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動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

作者:中國國際石油化工大會

電動車行業高速發展,動力電池退役潮臨近 從坎坷起步到世界第一,中國新能源汽車産業發展已駛入快車道。中國新能源汽車産業發展已經完成了從 政策扶植到市場化驅動的轉變,經曆了從小到大、從弱到強的發展曆程。2014 年,中國接連出台 16 項新能源 汽車政策,稱之為“中國新能源車元年”;2015 年中國成為全球最大的新能源汽車市場,此後始終位居世界第 一;2021 年開始,國内新能源汽車産業市場化進階,産品型号、産銷數量躍上新台階,新能源汽車滲透率步入 “S”型曲線加速期,中國新能源汽車産業從政策培育轉向為市場驅動,發展駛入快車道。據中國汽車工業協會資料,2022 年雖然面臨疫情幹擾、晶片結構性短缺、居民消費放緩等因素影響,但全年新能源汽車産銷依然分别達到 705.8 萬輛和 688.7 萬輛,同比分别增長 96.9%和 93.4%,新能源汽車産銷連續 8 年位居全球第一,新能源汽車滲透率達到了 25.6%。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

二分天下,磷酸鐵锂逆襲三元電池。在國内動力電池市場上,磷酸鐵锂和三元電池是目前最為主流的兩大 技術路線,前者成本低、安全性高但電池能量密度較低、續航略差,後者續航時間長但成本稍高。2018-2020 年期間,國内磷酸鐵锂電池的裝車量均低于三元電池,随着比亞迪刀片電池推出,安全、價格、壽命等因素下 磷酸鐵锂逐漸逆襲三元電池,2021 年 7 月,磷酸鐵锂電池以 51.3%的市占率反超三元電池,此後便一直保持了 領先。根據中國汽車工業協會資料,2022 年中國動力電池裝車量達到 294.6GWh,增長 90.7%,其中磷酸鐵锂 183.8GWh,增長 130.2%,占比 62%,三元電池 110.4GWh,增長 48.6%,占比 37%,磷酸鐵锂電池市場占比進 一步擴大。

動力锂電池壽命約 5-8 年。锂電池多次充放電以後穩定性有所降低,最突出問題是锂電池經過多次充放電 循環後,電解液會發生分解,正極材料的晶格會轉變,遊離的锂離子發生沉積,緻使電池容量衰減、失效。當 動力锂電池壽命衰減至 80%以下時,電池的電化學性能将出現明顯下滑,難以完全滿足汽車正常動力需求,電 池進入退役狀态。通常認為,動力電池的服役年限在 5~8 年左右。2022 年國内廢舊锂電回收 30.03 萬噸,回收碳酸锂當量近 6 萬噸。根據 SMM 調研統計,國内 2022 全年回 收廢舊锂電回收共 300258 噸,包含電池、極片和黑粉形态的回收廢料,包括社會報廢的舊廢料,也包括電池生 産中産生的邊角料、次品等新廢料。按照電池種類看,其中三元廢料 188692 噸,占比 63%,磷酸鐵锂廢料 94551 噸,占比 31%;钴酸锂廢料 17015 噸,占比 6%。按照電池形态看,其中廢舊電池 68141 噸,占比 23%;正極 片 99024 噸,占比 33%;黑粉 133093 噸,占比 44%。按照産品端分類,回收得到硫酸鎳 32380 金噸,硫酸钴 25418 金噸,氧化钴 977 金噸,工業級碳酸锂 18708 噸,電池級碳酸锂 21560 噸,粗制碳酸锂 18323 噸。需要注意,上述回收統計包括舊廢料,也包括電池生産産生的新廢料。

中國動力锂電池退役剛起步,預計未來規模達 TWh 級别。2021 年開始,中國新能源汽車産銷量顯著增加, 假設平均汽車動力電池平均壽命為 5 年,預計到 2026 年左右電池報廢量将急劇增長,2026 年動力電池退役 量有望超過 100GWh,2032 年有望超過 1TWh,2022 年至 2035 年 CAGR 達到 33%。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

