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、資源節(jié)省、有利可圖三個方面：環(huán)境保護：\o"鋰電"鋰電池的正極材料里包含鎳、鈷、錳、鋰等重金屬元素，這些重金屬元素會對環(huán)境、水等造成污染；負極材料里面的碳材、石墨等會造成粉塵污染；此外，鋰電池的電解液中含有有毒的化學成分，也會造成氟污染。資源節(jié)省：鋰電池中含有大量的金屬元素，鎳、石墨等我國比較多，但是像鈷之類的金屬元素是我國稀缺的；中國的鋰元素絕對含量很多，但是開采難度比較大，一般都分布在xx、青海、四川等條件比較艱辛的礦山；鹽湖鋰里面鎂離子含量比較高，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，因為最近幾年汽車行業(yè)大量轉(zhuǎn)入電動化，鋰電池需量增加，導(dǎo)致上游的貴金屬材料價格非常高，金屬鈷價格為60萬/噸，鎳10萬/噸，碳酸鋰17萬/噸，金屬鋰90萬/噸。市場風口1、政策支持最早在2012年的時候，國務(wù)院發(fā)布的?節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)開展規(guī)劃?中提到了“制定動力電池回收利用管理方法〞；2014年國務(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?，研究制定動力電池的回收利用政策；2015年財政部、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)用財政支持政策的通知?中提到“要讓\o"電動汽車"電動汽車及動力電池企業(yè)承擔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，專門針對鋰電池回收的政策總共有20多項。2018年3月，七部委聯(lián)合發(fā)布了最新的?關(guān)于開展新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知?。梳理這些政策，可以歸納出以下四點：國家各部委主張動力電池先進展梯級利用，再進展資源化回收；落實生產(chǎn)者責任延伸，即“誰生產(chǎn)，誰負責〞；建設(shè)動力電池的回收利用體系，開展一些試點工程，建設(shè)回收化網(wǎng)絡(luò)及信息監(jiān)管；行業(yè)標準不斷完善，國家對企業(yè)的資質(zhì)要求逐步清晰。2、市場規(guī)模鋰電池整體可以分為三大類：消費類電池：用在手機、IPAD、筆記本電腦等消費類電子產(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"儲能"儲能電池：用在充電站、火電站、商用儲能等方面的電池，主要使用的是磷酸鐵鋰電池。梯次利用是什么舉個例子，例如將電池用在新能源汽車上，電池充滿電的時候是100%的能量，當電池使用一段時間后，電量會衰減，當電量衰減到80%的時候就不能使用在汽車上，這就進展了第一階段的利用；從汽車上衰減下來的電池，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、電動三輪車、電動摩托車、充電站儲能、火電站削峰填谷、光伏等方面；電量在20%以下的電池可以認為完成了它的壽命周期，這時候就可以進展回收。這樣就把整個電池的使用按照容量分為了三局部：汽車用、梯次利用、報廢回收。2017年中國新能源汽車的產(chǎn)銷量在80萬輛左右，全球來看總共為130萬輛；預(yù)計到2020年我國的新能源汽車將到達300萬輛，全球?qū)⒌竭_500萬輛。根據(jù)新能源汽車的銷量測算，到2020年鋰電池的需求將到達250GWh，這局部電池的衰減需要逐步回收利用。根據(jù)近年新能源汽車動力電池的需求量測算，乘用車電池容量從100%到80%的時候，壽命在5年左右，商用車在3年左右，我國新能源汽車大規(guī)模使用在2014年，以此推算，到2018年左右動力電池將進入大規(guī)模的退役階段，換句話說，2018年真正開場做鋰電池回收就會迎來新的風口，即下一個增長點。根據(jù)高工鋰電、各大券商等的測算，2018年預(yù)計將有11GWh的電池退役，對應(yīng)的市場空間在60億左右；2020年的市場空間在150億，2023年到達400億，從2018年到2023年，年復(fù)合增長率到達50%，可以說鋰電池的回收會成為下一個市場風口。據(jù)高工鋰電的統(tǒng)計，2017年鋰電池的回收量在8萬噸，市場規(guī)模在30-40億左右。在這8萬噸中，電池拆解占到95%，沒有進展梯次利用，目前梯次利用市場推廣不利的原因主要有以下幾點：前幾年的電池技術(shù)安全性問題比較突出；報廢量比較少，標準化程度不高，進展梯次利用的匹配比較困難；儲能市場還沒有大規(guī)模釋放。技術(shù)路線1、技術(shù)標準我國在?新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)標準條件?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%。目前國內(nèi)比較領(lǐng)先的企業(yè)像邦普等已經(jīng)基本到達了標準。2、磷酸鐵鋰動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，電量從100%衰減到80%壽命可以到達2000-6000次。