),到2030年三元電池鋰/鎳/鈷/錳回收市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)195.82/176.63/186.13/6.40億元。在金屬處于現(xiàn)價(jià)時(shí),2030年三元電池鋰/鎳/鈷/錳回收市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)103.67/154.24/85.80/5.29億元。在金屬處于低價(jià)時(shí),2030年三元電池鋰/鎳/鈷/錳回收市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)81.68/73.65/54.41/3.00億元。2020-2030年三元電池累計(jì)回收空間在現(xiàn)價(jià)情況下將達(dá)到1305億元。

在高殘值下,2030年鐵鋰電池梯次利用市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)241.24億元,中殘值時(shí)預(yù)計(jì)180.93億元,低殘值時(shí)預(yù)計(jì)120.62億元。中殘值情況下,2020-2030年鐵鋰電池梯次利用累計(jì)市場(chǎng)空間將達(dá)到680億元。

在鋰金屬處于高價(jià)時(shí),2030年磷酸鐵鋰電池鋰元素回收市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)61.17億元,現(xiàn)價(jià)時(shí)預(yù)計(jì)32.38億元,低價(jià)時(shí)預(yù)計(jì)25.52億元。2020-2030年磷酸鐵鋰電池鋰?yán)塾?jì)回收市場(chǎng)空間在現(xiàn)價(jià)情況下將達(dá)到163億元。


2、聚焦產(chǎn)業(yè)鏈:應(yīng)當(dāng)如何回收動(dòng)力電池?


2.1、政策正在完善,標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格是核心掣肘


2016年12月,工信部發(fā)布《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(征求意見(jiàn)稿),明確了汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)動(dòng)力蓄電池回收利用主體責(zé)任。生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度(EPR)是指將生產(chǎn)者的責(zé)任延伸到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期,特別是產(chǎn)品消費(fèi)后的回收處理與再生利用階段,要求生產(chǎn)者在產(chǎn)品全生命周期擔(dān)責(zé),把生產(chǎn)和回收串聯(lián)起來(lái),提升回收利用率。

2018年7月,工信部、科技部等七部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作的通知》,決定在京津冀地區(qū)、山西、上海、江蘇、浙江、安徽、廣東等17個(gè)地區(qū)及中國(guó)鐵塔開(kāi)展新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作,并確定各試點(diǎn)地區(qū)相應(yīng)的目標(biāo)任務(wù),這有助于建立相對(duì)集中、跨區(qū)聯(lián)動(dòng)的回收體系。隨著相關(guān)政策的陸續(xù)出臺(tái),動(dòng)力電池回收體系也將加速完善。動(dòng)力電池回收試點(diǎn)工作的開(kāi)展,標(biāo)志著我國(guó)動(dòng)力電池回收進(jìn)入大規(guī)模實(shí)施階段。

2020年7月,工信部發(fā)布《2020年工作節(jié)能與綜合利用工作要點(diǎn)》,要求推動(dòng)新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用體系建設(shè);深入開(kāi)展試點(diǎn)工作,加快探索推廣技術(shù)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、環(huán)境友好的回收利用市場(chǎng)化模式,培育一批動(dòng)力蓄電池回收利用骨干企業(yè);研究制定《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池梯次利用管理辦法》,建立梯次利用產(chǎn)品評(píng)價(jià)機(jī)制;依托“新能源汽車(chē)國(guó)家監(jiān)測(cè)與動(dòng)力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺(tái)”,健全法規(guī),督促企業(yè)加快履行溯源和回收責(zé)任。動(dòng)力電池回收體系的評(píng)價(jià)機(jī)制及法律法規(guī)的完善,標(biāo)志著我國(guó)動(dòng)力電池回收體系框架正在日趨成熟。

雖然頂層設(shè)計(jì)逐步在完善,但目前動(dòng)力電池回收受到以下三個(gè)問(wèn)題的掣肘,使政策開(kāi)展較為困難:

1.電池殘值量的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)難以估計(jì):動(dòng)力電池在循環(huán)充放電過(guò)程中電池容量會(huì)逐漸衰減,當(dāng)衰減至80%以下時(shí),便達(dá)到退役狀態(tài)。而目前對(duì)于動(dòng)力電池的健康度SOH(State-of-health)有很多種定義,包括根據(jù)容量衰減定義、根據(jù)剩余放電量定義剩余循環(huán)次數(shù)定義以及根據(jù)內(nèi)阻定義。因此政策制定者對(duì)于動(dòng)力電池殘值剩余量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)存在一定困難。

2.金屬價(jià)格波動(dòng)影響材料回收經(jīng)濟(jì)性:金屬價(jià)格的波動(dòng)會(huì)最終決定動(dòng)力電池回收市場(chǎng)的盈虧,而金屬價(jià)格又是受資源供給、技術(shù)進(jìn)步、下游市場(chǎng)綜合因素所影響,存在技術(shù)周期、產(chǎn)能周期,故金屬價(jià)格是動(dòng)力電池回收的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的決定性要素,既影響動(dòng)力電池的商業(yè)模式,也影響政策制定和執(zhí)行的有效性。

