最全面分析-鋰電池梯次利用及資源化回收

...wd......wd......wd...\o"鋰電池"鋰電池的梯次利用和回收主要基于環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)省、有利可圖三個(gè)方面：環(huán)境保護(hù)：\o"鋰電"鋰電池的正極材料里包含鎳、鈷、錳、鋰等重金屬元素，這些重金屬元素會(huì)對(duì)環(huán)境、水等造成污染；負(fù)極材料里面的碳材、石墨等會(huì)造成粉塵污染；此外，鋰電池的電解液中含有有毒的化學(xué)成分，也會(huì)造成氟污染。資源節(jié)?。轰囯姵刂泻写罅康慕饘僭?，鎳、石墨等我國(guó)比較多，但是像鈷之類的金屬元素是我國(guó)稀缺的；中國(guó)的鋰元素絕對(duì)含量很多，但是開(kāi)采難度比較大，一般都分布在xx、青海、四川等條件比較艱辛的礦山；鹽湖鋰?yán)锩骀V離子含量比較高，提取鋰的難度也很大。有利可圖：做鋰電池的梯次利用及資源化回收還是能形成商業(yè)化的，因?yàn)樽罱鼛啄昶囆袠I(yè)大量轉(zhuǎn)入電動(dòng)化，鋰電池需量增加，導(dǎo)致上游的貴金屬材料價(jià)格非常高，金屬鈷價(jià)格為60萬(wàn)/噸，鎳10萬(wàn)/噸，碳酸鋰17萬(wàn)/噸，金屬鋰90萬(wàn)/噸。市場(chǎng)風(fēng)口1、政策支持最早在2012年的時(shí)候，國(guó)務(wù)院發(fā)布的?節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)開(kāi)展規(guī)劃?中提到了“制定動(dòng)力電池回收利用管理方法〞；2014年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了?關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)?，研究制定動(dòng)力電池的回收利用政策；2015年財(cái)政部、科技部、工信部、發(fā)改委在?關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知?中提到“要讓\o"電動(dòng)汽車"電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池企業(yè)承擔(dān)廢舊電池回收的主體〞；2016年，發(fā)改委、工信部、環(huán)保局、商務(wù)部及質(zhì)檢總局又相應(yīng)的發(fā)布了一系列政策，到目前為止，專門針對(duì)鋰電池回收的政策總共有20多項(xiàng)。2018年3月，七部委聯(lián)合發(fā)布了最新的?關(guān)于開(kāi)展新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)工作的通知?。梳理這些政策，可以歸納出以下四點(diǎn)：國(guó)家各部委主張動(dòng)力電池先進(jìn)展梯級(jí)利用，再進(jìn)展資源化回收；落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸，即“誰(shuí)生產(chǎn)，誰(shuí)負(fù)責(zé)〞；建設(shè)動(dòng)力電池的回收利用體系，開(kāi)展一些試點(diǎn)工程，建設(shè)回收化網(wǎng)絡(luò)及信息監(jiān)管；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，國(guó)家對(duì)企業(yè)的資質(zhì)要求逐步清晰。2、市場(chǎng)規(guī)模鋰電池整體可以分為三大類：消費(fèi)類電池：用在手機(jī)、IPAD、筆記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品上的電池，以\o"鈷酸鋰電池"鈷酸鋰電池為主；動(dòng)力電池：用在新能源汽車上的電池，乘用車上主要是三元電池，商用車主要是磷酸鐵鋰電池；\o"儲(chǔ)能"儲(chǔ)能電池：用在充電站、火電站、商用儲(chǔ)能等方面的電池，主要使用的是磷酸鐵鋰電池。梯次利用是什么舉個(gè)例子，例如將電池用在新能源汽車上，電池充滿電的時(shí)候是100%的能量，當(dāng)電池使用一段時(shí)間后，電量會(huì)衰減，當(dāng)電量衰減到80%的時(shí)候就不能使用在汽車上，這就進(jìn)展了第一階段的利用；從汽車上衰減下來(lái)的電池，電量從80%-20%的區(qū)間可以做梯次利用，例如應(yīng)用在低速車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)摩托車、充電站儲(chǔ)能、火電站削峰填谷、光伏等方面；電量在20%以下的電池可以認(rèn)為完成了它的壽命周期，這時(shí)候就可以進(jìn)展回收。這樣就把整個(gè)電池的使用按照容量分為了三局部：汽車用、梯次利用、報(bào)廢回收。2017年中國(guó)新能源汽車的產(chǎn)銷量在80萬(wàn)輛左右，全球來(lái)看總共為130萬(wàn)輛；預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)的新能源汽車將到達(dá)300萬(wàn)輛，全球?qū)⒌竭_(dá)500萬(wàn)輛。