時(shí)間:2022-01-12 14:49:01來源:
資源節(jié)省:鋰離子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;我國的鋰元素絕對(duì)含量很多,但是開采難度比較大,一般都分布在西藏、青海、四川等條件比較艱苦的礦山;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:做鋰離子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,鋰離子電池需量新增,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/噸,鎳10萬/噸,碳酸鋰17萬/噸,金屬鋰90萬/噸。
市場風(fēng)口
1、政策支持
最早在2012年的時(shí)候,國務(wù)院公布的《節(jié)能和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提到了"制定動(dòng)力鋰電池回收利用管理辦法...";
2014年國務(wù)院辦公廳公布了《有關(guān)加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》,研究制定動(dòng)力鋰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《有關(guān)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"要讓電動(dòng)汽車及動(dòng)力鋰電池公司承擔(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)的公布了一系列政策,到目前為止,專門針對(duì)鋰離子電池回收的政策總共有20多項(xiàng)。
2018年三月,七部委聯(lián)合公布了最新的《有關(guān)開展新能源汽車動(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):
國家各部委主張動(dòng)力鋰電池先進(jìn)行梯級(jí)利用,再進(jìn)行資源化回收;
落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸,即"誰生產(chǎn),誰負(fù)責(zé)";
建立動(dòng)力鋰電池的回收利用體系,開展一些試點(diǎn)項(xiàng)目,建立回收化網(wǎng)絡(luò)及信息監(jiān)管;
行業(yè)規(guī)范不斷完善,國家對(duì)公司的資質(zhì)要求逐步清晰。
2、市場規(guī)模
鋰離子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,以鈷酸鋰離子電池為主;
動(dòng)力鋰電池:用在新能源汽車上的電池,乘用車上重要是三元電池,商用車重要是磷酸鐵鋰離子電池;
儲(chǔ)能電池:用在充電站、火電站、商用儲(chǔ)能等方面的電池,重要使用的是磷酸鐵鋰離子電池。
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)行了第一階段的利用;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(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)行回收。這樣就把整個(gè)電池的使用按照容量分為了三部分:汽車用、梯次利用、報(bào)廢回收。
2017年我國新能源汽車的產(chǎn)銷量在80萬輛左右,全球來看總共為130萬輛;預(yù)計(jì)到2020年我國的新能源汽車將達(dá)到300萬輛,全球?qū)⑦_(dá)到500萬輛。根據(jù)新能源汽車的銷量測(cè)算,到2020年鋰離子電池的需求將達(dá)到250GWh,這部分電池的衰減要逐步回收利用。
根據(jù)近年新能源汽車動(dòng)力鋰電池的需求量測(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)力鋰電池將進(jìn)入大規(guī)模的退役階段,換句話說,2018年真正開始做鋰離子電池回收就會(huì)迎來新的風(fēng)口,即下一個(gè)上升點(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)的市場空間在60億左右;2020年的市場空間在150億,2023年達(dá)到400億,從2018年到2023年,年復(fù)合上升率達(dá)到50%,可以說鋰離子電池的回收會(huì)成為下一個(gè)市場風(fēng)口。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年鋰離子電池的回收量在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(jìn)行梯次利用,目前梯次利用市場推廣不利的原因重要有以下幾點(diǎn):
前幾年的電池技術(shù)安全性問題比較突出;
報(bào)廢量比較少,標(biāo)準(zhǔn)化程度不高,進(jìn)行梯次利用的匹配比較困難;
儲(chǔ)能市場還沒有大規(guī)模釋放。
技術(shù)路線
1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
我國在《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》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)先的公司像邦普等已經(jīng)基本達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。
2、磷酸鐵鋰
動(dòng)力鋰電池重要分為磷酸鐵鋰,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相同,磷酸鐵鋰的循環(huán)壽命更長,電量從100%衰減到80%壽命可以達(dá)到2000-6000次。
CATL做過上述測(cè)算,退役之后的磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池可以作為儲(chǔ)能電池使用至少5年。磷酸鐵鋰假如直接報(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,假如用作梯次利用收益在30000-40000左右,所以從這兩個(gè)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(duì)回收的電池進(jìn)行篩選,然后進(jìn)行電池的串并聯(lián),第三步進(jìn)行充放電的管理,外加入BMS,設(shè)計(jì)容量和功率的匹配。一般電池容量和功率的匹配比為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)行整合;