3.梯次利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):對(duì)于磷酸鐵鋰電池一個(gè)重要的回收方式就是梯次利用,梯次利用方式、安全性等因素困擾著標(biāo)準(zhǔn)制定,標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高會(huì)造成梯次利用市場(chǎng)的萎縮,標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低又不利于梯次利用市場(chǎng)長(zhǎng)期發(fā)展。

因此,這些問(wèn)題都需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)、不斷反饋,進(jìn)一步完善政策標(biāo)準(zhǔn)、以及商業(yè)模式。


2.2、動(dòng)力電池回收渠道與再生利用方法論


動(dòng)力電池的回收過(guò)程中有不同的參與主體和回收路徑,這主要是由于不同動(dòng)力電池間存在銷(xiāo)售方式、使用形式、所有權(quán)歸屬的不同。目前在我國(guó),動(dòng)力電池的回收渠道主要有小型回收公司、專(zhuān)業(yè)回收公司、政府回收中心。近年來(lái),為規(guī)范動(dòng)力電池回收市場(chǎng),我國(guó)相繼出臺(tái)了動(dòng)力電池拆解回收相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):

參考?xì)W美發(fā)達(dá)國(guó)家的電池回收路徑,動(dòng)力電池生產(chǎn)商往往承擔(dān)電池回收的主要責(zé)任,而參與主體中的電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)商和電池租賃公司起到配合動(dòng)力電池生產(chǎn)商回收的作用。根據(jù)動(dòng)力電池從消費(fèi)者回收至動(dòng)力電池生產(chǎn)商的路徑經(jīng)過(guò)的參與主體差異,理論上可分為三種回收路線(xiàn)。

第一種回收路徑為廢舊動(dòng)力電池通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商回收;第二種回收路徑為通過(guò)電池租賃公司回收,廢舊動(dòng)力電池經(jīng)過(guò)上述兩種回收路徑最終流向動(dòng)力電池生產(chǎn)商(部分生產(chǎn)商也可以聯(lián)合形成生產(chǎn)商聯(lián)盟)進(jìn)行回收處理;第三種回收路徑最終流向?yàn)榈谌交厥展净厥仗幚?,但是第三方回收公司需要依靠自主建立的?dòng)力電池的回收網(wǎng)點(diǎn)。

具體的,根據(jù)上述三種回收路線(xiàn),參考逆向物流理論,可以建立不同的動(dòng)力電池回收路徑模式。分別是以日本為代表的動(dòng)力電池生產(chǎn)商回收模式(包括經(jīng)過(guò)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商、電池租賃公司)、以歐美國(guó)家為代表的行業(yè)聯(lián)盟回收模式(動(dòng)力電池生產(chǎn)商聯(lián)合形成回收聯(lián)盟)以及第三方回收模式。對(duì)于不同的公司類(lèi)型,由于公司現(xiàn)狀的區(qū)別,需要根據(jù)實(shí)際情況,選擇不同的回收路徑模式使得利益最大化。


2.2.1、磷酸鐵鋰電池的梯次利用和金屬回收


磷酸鐵鋰電池回收后兩大利用途徑:梯次利用與拆解回收,這兩個(gè)途徑并不是排斥關(guān)系,而是互補(bǔ)關(guān)系。廢舊電池梯次利用是指動(dòng)力電池在達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命時(shí),通過(guò)修復(fù)、改裝或再制造等方法使其能夠在合適的工作位置繼續(xù)使用的過(guò)程,而這個(gè)過(guò)程一般是同級(jí)或降級(jí)的應(yīng)用形式。

廢舊電池的拆解回收則主要指通過(guò)化學(xué)、物理或生物手段拆解廢舊電池并回收其中的可利用資源。2017年2月,國(guó)家出臺(tái)的《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》提到,鼓勵(lì)電池生產(chǎn)企業(yè)與綜合利用企業(yè)合作,在保證安全可控前提下,按照先梯次利用后再生利用原則,對(duì)廢舊動(dòng)力蓄電池開(kāi)展多層次、多用途的合理利用。

廢舊磷酸鐵鋰動(dòng)力電池回收后先梯次利用,后拆解回收,將最大化電池的退役后價(jià)值。動(dòng)力電池的性能會(huì)隨使用次數(shù)的增加而衰減,但當(dāng)動(dòng)力電池不能達(dá)到電動(dòng)汽車(chē)的使用標(biāo)準(zhǔn)而退役時(shí),其性能(電池容量)往往只下降到原性能的80%。在電池性能仍維持在80%-20%時(shí),退役的動(dòng)力電池可以經(jīng)過(guò)相關(guān)的檢測(cè)評(píng)價(jià)依次用于低功率電動(dòng)車(chē)、電網(wǎng)儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能領(lǐng)域。而當(dāng)電池性能下降至20%時(shí),可以對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢處理。