根據(jù)新能源汽車的銷量測(cè)算，到2020年鋰電池的需求將到達(dá)250GWh，這局部電池的衰減需要逐步回收利用。根據(jù)近年新能源汽車動(dòng)力電池的需求量測(cè)算，乘用車電池容量從100%到80%的時(shí)候，壽命在5年左右，商用車在3年左右，我國(guó)新能源汽車大規(guī)模使用在2014年，以此推算，到2018年左右動(dòng)力電池將進(jìn)入大規(guī)模的退役階段，換句話說(shuō)，2018年真正開(kāi)場(chǎng)做鋰電池回收就會(huì)迎來(lái)新的風(fēng)口，即下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)高工鋰電、各大券商等的測(cè)算，2018年預(yù)計(jì)將有11GWh的電池退役，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間在60億左右；2020年的市場(chǎng)空間在150億，2023年到達(dá)400億，從2018年到2023年，年復(fù)合增長(zhǎng)率到達(dá)50%，可以說(shuō)鋰電池的回收會(huì)成為下一個(gè)市場(chǎng)風(fēng)口。據(jù)高工鋰電的統(tǒng)計(jì)，2017年鋰電池的回收量在8萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模在30-40億左右。在這8萬(wàn)噸中，電池拆解占到95%，沒(méi)有進(jìn)展梯次利用，目前梯次利用市場(chǎng)推廣不利的原因主要有以下幾點(diǎn)：前幾年的電池技術(shù)安全性問(wèn)題比較突出；報(bào)廢量比較少，標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，進(jìn)展梯次利用的匹配比較困難；儲(chǔ)能市場(chǎng)還沒(méi)有大規(guī)模釋放。技術(shù)路線1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)在?新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條件?中要求：濕法冶煉條件下，鎳鈷錳的綜合回收利用率不低于98%，火法冶煉的回收利用率不低于97%。目前國(guó)內(nèi)比較領(lǐng)先的企業(yè)像邦普等已經(jīng)基本到達(dá)了標(biāo)準(zhǔn)。2、磷酸鐵鋰動(dòng)力電池主要分為磷酸鐵鋰，用在商用車上，和三元電池，用在乘用車上，相比較而言，磷酸鐵鋰更適合梯次利用。這兩種電池的性能不太一樣，磷酸鐵鋰的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，電量從100%衰減到80%壽命可以到達(dá)2000-6000次。寧德時(shí)代做過(guò)上述測(cè)算，退役之后的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池可以作為儲(chǔ)能電池使用至少5年。磷酸鐵鋰如果直接報(bào)廢、拆解回收，收益有限，其成分鐵不值錢，鋰的含量又非常少，1噸磷酸鐵鋰的回收經(jīng)濟(jì)收益在10000左右，如果用作梯次利用收益在30000-40000左右，所以從這兩個(gè)方面來(lái)看，磷酸鐵鋰比較適合梯次利用。3、梯次利用梯次利用的流程可以分為三步：先對(duì)回收的電池進(jìn)展篩選，然后進(jìn)展電池的串并聯(lián)，第三步進(jìn)展充放電的管理，外參加BMS，設(shè)計(jì)容量和功率的匹配。一般電池容量與功率的匹配比為8:1，放電倍率在0.125C。梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)在于兩個(gè)：離散整合技術(shù)：不同電池的pack技術(shù)不同，拆解完需要對(duì)不同的單體電池根據(jù)電池模組的性能、壽命等進(jìn)展整合；全生命周期追溯技術(shù)：通過(guò)BMS提供的SOC、SOH、SOP技術(shù)指標(biāo)進(jìn)展估算。國(guó)家要求構(gòu)建新能源汽車國(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)，平臺(tái)以電池生產(chǎn)時(shí)的編碼為信息載體，一直到電池死亡進(jìn)展全生命周期的追溯和數(shù)據(jù)記錄。4、資源化回收磷酸鐵鋰壽命比較長(zhǎng)，而三元電池的循環(huán)壽命在800-2000次左右，比較短；三元電池的安全性也沒(méi)有鐵鋰電池的好，著火點(diǎn)比較低，不適合用于儲(chǔ)能電站、通訊基站等環(huán)境復(fù)雜的領(lǐng)域。此外三元電池所含的鎳鈷錳價(jià)格比較高，即使直接拆解，收益也很可觀。所以相比而言，三元電池更適合拆解回收。三元電池拆解回收的價(jià)格在40000-50000元/噸，如果將拆解下來(lái)的鎳鈷錳再去做三元材料的前驅(qū)體，價(jià)格更高，以寧德時(shí)代為例，單價(jià)在80000元/噸。資源化回收分兩個(gè)階段：回收的電池先進(jìn)展預(yù)處理，放電，除去外包裝，手工拆解別離得到電芯；然后再回收?；厥占夹g(shù)可以分為三大類：干法〔物理法〕：機(jī)械分選法：機(jī)械手段破碎篩分，直接分選高溫?zé)峤夥ǎ焊邷厝紵?