重視退役動力電池回收的多重必然性

退役動力電池存着安全隐患,并且電池中含多種有害物質,随意廢棄将對生态環保和人體健康産生巨大影 響。另外多數資源的可回收性良好且工藝可行,锂電池在退役後進行回收必要且可行。

首先,安全性,退役動力電池存着安全隐患。新能源汽車的動力電池額定電壓較高,在缺乏保護措施的情 況下接觸或擠壓容易引起觸電事故;當電池内外短路時,正負極會産生大電流,導緻高熱。廢舊電池如處理不 當會導緻電池燃燒甚至爆炸,甚至導緻嚴重火災,是以退役動力電池必須得到安全處置。

其次,環保性,退役動力電池威脅生态環境和人身健康。動力電池成分複雜,金屬組分、非金屬、固态、 液态等多組分并存,其中的金屬如钴、鎳、锂、錳、鐵、銅等如果得不到回收處置,與酸反應轉為離子态造成 重金屬污染,同時鎳钴錳、鎳钴鋁在水系環境裡呈現強堿性,對水體和土壤造成污染。負極材料中的石墨粉, 因其顆粒很小,易産生粉塵污染。電池的電解液溶質及其轉化産物,如 LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5 等,溶劑及其分解和水解産物,很多都是有毒有害物質,如 LiPF6 具有強腐蝕性,遇水或高溫能夠産生有毒氣 體氟化氫(HF)等,經由皮膚、呼吸接觸對人體組織,粘膜和上呼吸道造成刺激,對動植物也有嚴重的腐蝕作用。

第三,經濟性,退役動力電池資源性強,再生利用的經濟價值高。廢舊電池含有多種可回收的金屬資源, 包括锂、鎳、钴、錳、鋁、鋼等金屬和其他可再生利用成分如石墨等,蘊藏資源種類豐富、豐度高,具備極高 的再生利用價值。锂、鎳、钴、錳金屬主要存在于正極材料中,價格高、經濟性好,為再生利用的主要對象。《廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範公告管理暫行辦法(2019 年本)》的要求,動力電池再生利用企業對钴鎳 錳的綜合回收率應不低于 98%,锂的回收率不低于 85%,現行的回收工藝可以滿足此技術名額要求,提供了退 役動力電池金屬回收在技術上的可行性。

第四,戰略性,退役動力電池回收開拓城市礦山,對于突破能源金屬的資源锢桎、保障國内資源供應具有 戰略意義。中國锂钴鎳資源儲量低、礦産量低,但消費量非常大,資源對外依存度居高不下。根據 USGS 資料, 2021 年中國锂、钴、鎳的儲量(金屬噸)分别為 150 萬噸、8 萬噸、280 萬噸,分别占全球總儲量的 6.8%、1.1%、 2.9%;中國原生礦産量(金屬噸)分别為 1.4 萬噸、0.2 萬噸、12 萬噸,分别占全球原生礦産量的 14.0%、1.3%、 4.4%;但根據安泰科和 SMM 資料,中國锂钴鎳三種金屬的消費量卻分别占到了全球的 62.6%、66.9%、55.7%, 中國新能源産業發展面臨着嚴重的資源受制于人的局面,加拿大等國家限制大陸锂礦投資,海外礦産投資環境 惡化,資源安全已經上升到國家戰略層面。再生資源的回收利用,一定程度上解決資源供需不平衡對産業發展 的限制,對于新能源汽車産業的可持續發展意義重大。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

第五,低碳,使用再生材料可有效降低汽車生命周期碳排放。歐盟已經将電池的生命周期碳排放納入到電 池戰略行動計劃中。歐盟提出,加強電池回收材料應用,推動二次原材料供應,同時提出在生産過程中使用可 再生能源,以盡可能低的碳足迹支援歐盟電池制造業的可持續性。在《電池 2030+》中歐盟提到,要将電池的 生命周期碳足迹減少至少五分之一。中汽中心的研究結果表明,1kg 三元材料碳排放量為 17.4kgCO2e,而再生型三元材料的碳排放因子是-9.42kgCO2e,比三元材料碳排放因子降低了 154%,假設三元材料中,再生型材料 的應用比例為 30%,則 1kWh 三元锂電池包材料碳排放量為 76.28kgCO2e/kWh,相較于目前三元锂電池碳排放 量的 94.95kgCO2e/kWh 降低了約 20%。