現(xiàn)行條件下,退役動(dòng)力電池梯次利用在技術(shù)、市場(chǎng)上仍然存在較大的難度。

(1)技術(shù)角度看,動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同、儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)﹄姵氐臏囟刃阅芤蟾撸糠滞艘鄣膭?dòng)力電池可能達(dá)不到儲(chǔ)能電池的使用要求、基于容量衰減機(jī)理分析建立電池壽命預(yù)測(cè)模型還不完善,造成梯度利用退役動(dòng)力電池在評(píng)價(jià)檢測(cè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)困難。

(2)市場(chǎng)角度看,建立梯次利用逆向物流系統(tǒng)較為復(fù)雜,中間涉及的環(huán)節(jié)較多,比直接的物理、化學(xué)、生物拆解回收復(fù)雜、消費(fèi)者心理上對(duì)梯次利用電芯的市場(chǎng)接受度較低。

相較于梯次利用,退役動(dòng)力電池拆解回收在技術(shù)上則相對(duì)成熟。廢舊的動(dòng)力電池處理技術(shù)可以分為物理法、生物法及化學(xué)法;物理方法包括破碎浮選法和機(jī)械研磨法,但其分離效率極低,有價(jià)金屬回收一般還需要后續(xù)的處理流程;生物法利用微生物分解代謝,實(shí)現(xiàn)金屬離子的選擇性浸出與回收,但是生物法基本還停留在實(shí)驗(yàn)室研究側(cè)層面,離大規(guī)模應(yīng)用有一定距離。

拆解回收的主流方法基本上屬于化學(xué)法,包括三種處理工藝,火法處理、濕法處理、電極修復(fù)再生?;鸱ㄌ幚硎且环N比較初級(jí)的廢物處理方法,主要原理是將電池拆解或破碎后高溫焚燒使電池內(nèi)的有機(jī)物氧化分解,電極材料和包裝材料中的金屬元素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的金屬氧化物,然后再進(jìn)行分離回收。濕法處理工藝的相關(guān)研究開(kāi)展較多,主要原理是利用酸液和堿液將電極材料溶解,然后在液相中實(shí)現(xiàn)各元素的分離和提純。電極修復(fù)再生工藝是近些年興起的處理工藝,將廢舊鋰離子電池中的電極材料拆解分離,使用電化學(xué)或物理化學(xué)等方法處理,恢復(fù)其受損的結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能,使得材料可以再次用于使用場(chǎng)合或作為制備新的電極材料的前驅(qū)體。


2.2.2、三元電池正極材料回收與再生


目前,三元正極材料回收與再生的技術(shù)路線(xiàn)主要分以下兩種形式:

(1)物理修復(fù)再生,對(duì)只是失去活性鋰元素的三元正極材料,直接添加鋰元素并通過(guò)高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行修復(fù)再生;對(duì)于嚴(yán)重容量衰減、表面晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的正極材料,進(jìn)行水熱處理和短暫的高溫?zé)Y(jié)再生;

(2)冶金法回收,主要有火法、濕法、生物浸出法三種方式。其中火法耗能高,會(huì)產(chǎn)生有價(jià)成分損失,且產(chǎn)生有毒有害氣體;生物浸出法處理效果差,周期較長(zhǎng),且菌群培養(yǎng)困難;相比之下,濕法具有效率高、運(yùn)行可靠、能耗低、不產(chǎn)生有毒有害氣體等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用更普遍。


2.3、他山之石,海外動(dòng)力電池回收模式


2.3.1、美國(guó):健全的電池回收法律與回收知識(shí)普及


美國(guó)廢舊電池的回收法律健全,其相關(guān)法律的體系涉及聯(lián)邦、州和地方各級(jí)。三個(gè)層次的法律互相補(bǔ)充、互相規(guī)范,從而使得美國(guó)的電池回收法律體系完善、全面、具體。

在聯(lián)邦政府層級(jí),政府通過(guò)頒發(fā)許可證用于監(jiān)管電池制造商和廢電池回收公司。

在州層級(jí),大多數(shù)州已經(jīng)采納了由美國(guó)國(guó)際電池理事會(huì)(BCI)提出的電池回收法規(guī),通過(guò)參與廢舊電池回收的價(jià)格機(jī)制來(lái)指導(dǎo)零售商和消費(fèi)者。例如,《紐約州可充電電池法》和《加州可充電電池回收法案》要求可充電電池零售商回收消費(fèi)者的一次性可充電電池而不收取任何費(fèi)用。

在地方層級(jí),美國(guó)大多數(shù)城市已經(jīng)制定了電力電池回收法規(guī),以減輕廢舊電池的環(huán)境危害。美國(guó)國(guó)際電池理事會(huì)頒布了《電池產(chǎn)品管理法》,該法案創(chuàng)建了一個(gè)電池回收押金制度來(lái)鼓勵(lì)消費(fèi)者收集和交還用過(guò)的電池。

