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每年报废量超20万吨——站在风口的动力电池回收

日期:2022-02-24    来源:微型计算机

国际储能网

2022
02/24
10:12
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关键词: 电池回收 动力电池 格林美

新年伊始,关于2021年经济运行的各项数据陆续出台。日前,工业和信息化部发布数据,2021年中国新能源汽车产销分别完成354.5万辆和352.1万辆,同比增长1.6倍,连续7年位居全球第一。全年实现新能源汽车出口31万辆,同比增长3倍多,超过了历史累计出口总和。2021年中国新能源汽车市场渗透率首次突破个位数,达到13.4%,高于上年8个百分点。

然而,新能源汽车销售一路看好的同时,2021年迎来了首批动力电池的报废高峰期。

回收动力电池?到底是为何?

2015年是我国新能源汽车产销量暴发的元年,当年产量为40.13万辆,同比2014年增长291%,销量为33.11万辆,同比增长342.9%。我国现行对车用动力电池的标准是,行驶在8年或12万公里内,容量衰减不超过额定容量20%。因此,动力电池的使用寿命比较短,通常只有5~8年,而有效寿命甚至短至4~6年。

招商证券研报分析,若按照动力电池4~6年的使用寿命测算,2014年生产的动力电池在2018年开始批量进入退役期,从2021年开始我国将迎来第一批动力电池退役高峰期。一同而至的则是退役电池的污染治理问题。

随着技术进步,如今的动力电池不再含铅、镉等危险重金属元素,但仍然带有六氟磷酸锂、炭黑、石墨烯、硫酸、盐酸、硫酸铜、硫酸钙等数十种污染物。以锂离子电池为例,其所包含的主要污染物为正极材料及电解液,正极材料中的钴元素为有毒物质,镍、锰等金属元素也会对土壤造成污染;而电解液中的六氟磷酸锂、有机溶剂中的DMC同时会造成环境污染。一块动力电池重达数百公斤,如果不能很好地对退役电池进行处置,那么将成为严重的污染源。

而据中国汽车技术研究中心数据,2020年我国动力电池累计退役总量约为20万吨,到 2025年,这一数字将升至约78万吨。最新数据显示,2021年国内新能源汽车的累计装机总电量达100.66GWh,较去年同期环比增速177.3%。以此推算,退役动力电池很可能在2027年前后突破年100万吨的大关。

“庞大的体量+潜在污染性”,倒逼国家和社会高度重视退役动力电池的回收治理。换言之,首批动力电池的寿终正寝,直接推动着动力电池回收行业进入大发展阶段。

另一方面,动力电池原材料价格猛涨,也在拉升行业走向繁荣。

近年来,动力电池的上游原材料镍、钴、锂等金属价格不断上涨,幅度令人咋舌。以电池级碳酸锂为例,其均价已从2021年初的5万元/吨,一路跳涨到近期的29万元/吨,涨幅达480%,最高报价甚至突破30万元/吨。通常被用来作为动力电池回收估值的金属钴,其价格同样一路飙升。据SMM历史价格显示,2021年12月16日电解钴现货均价为48.25万元/吨,较年初上涨20.85万元/吨,涨幅高达76.1%,创下三年来新高。

废旧电池中含有丰富的有价金属,新能源汽车的畅销带来了旺盛的需求,根本不用担心销路。虽然拆解回收成本不菲,但原材料价格的猛涨使得动力电池回收变得更加有利可图。良好的前景和可观的利润,吸引越来越多的厂商加入进来。

风口之下,巨头也来“收破烂”

动力电池回收行业到底有多火,看看相关企业注册数据就知道。

据电池工业网统计,我国现存“动力电池回收”相关企业共1.5万家。2020年之前企业注册量增长缓慢,2020年是企业注册量的暴发期,全年共注册了2579家企业,同比增长了253.3%。而2021年上半年再创纪录,新注册了9435家,同比增长2611.2%。也就是说,目前八成的动力电池回收企业是在短短的一年半时间内冒出来的。