再生與回收契合未來下遊企業的 ESG 發展方向。下遊如蘋果、特斯拉等行業巨頭越來越重視 ESG 發展, 重視再生資源應用,蘋果公司計劃 2025 年實作在電池中使用 100%再生鑽、産品裝置中的磁鐵将完全使用再生 稀土元素、所有蘋果設計的印刷電路闆将使用 100%再生錫焊料和 100%再生鍍金。特斯拉工廠報廢電池 100% 移 交至電池回收白名單企業進行再生利用,92%電池原材料金屬可實作再利用。回收再生的資源更符合綠色、低 碳理念,符合下遊企業 ESG 發展方向,在産業鍊條中成為“加分項”。

政策利好産業發展,規範回收體系逐漸建立

中國電池回收相關政策建設伴随産業成長,各項體系規範不斷完善。動力電池回收政策伴随新能源汽車産 業發展而不斷完善,在大陸新能源産業雛形初具階段,國家就已經意識到動力電池退役的問題,出台動力電池 回收政策,完善回收體系建設,特别是 2018 年以來,政策密集釋出,國家對于動力電池回收問題的高度重視, 動力電池回收逐漸規範完善。大陸動力電池回收利用政策發展曆程可分為三個階段:第一階段,2012-2015 年,部分條款階段,電池回收開始被政策提及,但隻作為推廣應用新能源汽車政策文 件的部分條款出現,缺乏體系化政策,電池也尚未形成主流技術路線,梯次利用為重點思路之一。第二階段,2015-2018 年,專題政策階段,針對動力電池回收陸續出台多項政策、方法,對回收利用管理、 回收技術标準作出詳細規定,逐漸建立上下遊企業關聯的動力蓄電池回收利用體系。第三階段,2018 年至今,試點實施階段,政策出台明顯加速,密集釋出各項辦法,增加試點項目,追加電 池溯源管理,提高行業規範度,整治行業生态亂象,國内電池回收企業規範化、專業化、大型化化趨勢加快。

技術路徑:拆解回收利用相對成熟,梯次利用尚處初期

磷酸鐵锂宜梯次利用,三元電池宜拆解回收

退役動力電池退役後有兩條主要去處:梯次利用和拆解回收。梯次利用:是對退役電池的降級應用,當動力電池性能下降到原性能的 80%,不能達到電動汽車的使用标準,但可以繼續在儲能系統、低速電動車、電動工具、儲能、通信基站等領域繼續使用,變相延長電池的使用壽命。梯次利用過程包括廢舊電池包拆解、檢測、篩選、重新組成健康電池包或電池系統。

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拆解回收:是對退役電池的資源化再生利用,将報廢的锂電池集中回收,通過實體、化學等回收處理工藝 将電池中具備利用價值的金屬元素如锂、钴、鎳等提取出來,有價金屬元素傳回冶煉或者正極材料生産環節, 最終仍用于動力電池的生産。當梯次利用的電池性能進一步衰減至無法利用時,需要再退役,最終仍進行拆解回收。

梯次利用規模化發展存在挑戰,長期或以拆解回收為主導。梯次利用是退役電池的降級應用,優勢是能夠 提高電池的利用價值,實作産業鍊價值最大化,也能降低儲能、低速電動車等行業的用電池成本;但缺點是電 池評估環節并不成熟,電池的差異性也導緻安全問題,成本目前也并不具備優勢。拆解回收是對退役電池的資 源化利用,回收技術相對成熟,資源回收率高,不需要一緻性篩查和安全評估,拆解流程更為簡單,經濟效益 好、商業模式相對較好,但容易造成環境污染、能耗較高等問題。