美國(guó)廢舊電池的回收知識(shí)普及機(jī)構(gòu)眾多,國(guó)民回收意識(shí)普遍較強(qiáng)。以美國(guó)國(guó)家國(guó)際電池理事會(huì)為例(BCI)為例,作為一個(gè)權(quán)威的電池回收第三方組織,該組織不僅統(tǒng)籌各州的電池回收,并且具體細(xì)化到了電池回收的分類(lèi)流程、規(guī)范等知識(shí)的普及。BCI在其官網(wǎng)有大量的文件與圖片用于指導(dǎo)個(gè)人、企業(yè)的電池回收,并且,由于鉛酸電池和鋰電池的回收處理方式不同,BCI的流程指導(dǎo)甚至包括了指導(dǎo)回收電池中個(gè)人、企業(yè)對(duì)于鉛酸電池和鋰電池的區(qū)分。


2.3.2、歐盟:生產(chǎn)者責(zé)任制度+聯(lián)盟體系


歐盟是最早關(guān)注電池回收并采取措施的地區(qū)。1991年推出《含有某些危險(xiǎn)物質(zhì)的電池與蓄電池指令》,規(guī)定了這些電池需要單獨(dú)回收。歐盟在3C電池,鉛酸電池的回收方面起步較早,積累了很多相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。2006年出臺(tái)廢舊電池處理和回收政策(2006/66/EC),形成由動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)來(lái)承擔(dān)回收主體的配套體系(生產(chǎn)者責(zé)任延伸制)。其中德國(guó),生產(chǎn)者責(zé)任意識(shí)與回收分工明確是源動(dòng)力,對(duì)于動(dòng)力電池回收的重視,使得德國(guó)在電池回收的法律制度、責(zé)任分工、技術(shù)路線(xiàn)等方面都取得了顯著的成就。

責(zé)任、義務(wù)、法律三者之間的互相融合貫穿,是德國(guó)完整的動(dòng)力電池回收系統(tǒng)的基礎(chǔ)。德國(guó)政府根據(jù)《廢物框架指令》(Directive2008/98/EC)、《電池回收指令》(Directive2006/66/EC)、《報(bào)廢汽車(chē)指令》(Directive2000/53/EC)等指令,頒布了《回收法》、《電池回收法》、《報(bào)廢汽車(chē)回收法》等一系列相關(guān)回收法律。

在相關(guān)法律框架的約束下,德國(guó)的廢舊電池回收系統(tǒng)具有明確的分工。產(chǎn)業(yè)鏈中的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和回收者都有相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)。電池生產(chǎn)商生產(chǎn)或進(jìn)口電池需要在政府進(jìn)行登記,下游經(jīng)銷(xiāo)商需要負(fù)責(zé)構(gòu)建電池回收網(wǎng)絡(luò),用戶(hù)同樣有義務(wù)將廢舊電池交還相應(yīng)的回收機(jī)構(gòu)。

此外,德國(guó)在動(dòng)力回收非常強(qiáng)調(diào)“生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度”。例如,大眾、寶馬等新能源汽車(chē)制造商積極回收廢舊電池。其中,寶馬致力于通過(guò)建立產(chǎn)業(yè)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池價(jià)值鏈,在這一價(jià)值鏈中,從電池生產(chǎn)的原材料、電池研發(fā)、電池生產(chǎn)、電池裝機(jī),至電池回收利用得到有價(jià)值的電池生產(chǎn)原材料,形成了閉環(huán),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的價(jià)值最大化。

同時(shí),BMW也與優(yōu)美科、Vattenfall、Bosch、NextEra等進(jìn)行合作,致力于探討退役動(dòng)力電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的梯次利用。寶馬已經(jīng)成功地利用寶馬i3和MINIE原型車(chē)的廢舊動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電網(wǎng)穩(wěn)定。其位于寶馬集團(tuán)萊比錫工廠的能量?jī)?chǔ)存場(chǎng)共儲(chǔ)存了700節(jié)寶馬i3電池,展示了在汽車(chē)電池使用壽命結(jié)束時(shí),可以通過(guò)給電池第二次使用壽命(作為可持續(xù)能源模式的一部分)來(lái)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)。


2.3.3、日本:“未雨綢繆”發(fā)展下的動(dòng)力電池回收模式


受原材料短缺的影響,日本在廢舊電池回收方面處于全球領(lǐng)先地位。日本的電池回收體系構(gòu)建時(shí)間較早,在1994年時(shí),日本已經(jīng)開(kāi)始推行電池回收計(jì)劃,并建立了“電池生產(chǎn)-銷(xiāo)售-回收”的回收體系。發(fā)展至今,日本已經(jīng)建立了主要由電池企業(yè)主導(dǎo)構(gòu)建,以“逆向物流”為思路的回收渠道。該回收渠道由電池生產(chǎn)商利用零售商家、汽車(chē)銷(xiāo)售商和加油站等的服務(wù)網(wǎng)絡(luò),免費(fèi)從消費(fèi)者那里回收廢舊電池,再交給專(zhuān)業(yè)的電池回收利用公司進(jìn)行處理。

為了規(guī)范廢舊電池回收行業(yè)的發(fā)展,日本從基本法、綜合法、特別法三個(gè)層面出臺(tái)了相應(yīng)的法律法規(guī),并且鼓勵(lì)汽車(chē)制造商關(guān)注與汽車(chē)電池回收技術(shù)相關(guān)的資源回收研究。豐田、日產(chǎn)和三菱等汽車(chē)制造商都積極投資于電池回收的研究和開(kāi)發(fā)以響應(yīng)日本政府的“新能源汽車(chē)制造商有義務(wù)對(duì)廢舊電池進(jìn)行回收處理”理念。

