鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年03月09日
還未爆發已趨過剩?動力鋰離子電池回收產業深度剖析
回看新能源汽車近十年發展歷史,其在2012年產量突破1萬輛,2014年開始出現爆發性上升。到2018年,產量已經突破100萬輛,正好是2012年產量的100倍。隨著新能源汽車產銷量的持續放量,一個不容忽視的問題逐漸浮出水面:退役動力鋰電池何去何從?
早期的動力鋰電池壽命較短,僅2-3年左右的壽命。其后的動力鋰電池壽命平均也就在3-4年,以此推算,從2018年開始,退役動力鋰電池將開始出現放量,2019年退役的動力鋰電池可能接近15萬噸。2020年超過25萬噸,其中約三分之二是磷酸鐵鋰離子電池,三分之一是三元材料電池。按照近一年的相關貴金屬價格估算,總回收價值在50-80億元左右。
動力鋰離子電池當中含有重金屬及各種化學物質,屬于有毒廢物,如不進行正確的回收處理,將產生嚴重的污染問題。因此,從政府及社會層面,對動力鋰電池的回收和利用越來越重視。而從經濟層面看,動力鋰電池當中含有的貴金屬等物質,有較高的回收利用價值。因此,在大量動力鋰電池面對退役的初期,如何順應政策導向,提前布局動力鋰電池回收產業,尋找其中的商業價值,是許多相關公司正在關心的戰略或投資方向。
本期對我國動力鋰離子電池回收產業鏈當前的狀況作了一個梳理,意在探尋動力鋰離子電池回收體系的完善程度和痛點。動力鋰離子電池回收后的利用有兩個方向:一是粉碎拆解后提煉有價值的原料(重要指貴金屬);二是梯次利用(即電池經重整后繼續進行低層次利用)。當前,動力鋰離子電池的回收后粉碎拆解再利用方向已經比較成熟,已經形成完整的產業鏈閉環;而梯次利用方向則問題比較多。動力鋰電池回收市場要點如下:
·技術有難點。目前動力鋰離子電池型號標準不一,一致性較差;即使是同型號電池,用戶使用情況千差萬別,退役后同樣存在一致性差的問題。目前的BMS(電池管理系統)也不統一,各家對電池的各項指標評定方法也不一致。這些問題導致對退役電池進行檢測和分類的難度和成本較高。重新打包后形成的梯次電池質量、壽命等方面存在缺陷。
·經濟性不高。梯次電池由于質量和壽命的問題,其市場競爭力并不是很強,而其成本又限制了其價格競爭力。電池廠甚至更愿意生產并推薦使用B級電池(即次一級的全新電池,其價格低于A級電池,而其性能、安全性等各方面又明顯高于梯次電池)。
·較快的電池升級迭代,新增了梯次電池未來的不確定性。電池技術升級較快,能量密度可以說是一年一個臺階。即使是在儲能、低速車等領域,4-5年以前的動力鋰電池,梯次利用是否還有可用價值,有很大的不確定性。
·回收價格混亂,定價體系尚未建立。這一點涵蓋回收再利用和梯次利用兩個方向。動力鋰離子電池的回收價格影響因素比較多,包括電池類型、殘值(假如要梯次利用的話)、當時的原料(重要是貴金屬)價格、當時的動力鋰電池價格、運輸成本等等。目前沒有統一的回收定價標準。
·在儲運環節存在安全隱患。動力鋰電池相比其它的蓄電池危害性要大,但目前的指導文件是將其按照固廢或者廢蓄電池處理,在存儲和運輸環節都存在安全隱患。
·動力鋰電池回收發展有過熱跡象。產量擴張明顯快過退役電池的放量。一些較有前瞻性的業內人士已開始呼吁行業規范有序發展。
動力鋰離子電池中有什么?
-正極材料:污染嚴重;有較高回收價值
-負極材料:對環境有一些影響;回收價值較低
-電解液溶質:有毒,對環境有嚴重影響;回收價值低
-有機溶劑:對環境有一定影響;無回收價值
-膠帶、墊片:對環境有一定影響;回收價值低
組件
重要物質
化學特性
對環境的影響
正極材料
離子態鋰、鎳、鈷、錳、磷酸鐵鋰等
與酸反應生成金屬離子,NCM和NCA在水系環境下呈強堿性
重金屬污染很難被修復,對水體和人類都會造成難以修復的影響
負極材料
石墨
在高溫下燃燒不充分能夠產生CO等
石墨粉顆粒很小,會產生粉塵,對環境的可吸入性顆粒物指標有影響
電解液溶質
六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、二草酸硼酸鋰
強烈的腐蝕性,遇水產生有毒氣體
產生有毒氣體污染空氣,對人體有強烈的刺激,且能夠腐蝕植被
有機溶劑
EC、EMC、PC等
燃燒能夠產生CO,污染水體
醇等有機物污染,經由皮膚、呼吸接觸會對人體造成刺激
膠帶墊圈
PE、PP、PET等塑料
燃燒能夠產生CO,難降解
燃燒后產生有害氣體
動力鋰離子電池回收價值幾何?