磷酸鐵锂電池适合梯次利用。磷酸鐵锂電池在容量下降至 80%以下後仍然能夠保持較好的電化學性能,電 池容量也不會呈現加速衰減的趨勢,同時磷酸鐵锂電池安全性更好,穩定性好,循環壽命更長,是以退役之後 适合梯次利用。三元電池适合拆解回收三元電池循環壽命比較短,三元電池的安全性也沒有鐵锂電池的好,着火點比較低, 耐高溫性稍差,不适合用于儲能電站、通訊基站等環境複雜的領域,同時三元電池所含的鎳钴錳價格比較高, 即使直接拆解,收益也很可觀,是以三元電池一般不作為梯次利用的對象,更加适合拆解回收有價元素。

梯次利用:退役電池的降級應用,尚處商業化初級階段

分級多區段梯次利用

退役動力電池可以根據衰減程度,多級、多次梯次利用。當動力電池容量衰減到初始容量的 80%以下,便 達到設計的有效使用壽命,不能完全滿足車用需求。将性能較好的電池篩選重組後在某些使用條件相對溫和的場合進行二次利用,繼續發揮其功能,做到資源利用的最大化。根據電池性能的衰退程度,可将回收利用大體 分為四個階段,從第一階段向下級延伸,直至完全不能滿足各場景的使用要求後,進入第四階段,即再生利用 環節。第一階段,為電池包使用階段,即電池容量大于或等于 80%,滿足電動汽車使用要求,作為正常能源電池 在車中被使用;第二階段,為電池組利用階段,即電池容量衰減至 60%-80%,可應用于對放電功率要求稍低的 低速電動汽車、電動三輪車等移動、複雜工況場景;第三階段,為單體電池利用階段,可用容量衰減至 20%-60%, 則由專業廠家回收拆解成單體電池,以串、并聯的方式以多種組合形式再配組,重組後電池主要使用在儲能場 景,容量較高性能更穩定的用于電網儲能,容量較低性能稍次的可用于家庭儲能、充電寶等;第四階段,為報 廢階段,可用容量衰減至 20%以下,此時電池已經可以進行報廢處理,僅需提煉回收電池内部部分零件及稀有 化學成分,回收金屬元素。

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工藝流程相對複雜,仍需多方面完善

退役動力電池梯次利用的工藝流程包括電池拆解、品質檢測、電池篩選、電池重組、系統內建等。對電池 包進行外觀評估及一緻性檢測,滿足需求則可直接以整體的形式應用于低性能需求的應用場景;未通過的電池 将電池包進行拆解為電池模組,并對外觀、循環壽命、電池容量、性能狀态等進行檢測,篩選後的電池按照一 緻性進行電池重組,未通過電池模組環節評估的則進一步拆解為電池單體,再進行重組。重組後的電池進行系 統內建,應用于新的場景。拆解前,需要了解退役電池包的基本資訊,包括總電量,穩定容量,額定電壓,成 組方式,子產品數量以及重量等。

梯次利用成本偏高:由于每家企業電池的工藝設計、類型、連結方式、内外部結構等各不相同,是以拆解 分選困難,産線自動化程度低,拆解過程基本是手工完成,過程耗時耗力,人工成本偏高;退役電池從回收運 輸到評估檢測,也存在較高的隐性成本。在盈利模式尚未成熟的當下,梯次利用的經濟性并不比采購新電池高 太多,甚至出現梯次利用成本高于使用新電池的情況産生。低成本是梯次利用的最大價值之一,以較低的成本 獲得較高的性能才能促進産業鍊發展,是梯次利用商業模式成功與否的前提。退役電池狀态校驗難:依據退役動力電池曆史運作資料的完整程度可分為白箱電池和黑箱電池,早期動力 電池資料管理并未形成規範的記錄,導緻動力電池狀态檢測無法采用快速高精度的方法,電池狀态的預估基于 有限資料,則其安全性能評估和價值判斷準确性低,無形中增加品質風險和成本。