同時(shí),日本頻繁的自然災(zāi)害促使了應(yīng)急電源的使用,促進(jìn)了退役動(dòng)力電池在該領(lǐng)域上的梯次利用。除了傳統(tǒng)的汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)投身于梯次利用,日本涌現(xiàn)了一批以“4REnergy”為代表的致力于退役電池梯次利用(特別是在應(yīng)急電源、儲(chǔ)能等方面)的公司,該類(lèi)型公司遵從著較好的回收理念,比如4R公司提出的“再利用、再轉(zhuǎn)售、再制造、再循環(huán)”的回收理念,有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

在梯次利用方面,日本4R公司在住宅用途上將高容量退役動(dòng)力電池與太陽(yáng)能電池板組合進(jìn)行能源儲(chǔ)藏的技術(shù)發(fā)展快速,從而給退役電池在住宅停電時(shí)作為備用能源、房屋節(jié)能等功能上樹(shù)立了梯次利用的范本。另外,4R株式會(huì)社對(duì)于不同電池容量的退役動(dòng)力電池梯次利用領(lǐng)域進(jìn)行劃分,其中10-24KWh、100KWh是當(dāng)前4R公司發(fā)展的重點(diǎn)。


2.3.4、韓國(guó):新能源車(chē)快速起量,回收模式發(fā)展正當(dāng)時(shí)


韓國(guó)新能源汽車(chē)快速起量,配套的充電樁等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,其相應(yīng)的電池回收也將在近年迎來(lái)加速增長(zhǎng),但是,韓國(guó)的動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)仍不健全,亟待發(fā)展。

根據(jù)韓國(guó)的《清潔空氣保護(hù)條例》,所有購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)并獲得補(bǔ)貼的消費(fèi)者必須向地方政府歸還電動(dòng)汽車(chē)的電池,但是,對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)報(bào)廢電池的回收在韓國(guó)仍然沒(méi)有具體的規(guī)定。因此,在韓國(guó),有必要制定計(jì)劃,使得電動(dòng)汽車(chē)報(bào)廢電池回收的儲(chǔ)存區(qū)域的規(guī)范、運(yùn)輸和回收標(biāo)準(zhǔn)有法律可以依據(jù)。

有鑒于此,有韓國(guó)學(xué)者也提出基于EPR制度的適用于韓國(guó)可行的動(dòng)力電池回收體系,在該回收體系中,電池生產(chǎn)者成立生產(chǎn)者責(zé)任組織以統(tǒng)籌安排回收動(dòng)力電池的相關(guān)費(fèi)用,并且政府通過(guò)補(bǔ)助金形式促進(jìn)消費(fèi)者將電池轉(zhuǎn)交給政府指定回收中心,材料企業(yè)通過(guò)拆解回收獲得金屬并流轉(zhuǎn)回生產(chǎn)商或進(jìn)口商,從而形成電池回收的良好循環(huán)。值得注意的是,在韓國(guó)的動(dòng)力電池回收體系建立中,也有中國(guó)公司的身影,例如,格林美在2019年10月與韓國(guó)浦項(xiàng)市政府、ECOPRO,就新能源汽車(chē)電池梯次利用及循環(huán)再生項(xiàng)目推進(jìn),簽署諒解備忘錄。


2.3.5、海外公司電池回收技術(shù)路線(xiàn)


相較于國(guó)內(nèi),國(guó)外的技術(shù)路線(xiàn)以火法為主。以?xún)?yōu)美科為例,優(yōu)美科利用高溫冶金法將動(dòng)力電池直接高溫還原,電池外殼、負(fù)極材料、塑料隔膜等部分分別提供還原劑和能量,最終金屬以合金的方式回收,并且在回收過(guò)程中對(duì)氣體進(jìn)行凈化。高溫還原的金屬合金將經(jīng)過(guò)酸浸后經(jīng)萃取得到金屬鹽,并通過(guò)高溫還原回收金屬單質(zhì)。


3、國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)鏈全梳理


3.1、國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池回收“素描”:“分羹者”眾多


由于動(dòng)力電池回收市場(chǎng)的潛在價(jià)值和其回收的社會(huì)必要性與需求,眾多類(lèi)型企業(yè)在動(dòng)力電池回收的產(chǎn)業(yè)布局中都有所行動(dòng)。這其中,梯次利用對(duì)于退役動(dòng)力電池可以更好的發(fā)揮其余熱,一直是相關(guān)的企業(yè)布局較頻繁的領(lǐng)域。

經(jīng)過(guò)相關(guān)企業(yè)前期的嘗試以及代表企業(yè)(如中國(guó)鐵塔等)“篳路藍(lán)縷”,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池回收商業(yè)化正逐漸走向規(guī)模化發(fā)展。作為退役電池梯次利用領(lǐng)域最大的用戶(hù)單位,中國(guó)鐵塔規(guī)劃繼續(xù)擴(kuò)大梯次利用電池的使用規(guī)模,并且停止采購(gòu)鉛酸電池,以梯次利用鋰電池作為替代。