寧德時代做過上述測算，退役之后的磷酸鐵鋰動力電池可以作為儲能電池使用至少5年。磷酸鐵鋰如果直接報廢、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，所以從這兩個方面來看，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：先對回收的電池進展篩選，然后進展電池的串并聯(lián)，第三步進展充放電的管理，外參加BMS，設(shè)計容量和功率的匹配。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：離散整合技術(shù)：不同電池的pack技術(shù)不同，拆解完需要對不同的單體電池根據(jù)電池模組的性能、壽命等進展整合；全生命周期追溯技術(shù)：通過BMS提供的SOC、SOH、SOP技術(shù)指標進展估算。國家要求構(gòu)建新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺，平臺以電池生產(chǎn)時的編碼為信息載體，一直到電池死亡進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，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有鐵鋰電池的好，著火點比較低，不適合用于儲能電站、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格在40000-50000元/噸，如果將拆解下來的鎳鈷錳再去做三元材料的前驅(qū)體，價格更高，以寧德時代為例，單價在80000元/噸。資源化回收分兩個階段：回收的電池先進展預(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〕：機械分選法：機械手段破碎篩分，直接分選高溫熱解法：高溫燃燒，形成蒸汽揮發(fā)冷凝干法熱修復(fù)：干法之后對回收的粗產(chǎn)品進展再次加工成為材料濕法〔化學法〕：濕法冶金：用化學試劑溶解別離浸出化學萃?。河迷噭﹦e離離子交換：用離子實現(xiàn)交換生物回收技術(shù)：主要是用微生物浸出，目前來說還比較難，技術(shù)問題有待突破。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。運營模式1、美國：生產(chǎn)者責任延伸+消費者押金制度以\o"特斯拉"特斯拉為例，2015年特斯拉發(fā)布了POWERWALL用于\o"儲能"儲能市場，做\o"鋰電池"鋰電池的梯次利用。2、德國：生產(chǎn)者承擔主要責任以博世為例，2015年開場做電池的梯次利用回收，到2018年回收率預(yù)計在50%以上。3、日本：立法+對電池生產(chǎn)企業(yè)補助日本從國家層面立法，對電池生產(chǎn)企業(yè)回收進展補助。以豐田為例，豐田是全球混動汽車龍頭，1998年就開場做廢舊電池的回收，它的回收主要有三步：先建設(shè)回收網(wǎng)絡(luò)，然后對回收的電池進展詳細評估，選擇是維修還是梯次利用，對于完全喪失再利用價值的電池進展拆解和化學處理。2015年豐田將凱美瑞混合動力車的廢舊電池用于黃石國家公園設(shè)施儲能供電，重新設(shè)計了儲能電池管理系統(tǒng)，208個凱美瑞電池可存儲85KWh電能，將電池的使用壽命延長了兩倍。4、鉛酸電池回收2016年我國鉛酸電池的生產(chǎn)量到達400萬噸，鉛的價值含量到達400億，從技術(shù)方面看，我國鉛酸電池的回收率可以到達98%，但實際回收率只有30%，主要的問題在于始終沒有建設(shè)一個規(guī)?；木W(wǎng)絡(luò)?；厥罩黧w應(yīng)該實行生產(chǎn)者責任的延伸制度，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。商業(yè)模式上，建設(shè)回收網(wǎng)絡(luò)，進展專業(yè)化處理兩者有機結(jié)合，目前已初具雛形。未來的行業(yè)競爭邏輯也主要集中在這兩點：建設(shè)全國的回收網(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。目前來看，2017年我國梯次利用的電池非常少，主要問題在于經(jīng)濟性。根據(jù)電池聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，我國的儲能以抽水蓄能為主，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。以煦達動力電池溧陽工程為例，測算結(jié)果說明，儲能工程靜態(tài)投資回收期在6年左右，如果要產(chǎn)生收益那么需要運營滿10年，這樣稅后收益率在10%。雖然現(xiàn)階段梯次利用的經(jīng)濟性不明顯，但是隨著電池成本的下降，未來梯次利用的市場會逐步爆發(fā)。投資并購1、中國鐵塔鐵塔公司是由中國電信、中國移動、中國聯(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)、維護以及運營工作，今年1月初，鐵塔公司與重慶長安、比亞迪、銀隆新能源、沃特瑪、國軒高科、桑頓新能源等17家企業(yè)聯(lián)手進展磷酸鐵鋰的回收，