，形成蒸汽揮發(fā)冷凝干法熱修復(fù)：干法之后對(duì)回收的粗產(chǎn)品進(jìn)展再次加工成為材料濕法〔化學(xué)法〕：濕法冶金：用化學(xué)試劑溶解別離浸出化學(xué)萃?。河迷噭﹦e離離子交換：用離子實(shí)現(xiàn)交換生物回收技術(shù)：主要是用微生物浸出，目前來(lái)說(shuō)還比較難，技術(shù)問(wèn)題有待突破。目前行業(yè)上，三元電池普遍采用的是濕法，磷酸鐵鋰采用的是干法，這也是比較推薦的方法。相比而言，濕法的成本比較高，但是回收的材料純度比較高，各有利弊。運(yùn)營(yíng)模式1、美國(guó)：生產(chǎn)者責(zé)任延伸+消費(fèi)者押金制度以\o"特斯拉"特斯拉為例，2015年特斯拉發(fā)布了POWERWALL用于\o"儲(chǔ)能"儲(chǔ)能市場(chǎng)，做\o"鋰電池"鋰電池的梯次利用。2、德國(guó)：生產(chǎn)者承擔(dān)主要責(zé)任以博世為例，2015年開(kāi)場(chǎng)做電池的梯次利用回收，到2018年回收率預(yù)計(jì)在50%以上。3、日本：立法+對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)補(bǔ)助日本從國(guó)家層面立法，對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)回收進(jìn)展補(bǔ)助。以豐田為例，豐田是全球混動(dòng)汽車龍頭，1998年就開(kāi)場(chǎng)做廢舊電池的回收，它的回收主要有三步：先建設(shè)回收網(wǎng)絡(luò)，然后對(duì)回收的電池進(jìn)展詳細(xì)評(píng)估，選擇是維修還是梯次利用，對(duì)于完全喪失再利用價(jià)值的電池進(jìn)展拆解和化學(xué)處理。2015年豐田將凱美瑞混合動(dòng)力車的廢舊電池用于黃石國(guó)家公園設(shè)施儲(chǔ)能供電，重新設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)，208個(gè)凱美瑞電池可存儲(chǔ)85KWh電能，將電池的使用壽命延長(zhǎng)了兩倍。4、鉛酸電池回收2016年我國(guó)鉛酸電池的生產(chǎn)量到達(dá)400萬(wàn)噸，鉛的價(jià)值含量到達(dá)400億，從技術(shù)方面看，我國(guó)鉛酸電池的回收率可以到達(dá)98%，但實(shí)際回收率只有30%，主要的問(wèn)題在于始終沒(méi)有建設(shè)一個(gè)規(guī)?；木W(wǎng)絡(luò)。回收主體應(yīng)該實(shí)行生產(chǎn)者責(zé)任的延伸制度，即汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池成產(chǎn)企業(yè)、第三方資源回收再生企業(yè)作為回收的主體，其中汽車生產(chǎn)企業(yè)是重點(diǎn)。商業(yè)模式上，建設(shè)回收網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)展專業(yè)化處理兩者有機(jī)結(jié)合，目前已初具雛形。未來(lái)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)邏輯也主要集中在這兩點(diǎn)：建設(shè)全國(guó)的回收網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，可以攤薄成本；突破技術(shù)門檻。目前來(lái)看，2017年我國(guó)梯次利用的電池非常少，主要問(wèn)題在于經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)電池聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的儲(chǔ)能以抽水蓄能為主，火電站以鉛炭電池為主，磷酸鐵\o"鋰電"鋰電池遲遲沒(méi)有成為梯次利用的主體主要原因在于成本，上圖可以看出，鉛炭電池和抽水蓄能的成本在0.4元/kWh左右，鋰電池在0.7元/kWh。以煦達(dá)動(dòng)力電池溧陽(yáng)工程為例，測(cè)算結(jié)果說(shuō)明，儲(chǔ)能工程靜態(tài)投資回收期在6年左右，如果要產(chǎn)生收益那么需要運(yùn)營(yíng)滿10年，這樣稅后收益率在10%。雖然現(xiàn)階段梯次利用的經(jīng)濟(jì)性不明顯，但是隨著電池成本的下降，未來(lái)梯次利用的市場(chǎng)會(huì)逐步爆發(fā)。投資并購(gòu)1、中國(guó)鐵塔鐵塔公司是由中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通共同出資設(shè)立的大型通信根基設(shè)施綜合服務(wù)企業(yè)，主要從事通信鐵塔等基站配套設(shè)施和室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)以及運(yùn)營(yíng)工作，今年1月初，鐵塔公司與重慶長(zhǎng)安、比亞迪、銀隆新能源、沃特瑪、國(guó)軒高科、桑頓新能源等17家企業(yè)聯(lián)手進(jìn)展磷酸鐵鋰的回收，