同時(shí),參與動(dòng)力電池回收的企業(yè)類(lèi)型逐漸多元化,這也漸漸成為未來(lái)趨勢(shì)。布局動(dòng)力電池回收市場(chǎng)的企業(yè)包括了電池生產(chǎn)鏈上的大部分企業(yè)類(lèi)型,如電池用戶(hù)單位、電池生產(chǎn)企業(yè)、材料企業(yè)、儲(chǔ)能企業(yè)、設(shè)備制造商、車(chē)企等。

國(guó)內(nèi)主要的動(dòng)力電池回收企業(yè)共有12家,主要技術(shù)路線(xiàn)為濕法。其中北京賽德美以磷酸鐵鋰修復(fù)再生為技術(shù)路線(xiàn),衢州華友、哈爾濱巴特瑞、山東威能生產(chǎn)電池原材料,其余均為三元材料的生產(chǎn)。以荊門(mén)格林美為例,回收得到的動(dòng)力電池經(jīng)放電、拆解、破碎及分選等預(yù)處理步驟后,經(jīng)過(guò)硫酸進(jìn)行浸出,其濾渣進(jìn)行無(wú)害化處理。濾液經(jīng)過(guò)中和除去Fe、Al等雜質(zhì)離子,再經(jīng)萃取得到Mn、Cu、Zn硫酸鹽,再經(jīng)電沉積得到Cu和Zn。利用化學(xué)沉淀分離Ni鹽Co鹽,并經(jīng)過(guò)酸浸,最后氫還原得到金屬單質(zhì)。


3.2、互利共贏:電池產(chǎn)業(yè)鏈間回收業(yè)務(wù)合作逐漸加強(qiáng)


電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作是未來(lái)必然趨勢(shì),這是動(dòng)力電池回收過(guò)程的復(fù)雜性所決定的。

(1)責(zé)任角度:無(wú)論是生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度的建立還是環(huán)保成本內(nèi)部化的必然要求,位于消費(fèi)終端的車(chē)企對(duì)所銷(xiāo)售的電動(dòng)車(chē)有義務(wù)開(kāi)展相關(guān)工作,也是最直接與消費(fèi)者對(duì)接的環(huán)節(jié),其優(yōu)勢(shì)在渠道,但其劣勢(shì)在于再利用和材料制造能力。因此,車(chē)企與電池企業(yè)的合作是重要趨勢(shì)。

(2)方法角度:低速車(chē)、家用儲(chǔ)能等是梯次利用重要去向,而三元前軀體、正極制備則是其材料回收后的重要去向,因此,回收企業(yè)與下游應(yīng)用企業(yè)的合作也是重要趨勢(shì)。

(3)經(jīng)濟(jì)性角度:經(jīng)濟(jì)性是推動(dòng)回收利用市場(chǎng)興起的核心要素,此前電池企業(yè)因資源約束和上游價(jià)格問(wèn)題,通常采用向上游縱向拓展手段,而鋰電回收市場(chǎng)發(fā)展起來(lái)后,可以起到降本作用,因此材料制造企業(yè)、電池企業(yè)均有動(dòng)力進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)的拓展。

目前,我國(guó)電池產(chǎn)業(yè)鏈間的合作已在許多龍頭企業(yè)中有所展現(xiàn)。從開(kāi)始的動(dòng)力電池企業(yè)、材料企業(yè)、相關(guān)再生利用企業(yè)合作,越來(lái)越多的車(chē)企也將隨著梯次利用市場(chǎng)的打開(kāi)而參與“合作聯(lián)盟”的模式。


3.3、“降本”與“閉環(huán)”為商業(yè)模式的源動(dòng)力


根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的商業(yè)模式主導(dǎo)企業(yè)性質(zhì)的不同,我國(guó)動(dòng)力電池回收市場(chǎng)催生出了:動(dòng)力電池企業(yè)回收商業(yè)模式、鋰電材料企業(yè)回收商業(yè)模式、梯次利用商業(yè)模式。

(1)動(dòng)力電池企業(yè)回收商業(yè)模式以動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo),卡位“回收處理”,提高原料的上游議價(jià)能力,降低電池生產(chǎn)成本,成為該類(lèi)商業(yè)模式的源動(dòng)力。國(guó)內(nèi)代表性的企業(yè)有寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科等。另一方面,從生產(chǎn)責(zé)任延伸制度的要求看,動(dòng)力電池生產(chǎn)商往往肩負(fù)著動(dòng)力電池回收的責(zé)任。目前,隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)潛力的進(jìn)一步擴(kuò)大,各大動(dòng)力電池企業(yè)紛紛以建立戰(zhàn)略聯(lián)盟、參股等形式與材料企業(yè)、第三方回收機(jī)構(gòu)合作,布局電池回收業(yè)務(wù)。