當前動力鋰電池重要是磷酸鐵鋰離子電池和三元材料鋰離子電池。顯然,三元材料電池更具經濟性,更有回收價值。
動力鋰電池回收體系包含:回收服務網點、再生利用、梯次利用
動力鋰離子電池回收各相關方當前如何參與回收?
整車公司是回收電池的重要責任方。整車公司由于自身銷售及售后服務體系都比較完善,以此為依托,能夠較快速地回收廢舊電池。但其在電池拆解回收再利用上并無優勢。目前,整車公司通常采取授權給電池公司或第三方回收公司的方式回收廢舊電池。大型車企一般會控股或參股相關公司。
電池生產公司最了解動力鋰電池構造,其具備動力鋰電池拆解回收的技術優勢,同時,回收動力鋰電池和其本身的業務能產生協同。目前,我國最具代表性的動力鋰電池生產公司寧德時代,其子公司邦普,已成為動力鋰電池回收公司中的佼佼者。
電池材料涉及正極材料、負極材料、電解液、隔膜等等,公司數量眾多。電池材料公司尤其是正極材料生產公司,天然具備提取金屬的工藝技術,因此其涉足動力鋰電池回收具備技術優勢。目前,贛鋒鋰業、華友鈷業、廈門鎢業等電池材料公司在電池回收網點建設和提取回收廢電池材料等方面發展較好。
如前所述,電池生產公司和電池材料公司都會涉足該領域。也有第三方公司涉足該領域,代表性公司是格林美。格林美目前是國內排名第二、僅次于邦普的動力鋰電池回收公司。此外還有贛州豪鵬,已被廈門鎢業控股。
有一點值得注意的是,動力鋰電池回收公司的產量擴張非常迅猛,已出現產量過剩的苗頭。
規劃產量top15(注意:預計到2021年電池報廢量是40萬噸)
回收服務網點一般由車企依托其服務體系自建,少部分車企與電池生產公司、第三方回收公司及其他相關公司合作建設。
再生利用技術
動力鋰電池的再生利用技術,分為物理法、化學法和再生修復。化學法又分為干法和濕法。其中的化學法重要適合三元材料電池。再生修復重要適用于磷酸鐵鋰離子電池,但尚在研究階段。
目前的再利用重要針對的是三元鋰離子電池,磷酸鐵鋰離子電池因經濟性較差并不是主流。
目前相比較較成熟的是“物理法+干法”或者“物理法+濕法”處理廢舊動力鋰電池,各家公司技術手段不一,各具特點。
回收再生利用公司
重要工序
重要產出
格林美
液相合成
高溫合成
球狀鈷粉
邦普
定向循環
逆向產品定位
鎳鈷錳酸鋰
電池級四氧化三鈷
贛鋒鋰業
電解法
純堿浸壓法
碳酸鋰
動力鋰電池再生利用體系已經基本建立起來,回收技術也已基本成熟。目前還要加強建設的是回收網絡,由于新能源汽車使用量相比傳統燃油汽車數量依然較少,在經濟相對不發達的地區,由于新能源汽車數量較少,再生利用公司缺乏動力在當地建設回收網絡。這也要隨著新能源車的不斷推廣而逐步建設完善。
梯次利用原理
理論上,動力鋰電池衰減到原值的80%,就要進行更換。但這些退換下來的電池還可以在次一級的領域進行應用,比如儲能、低速電動汽車、基站等領域。梯次利用的意義在于:可以延長電池的生命周期,節省社會發展成本,減少污染。
由于三元材料電池當中的金屬價值較高,而且其充放電次數或者壽命不如磷酸鐵鋰離子電池,故一般三元材料電池不作為梯次利用的對象。梯次利用目前的重要對象是磷酸鐵鋰離子電池。當然未來也不排除三元電池經過梯次利用后再回收利用。
梯次利用技術難點
退役動力鋰電池并不能直接拿來應用,要被拆解、檢測,將型號、規格、性能比較一致的電池重新包裝,應用到各個場景當中。目前,各家電池型號不一,回收后的整合較為困難。
梯次利用現狀
部分回收公司、電池廠均聲稱擁有梯次利用業務,但是并未形成規模生產。目前有一些梯次利用電池試應用在基站等方向上,從已有的使用效果來看,還有不是很理想的地方。重要問題是一致性的問題、電壓的穩定性問題、以及實際充放電次數較預期不符的問題等。其它的應用方向如儲能、低速電動汽車、電動自行車等,均還在研發試驗階段。當前的梯次電池使用效果還有待提高,梯次電池的大規模推廣還有待技術發展。
溯源體系
2018年七月三十一日,新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺啟動于北京理工大學電動汽車輛國家工程實驗室。截止2019年三月,已有393家汽車生產公司、44家報廢汽車回收拆解公司、37家梯次利用公司和42家再生利用公司加入這個國家平臺。目前,新產的新能源汽車基本都會在平臺上登記,但基于BMS系統的對電池各項指標的評估方法和模型各家公司并不一致,這給離散整合環節帶來了不便和困難,新增了成本,這是目前亟需解決的一個問題。