全生命周期追溯技術(shù):通過BMS供應(yīng)的SOC、SOH、SOp技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行估算。
國家要求構(gòu)建新能源汽車國家監(jiān)測(cè)和動(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)行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離子電池的好,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,假如將拆解下來的鎳鈷錳再去做三元材料的前驅(qū)體,價(jià)格更高,以CATL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)行預(yù)處理,放電,除去外包裝,手工拆解分離得到電芯;然后再回收。
回收技術(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焊邷胤贌?,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)行再次加工成為材料
濕法(化學(xué)法):
濕法冶金:用化學(xué)試劑溶解分離浸出
化學(xué)萃取:用試劑分離
離子交換:用離子實(shí)現(xiàn)交換
生物回收技術(shù):重要是用微生物浸出,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(yùn)營模式
1、美國:生產(chǎn)者責(zé)任延伸+消費(fèi)者押金制度
以TSLA為例,2015年TSLA公布了pOWERWALL用于儲(chǔ)能市場,做鋰離子電池的梯次利用。
2、德國:生產(chǎn)者承擔(dān)重要責(zé)任
以博世為例,2015年開始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)公司補(bǔ)助
日本從國家層面立法,對(duì)電池生產(chǎn)公司回收進(jìn)行補(bǔ)助。以豐田為例,豐田是全球混動(dòng)汽車龍頭,1998年就開始做廢舊電池的回收,它的回收重要有三步:先建立回收網(wǎng)絡(luò),然后對(duì)回收的電池進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估,選擇是維修還是梯次利用,關(guān)于完全喪失再利用價(jià)值的電池進(jìn)行拆解和化學(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了兩倍。
4、鉛酸電池回收
2016年我國鉛酸電池的生產(chǎn)量達(dá)到400萬噸,鉛的價(jià)值含量達(dá)到400億,從技術(shù)方面看,我國鉛酸電池的回收率可以達(dá)到98%,但實(shí)際回收率只有30%,重要的問題在于始終沒有建立一個(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)公司、電池成產(chǎn)公司、第三方資源回收再生公司作為回收的主體,其中汽車生產(chǎn)公司是重點(diǎn)。
商業(yè)模式上,建立回收網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行專業(yè)化處理兩者有機(jī)結(jié)合,目前已初具雛形。未來的行業(yè)競爭邏輯也重要集中在這兩點(diǎn):
建立全國的回收網(wǎng)絡(luò),出現(xiàn)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,重要問題在于經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)電池聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示,我國的儲(chǔ)能以抽水蓄能為主,火電站以鉛炭電池為主,磷酸鐵鋰離子電池遲遲沒有成為梯次利用的主體重要原因在于成本,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,鋰離子電池在0.7元/kWh。以煦達(dá)動(dòng)力鋰電池溧陽項(xiàng)目為例,測(cè)算結(jié)果表明,儲(chǔ)能項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期在6年左右,假如要出現(xiàn)收益則要運(yùn)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(jì)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(huì)逐步爆發(fā)。
投資并購
1、我國鐵塔
鐵塔公司是由我國電信、我國移動(dòng)、我國聯(lián)通共同出資設(shè)立的大型通信基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)公司,重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)營工作,今年一月初,鐵塔公司和重慶長安、比亞迪、銀隆新能源、沃特瑪、國軒高科、桑頓新能源等17家公司聯(lián)手進(jìn)行磷酸鐵鋰的回收,目前在全國12個(gè)省市建立了3000多個(gè)基站。
2、上汽寧德
上汽是汽車行業(yè)龍頭,CATL是動(dòng)力鋰電池行業(yè)龍頭,兩大龍頭聯(lián)手卡位動(dòng)力鋰電池的回收,2018年三月共同簽署了戰(zhàn)略合作諒解備忘錄。
CATL在2013年就已經(jīng)對(duì)邦普完成收購,目前鋰離子電池回收業(yè)務(wù)板塊已經(jīng)成為三大核心業(yè)務(wù)之一,2017年回收業(yè)務(wù)板塊的收益達(dá)到25億,單價(jià)為80000元/噸,毛利率達(dá)到27%,業(yè)務(wù)占比達(dá)到13%。
3、投資并購
從行業(yè)來看,早在2013年,CATL就已經(jīng)并購了邦普;2017年廈門鎢業(yè)收購了贛州豪鵬;2018年并購的案例更多一點(diǎn)。
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