例如,寧德時(shí)代巧妙繞過(guò)布局原材料開(kāi)采行業(yè),通過(guò)布局回收業(yè)務(wù),一定程度上提升了自身電池的降本空間。

寧德時(shí)代在2013和2015年分別增持邦普循環(huán),持有邦普69.02%的股份,之后于2019年9月,又與邦普循環(huán)合資36億元設(shè)立了寧波邦普時(shí)代新能源有限公司,標(biāo)志著寧德時(shí)代在上游正極材料方面的布局進(jìn)一步擴(kuò)大。

寧德時(shí)代控股子公司邦普循環(huán)早在2008年就創(chuàng)造性地提出“上下游”回收結(jié)合的概念,在政府引導(dǎo)下首創(chuàng)了中國(guó)廢舊電池回收體系。目前,邦普已在全國(guó)范圍內(nèi)設(shè)置15個(gè)回收網(wǎng)點(diǎn),這些網(wǎng)點(diǎn)直接對(duì)接車(chē)企銷(xiāo)售售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò),從而可以部分解決車(chē)企回收網(wǎng)點(diǎn)的短板。在資源回收技術(shù)上,邦普對(duì)廢鋰電池進(jìn)行破碎、熱解、粉碎及反復(fù)篩分磁選等全自動(dòng)化預(yù)處理后得到含鎳、鈷的精料,然后經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)除雜等工藝生成特定形狀的三元材料前驅(qū)體(鎳氫錳氫氧化物)。三元前驅(qū)體和碳酸鋰作為反應(yīng)物,在氧氣氛圍中按照設(shè)定的溫度程序進(jìn)行燒結(jié),即得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

(2)鋰電材料企業(yè)回收商業(yè)模式以鋰電材料企業(yè)為主導(dǎo),通過(guò)回收廢棄電池中的關(guān)鍵金屬資源,從而形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)與降本空間,成為該類(lèi)商業(yè)模式發(fā)展的源動(dòng)力。其中,三元前驅(qū)體企業(yè)紛紛布局鋰電回收領(lǐng)域,光華科技、格林美、湖南邦普、華友鈷業(yè)、贛州豪鵬(廈門(mén)鎢業(yè)控股)入選第一批《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》。另外,中偉股份、贛鋒鋰業(yè)、廣東佳納、金馳能源等也具備了鋰電回收的能力。

1)華友鈷業(yè)在加碼上游資源布局、購(gòu)買(mǎi)礦產(chǎn)資源的同時(shí),布局其下游的回收產(chǎn)業(yè),可以潛在地拓寬其在鈷資源領(lǐng)域原料供應(yīng)的渠道,保證資源供應(yīng)穩(wěn)定與成本穩(wěn)定。

“華友鈷業(yè)”擁有全資子公司——“浙江華友循環(huán)科技有限公司”。華友循環(huán)在2018年被浙江省經(jīng)信委舉薦為省新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作牽頭單位,主要任務(wù)為回收拆解網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)、環(huán)保拆解線(xiàn)研發(fā)等。華友循環(huán)2018年投產(chǎn)的再生利用專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn),已實(shí)現(xiàn)年處理退役動(dòng)力蓄電池64680噸,每年可綜合回收鈷5783噸(金屬量)、鎳9432噸(金屬量)、鋰2050噸(金屬量)以及錳、銅箔、鋁箔等有價(jià)元素。

2)格林美公司通過(guò)整合資源、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)間合作,積累了動(dòng)力電池再生產(chǎn)業(yè)上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)。

格林美按照“電池回收—原料再造—材料再造—電池包再造—新能源汽車(chē)服務(wù)”的新能源全生命周期價(jià)值鏈開(kāi)展業(yè)務(wù)布局。公司聯(lián)合北汽、比亞迪、三星等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè),開(kāi)啟汽車(chē)廠牽頭、電池廠參與、回收企業(yè)承辦的社會(huì)責(zé)任大循環(huán)體系,實(shí)現(xiàn)全生命周期價(jià)值鏈模式的落地實(shí)施。同時(shí),公司先后與160多家車(chē)企、電池企業(yè)簽訂了車(chē)用電池回收處理協(xié)議。

(3)梯次利用商業(yè)模式的代表企業(yè)為中國(guó)鐵塔。作為第三方企業(yè),其主業(yè)并非電池以及電池回收業(yè)務(wù),但是其主營(yíng)業(yè)務(wù)類(lèi)型與動(dòng)力電池回收的梯次利用有比較好的契合點(diǎn),例如,中國(guó)鐵塔既是退役電池的消費(fèi)者,也是退役電池的回收者,根據(jù)中國(guó)鐵塔經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出了三種梯次利用鋰電池的方式,分別為重新組裝、直接組合電池模組與整包使用。