当下动力电池回收的领军企业是格林美、比亚迪和宁德时代旗下的邦普。

入行最早的是格林美,2003年着手废旧电池回收业务。十数年来它紧跟市场,抓住了新能源汽车放量增长的机会,如今以废弃钴镍钨资源与电子废弃物的循环利用为主营业务。据格林美今年1月4日透露,2021年上半年其动力电池回收业务快速增长,实现营业收入5473.70万元,同比增长75.90%。

格林美是较早认识到动力电池回收是新能源行业下一个风口的资源回收企业之一。更难得的是,它能迅速将动力电池回收确立为长期策略,并坚决执行。

与其他对手相比,格林美最大的优势是率先建成了完整的规模化回收处理、资源化循环利用产业链。根据其规划,到2025年其动力电池回收总量超过25万吨,并谋划与全球上下游合作,在印尼、欧洲建设动力电池回收基地。

除了格林美外,另两家领军企业比亚迪和宁德时代均为动力电池巨头。它们布局动力电池回收具有天生优势,是基于现有业务在供应链上下游的垂直扩张,无须从零开始,可以快速布局。

比亚迪在动力电池回收业务上布局较早,也是最早与中国铁塔达成梯次利用战略合作的公司之一。此外,它还采取精细化拆解、材料回收、活化再生综合利用三个步骤达到经济效益最大化,目前已经在全国设立了40余个动力电池回收网点。

启动稍慢的宁德时代,采取收购和大手笔投资的方式快速确立了市场地位。它于2015年收购了行业小巨头—广东邦普,并不断加码投资支持。目前,邦普形成了“电池循环、载体循环和循环服务”三大业务,专注于数码电池和动力电池回收处理、梯度储能利用。

去年10月12日,宁德时代宣布将以邦普的名义,向废旧电池材料回收产业园项目投资320亿元,建设具备废旧电池材料回收、磷酸铁锂及三元前驱体、磷酸铁锂、钴酸锂及三元正极材料、石墨、磷酸等集约化、规模化的生产基地。这可能是目前国内动力电池回收产业最大笔的固定投资。

去年7月1日,国家发展和改革委员会印发了《“十四五”循环经济发展规划》,提出到 2025 年基本建立起资源循环型产业体系的目标,而动力电池回收是规划中明确提出的11个重点工程之一。

受此政策利好,前景明朗的动力电池回收市场迅速涌入了一大批有实力的动力电池产业链厂商。LG能源、SK创新、特斯拉、国轩高科、亿纬锂能等,便是去年下半年才入场“收破烂”的大小巨头。它们中有国际巨头背景的LG能源、SK创新,也有特斯拉这样的新能源汽车巨头,还有国轩高科、亿纬锂能等国内新兴能源企业。它们整体实力不俗,一些不输于格林美、比亚迪和宁德时代这样的主要玩家,只是尚未来得及展现肌肉而已。

动力电池回收后的两种处理办法

当动力电池退役后进入回收阶段,无非就是两种处理办法:一是梯次利用,保留动力电池产品的基本性状,利用其残存的循环使用电量性能,在其他行业或产品上重新上岗使用,充分挖掘其产品价值;二是原材料提取,拆解电池彻底破坏产品性状,通过不同的技术工艺提取出各种有价值的原材料,从而变废为宝。

梯次利用

如前所述,我国对车用动力电池的标准是,行驶在8年或12万公里内,容量衰减不超过额定容量20%。这意味着退役电池仍具有近八成的循环使用电量,而据衰减程度在20%~40%的退役电池,完全可以满足一些其他产品上的功能需求。目前,行业内公认可以梯次利用退役动力电池的行业,主要有低速电动汽车、通信基站、太阳能路灯、UPS电源及其他小型储能领域。

也就是说,绝大部分正常使用退役的新能源汽车动力电池,都具备二次使用的价值。相比直接报废回收,梯次利用不但更加符合物尽其用的环保理念,也能带来实实在在、较可观的经济收益。

以低速电动汽车为例,倘若动力电池规格参数一致,那么从新能源汽车上退役下来的动力电池,理论上还能再驱动低速电动汽车行驶4~6年。相当于同一块电池,可以满足新能源汽车和低速电动汽车两个产品周期。这样一来不但节约了资源、避免重复投资,还大降低了两者的生产成本。或许是低速电动汽车厂商与新能源汽车厂商存在着一定的竞争关系,目前尚未看到相关实例,反倒有与电动车厂商梯次利用合作的报道。

目前国内梯次利用最知名的范例是中国铁塔公司的通信基站项目。

基于退役的磷酸铁锂电池在体积以及室外条件的使用效率方面均较普通铅酸电池更具优势的认知,中国铁塔公司于2015年在黑龙江、天津等9省市建设了57个退役电池梯次利用试验站点,后来又扩大到12省市的3000多个站点。经过长达3年的试验,退役电池梯次利用获得了成功。2018年,中国铁塔公司对其旗下基站统一采购梯次利用电池,目前与一汽、东风、江淮、比亚迪、蔚来等众多新能源车企签署了相关战略合作协议。

不过,整体而言,限于技术、成本、信息不对称等制约因素,目前梯次利用仍处于起步阶段,所占比例还很低。更多的退役电池,不得不转为进行原材料提取处理。

原材料提取

所谓原材料提取,套用大家日常习惯的叫法就是废品回收,退役产品不再视为有利用价值的产品,而是不同原材料组成的“垃圾”。对于动力电池而言,当其电量衰减40%后,或种种原因无法被梯次利用的话,最终都将进入原材料提取的环节。

退役的动力电池虽然成了“垃圾”,但却浑身都是宝。动力电池的类型很多,它们都含有不同种类、不同含量的稀有金属,回收价值比较高。

目前新能源汽车使用最多的主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。这两种电池各有优势,三元锂电池在能量密集度上占优,有着更出色的体积利用率;而磷酸铁锂电池则拥有更好的安全性和更长的使用寿命。

三元锂电池含有丰富的有价金属,通常钴占5%~20%、镍占5%~12%、锰占7%~10%、锂占2%~5%。也就是说,按2021年12月16日现货均价48.25万元/吨计,回收一吨三元锂电池可提取的稀有金属,仅钴一项就价值2.4万~9.65万元。

磷酸铁锂电池不含钴、镍等稀有金属,但锂含量也达到了1.10%,几乎是天然锂矿平均品位的两倍,堪称是高品位矿。此外还可从中提取回收磷、铁等具有经济价值的元素,磷酸铁锂电池的回收价值仍然不低。

目前,退役电池的回收方法有物理回收,湿法回收以及热法回收三大类,三者各有优势和不足。国内各大企业的主流方式是:以湿法回收为主,结合物理回收和热法回收综合处理。

动力电池回收,有哪些问题?

尽管动力电池回收成为新能源行业的投资风口,但整个市场运营情况并不太理想。目前工业和信息化部发布了三批次动力电池回收“白名单”,共计47家企业。去年曾有机构统计过,仅前两批的27家“白名单”企业,其2020年产能就超过了100万吨。

今年初,资源强制回收产业技术创新战略联盟秘书长何叶接受媒体采认时表示,截至2020年,我国累计退役动力电池超过20万吨,但目前规范渠道能收来的电池全行业加起来只有约3万吨,但流向非规范渠道的至少有10万吨以上。

小作坊漠视环保生产的技术要求,固定投资很小,综合拆解成本远低于正规企业。但随之而来的,就是不可控的安全危险和污染压力。

动力电池回收行业面临着劣币驱除良币的巨大风险,这是整个行业当下的最大难题。

其次,整个行业热衷于回收三元锂电池,而磷酸铁锂电池则乏人问津。理由很简单,前者的回收效益更有利可图,而后者回收产生的收入甚至抵销不了拆解成本,缺乏利益驱动自然无人愿意回收。正规企业不愿意回收,最终导致大量退役的磷酸铁锂电池被迫流向小作坊。

值得指出的是,随着稀有金属的价格暴涨和供应不稳定,越来越多的车企转向采购磷酸铁锂电池,其中包括特斯拉这样的巨头。2021年11月有数据显示,搭载磷酸铁锂电池的汽车零售量占比从23.4%大幅提升至44.8%。按目前新能源汽车的发展势头来看,未来磷酸铁锂电池的份额还会不断提高,这个问题会愈发严重,必须加倍重视。