中國(guó)鐵塔的商業(yè)回收模式關(guān)鍵在于與車(chē)企、動(dòng)力電池企業(yè)合作,從而共建共享回收網(wǎng)絡(luò)。目前,中國(guó)鐵塔與一汽、東風(fēng)、江淮、比亞迪、蔚來(lái)等眾多新能源車(chē)企簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議,這些合作協(xié)議主要服務(wù)于新能源汽車(chē)退役電池的回收利用。同時(shí),中國(guó)鐵塔也積極與動(dòng)力電池企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作,2018年1月,中國(guó)鐵塔與國(guó)軒高科簽訂動(dòng)力電池梯級(jí)再生利用戰(zhàn)略合作協(xié)議,國(guó)軒高科與中國(guó)鐵塔成為戰(zhàn)略合作伙伴,協(xié)力推動(dòng)梯級(jí)動(dòng)力電池在通訊基站領(lǐng)域的應(yīng)用。

中國(guó)鐵塔以退役動(dòng)力電池作為基站用儲(chǔ)能電池的梯次利用潛力巨大,市場(chǎng)廣闊。中國(guó)鐵塔公司早在2015年便陸續(xù)在12個(gè)省市3000多個(gè)基站開(kāi)展梯次利用電池替換鉛酸電池試驗(yàn),充分驗(yàn)證了梯次利用安全性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性可行。2018年,中國(guó)鐵塔公司已停止采購(gòu)鉛酸電池,而是從深圳比亞迪等20個(gè)企業(yè)采購(gòu)?fù)艘蹌?dòng)力電池。截至2018年,中國(guó)鐵塔在全國(guó)約12萬(wàn)個(gè)基站中使用梯次回收電池共計(jì)約1.5GWh,替代鉛酸電池約4.5萬(wàn)噸,成為全國(guó)梯次利用行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。

隨著5G時(shí)代來(lái)臨,中國(guó)鐵塔的5G基站建設(shè)將在未來(lái)幾年內(nèi)迎來(lái)快速增長(zhǎng),若梯次利用電池應(yīng)用于5G基站,則鐵塔對(duì)于梯次利用電池的需求將進(jìn)一步攀升。我們以每個(gè)基站使用12.5kWh梯次利用電池為基礎(chǔ),綜合5G頻譜及相應(yīng)覆蓋增強(qiáng)方案,預(yù)計(jì)未來(lái)十年國(guó)內(nèi)5G宏基站約為現(xiàn)有4G基站數(shù)量的1-1.2倍(截至2019年,國(guó)內(nèi)現(xiàn)有4G基站445萬(wàn)個(gè)),合計(jì)約500-600萬(wàn),對(duì)應(yīng)梯次利用電池的總需求將達(dá)到62.5GWh-75GWh,基本可以被未來(lái)的退役梯次利用電池有效消化。


3.4、構(gòu)建降本模型:從另一個(gè)角度看待降本邏輯


3.4.1、拆解回收降本測(cè)算:鋰電材料企業(yè)的降本邏輯


廢舊動(dòng)力電池資源的拆解回收能夠緩解資源緊張,從而減少相關(guān)資源的開(kāi)采以及對(duì)市場(chǎng)材料的依賴(lài)。同時(shí),材料企業(yè)還能通過(guò)回收利用的金屬直接銷(xiāo)售帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。為此,我們構(gòu)建經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型,針對(duì)動(dòng)力電池回收過(guò)程中投入成本和回收材料用于后續(xù)動(dòng)力電池生產(chǎn)產(chǎn)生的成本降低,以相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型的形式表達(dá)出來(lái),便于定量化分析。

按成本分析法建立廢舊動(dòng)力電池的收益模型,收益(E)可以用下式表示:其中Esell表示拆解回收的有價(jià)金屬全部直接出售(這里只考慮鎳、鈷、錳、鋰),CRecycle表示拆解回收得到有價(jià)金屬過(guò)程中所需要考慮的相關(guān)成本。

根據(jù)上表測(cè)算:回收1噸廢棄的三元電池,其成本為21900元,而回收1噸廢棄的磷酸鐵鋰電池的成本為21400元。我們后續(xù)將測(cè)算三元電池拆解回收得到的Ni、Co、Mn、Li的循環(huán)利用效益。由于磷酸鐵鋰電池拆解回收每噸回收的產(chǎn)物為磷酸鐵、碳酸鋰、鋁料,直接拆解回收的經(jīng)濟(jì)效益并不大,優(yōu)先梯次利用,或處理成本通過(guò)行政手段、補(bǔ)貼內(nèi)部化后,經(jīng)濟(jì)性才會(huì)出現(xiàn)。

確定了拆解回收成本CRecycle后,我們需要確定Esell,即拆解回收的有價(jià)金屬直接銷(xiāo)售的收益。


3.4.2、梯次利用之“峰谷套利”降本測(cè)算


鑒于未來(lái)大量的磷酸鐵鋰電池退役,而單純的磷酸鐵鋰電池的拆解回收沒(méi)有太大的經(jīng)濟(jì)效益。因此,梯次利用將成為退役磷酸鐵鋰電池最佳的選擇。退役的磷酸鐵鋰電池的電池容量往往仍在70%-80%,在某些場(chǎng)合,仍然具有很好的儲(chǔ)能效益。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)使用退役的磷酸鐵鋰電池為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能電站模型,利用“峰谷套利”獲得收益。


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