相比原材料提取,阻碍梯次利用的因素反而更多一些。

一、技术障碍有待突破。动力电池电压高、容量大,进行梯次利用前,需要进行拆解、检测和重新封装以确保不同厂商、不同批次回收电池能够达到安全性和性能参数统一。坦白说,如今这些技术工艺尚不成熟,单位成本也有待下降。

二、交易成本居高不下。动力电池的梯次利用通常发生在跨行业和企业之间,信息不对等、沟通缺乏效率,使得对方的交易成本居高不下。梯次利用的采购价格或低于新产品,但总成本与采购新产品相比优势并不突出,缺乏商业利益驱动,因此企业的积极性并不高。

三、用户对梯次利用持负面心理,担心回收电池的电量和安全性。目前梯次应用停留在B端,而是应用场景更丰富的C端。主要是消费者天生有着不爱用“二手”商品的固有心理,厂商则因为担心失去用户而不敢冒险采用梯次利用电源。

基于以上问题,笔者建议如下。

其一,未来有必要采取更严格的行业准入制度,从主机厂家和电池生产厂家的回收责任落实着手,推动动力电池回收产业走向健康、有序的发展之路。

其二,逐步建立统一的行业标准,在保障企业信息安全的前提下开放退役电池的基础信息共享,减少不必要的重复检测,降低彼此之间的交易成本,建立起网络化、规范化的全国回收信息体系。

其三,考虑到动力电池回收的正外部性,可以采取国家补贴或生产者承担部分成本的激励方式来进行矫正,让企业在回收低价值退役电池时有利可图,从而建立起可靠的商业模式和盈利模式。

至于电池回收中的技术问题,笔者倒觉得无须担心。只要划定环保标准,市场竞争合理、有序、充分的话,企业自然会加大研发投入,推动技术进步以获得利益最大化。

动力电池回收将带来哪些好处?

尽管面临着技术、行业管理等诸多难题,但整体而言动力电池回收的前景美好,由此产生巨大的经济价值和社会价值。

首先,动力电池回收最大的价值体现在环保方面。无论是梯次应用还是原材料提取,都推动了资源利用效率、减少了污染排放,环保效应明显。而保护生态环境、实现可持续性发展,是人类在这个星球生存的根本所在。其重要性不言而喻,无须多说。

其次,缓解稀有金属供应的不足,保障整个新能源汽车产业链的健康成长。

动力电池的原材料中包括一些稀有金属,而国内甚至全球的储量都非常有限。资料显示,2016年中国钴矿储量只有8万吨,占比仅为 1.1%。全球镍矿储量总共约7800万吨,我国镍矿储量250万吨,占比仅为3.2%。不少稀有金属严重依赖于进口,钴的进口依存度甚至高达九成以上。

我国已连续数年成为全球最大的新能源汽车生产国,稀有金属的供给稳定显得日益重要。动力电池回收可以弥补国内储量不足的短板,不断提高稀有金属循环使用的利用率。可以预见,随着新能源汽车保有量的不断提高和回收技术的不断进步,回收占稀有金属供应的比例最终有望达到五成甚至更高。这样一来,有助于降低对进口新炼金属的依赖度,保障国内整个新能源汽车产业链的健康成长。

再者,创造就业机会为地区发展带来生机。作为一个千亿元级的新兴产业,动力电池回收不但能创造数十万以上的直接工作岗位,还可带动化工、物流、仓储、包装等周边产业的岗位需求。不少动力电池回收企业落地在中西部地区,其价值显得更为重要。

中国汽车技术研究中心数据显示,2020年国内累计退役的动力电池超20万吨,市场规模达100亿元;到2025年,我国废旧动力电池回收市场规模或将超400亿元;到2030年,三元锂与磷酸铁锂电池回收将成为千亿元级市场。

只要保持目前的发展势头,加上必要的政策监管和激励,动力电池回收行业的春天很快就会到来。不难想象,各路巨头云集的动力电池回收市场,未来将迎来诸强激战的时代。大家都有机会,但也必将有人出局。

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