動力和儲能電池的技術路線差異:電動汽車和儲能端關于電池的需求有所不同,電動汽車傾向電池具備高 能量密度,儲能領域則更看重電池擁有高循環壽命,是以動力锂離子電池和儲能電池的技術路線也會有所差異, 是以未來三元動力锂離子電池梯次利用到儲能領域,是否存在安全隐患以及能否保證梯次利用電池的穩定性等 不确定因素,還存在一些困惑。對退役電池的價值評估不統一:目前市場上退役動力锂離子電池的标價跨度較大,有關退役電池剩餘價值 的評估業内也沒有統一标準。關于一個電池的評價估值,其實際剩餘容量、健康狀況、預估剩餘循環次數和全生命周期放電量等方面的資料,對退役動力锂離子電池的市場價值有着較為直接的影響。目前關于如何評定退役電池的價值,車廠、使用者、回收機構、儲能電站等各方還未達成價值共識。

國内處于試點階段,海外商業化營運較多

大陸退役動力電池梯次利用體系初步建立,但仍主要停留在示範項目階段,商業化應用相對較少。整體來 看,梯次利用的投入成本依然較高,是以目前國内的退役動力電池梯次利用主要停留在試點階段和示範項目階 段,商業化的應用還較少。近年來,工信部會同有關部門出台了《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦 法》等政策,實施了動力電池全生命周期溯源管理,在京津冀等 17 個地區及中國鐵塔公司等開展梯次利用試點, 推動跨區域合作與産業鍊協同。

國外企業在梯次利用上試點更早、走得更快。海外一些發達國家都在積極探索電池梯次利用的商業發展模 式,如德國、美國、日本等國家由于起步較早,如今已經有了很多成功的示範工程和商業項目,大部分是以儲 能二次利用為主。例如,4R Energy 公司是日産汽車與住友商事株式會社在 2010 合資成立的,緻力于實作日産 聆風的锂電池二次商業化利用,回收日本和美國市場中聆風汽車的廢舊電池用于住宅及商用的儲能裝置,目前 已經推出兩款儲能電池産品;夏普公司則将退役的動力锂電池通過智能功率調節器用于家庭儲能;美國杜克能 源将退役的動力鉀電池應用在家庭能源上;德國博世集團則利用寶馬的純電動汽車退役的動力電池建造 2MW/2MWH 的大型光伏站儲能系統;美國公司 Free Wire 基于退役的廢舊動力電池供能,面向辦公區域開發了 一款可移動的電動汽車充電寶。

成本下降為長期趨勢

成本控制是目前限制梯次利用規模擴大的主要原因之一。由于退役電池規格繁多,不同的車型就有不同的電池 pack,内部設計和結構千差萬别,不同的電池 pack 就要定制不同的拆解解法,拆解自動化程度低,電池轉運和評估檢測也有較高成本構成,造成效率偏低,成本較高。國内梯次利用規模尚處于起步階段,規模效應對成本的下降還未充分展現,能否以較低的成本獲得較高的性能,退役電池梯次利用持續降本,是擴大和豐富商業模式的前提。技術進步、新型商業模式出現,未來梯次利用成更具經濟性。随着退役動力電池的價格下降以及電池拆解重組技術的發展,梯次利用的成本競争力将得到進一步提升。BaaS(Battery as a Service,電池租用服務模式) 等新型商業模式的出現,電池的所有權主體也正在發生改變,梯次利用成為提高動力電池全壽命周期價值最大化的關鍵。BaaS 模式還可以提高退役動力電池的供應規模和可使用率,讓退役電池大規模回收和标準化拆解成 為可能,梯次利用也更具經濟性。據彭博新能源财經資料,到2030年梯次利用的價格可能或可比新采購電池組便宜 30%左右。

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拆解回收:資源化再生利用,回收率為核心

電池拆解回收分為預處理-金屬回收工序,正極最具回收價值。動力電池主要結構包殼體、正極、負極、隔 膜、電解液等,其中正極材料中含有大量的鎳、钴、锂、錳等金屬元素,電池拆解回收是指通過實體及化學手 段電池中的鎳、钴、锂等金屬材料分離出來進行再生利用,過程包括預處理和金屬回收兩部分工序,其中金屬 回收供需技術路徑較多、工藝也相對成熟。

金屬回收:工藝相對成熟,國内以濕法或火法-濕法聯合工藝為主。锂、鎳、钴、錳等有價金屬絕大部分都 存在于正極材料中,是以從正極材料是主要處理對象。拆解後電芯通過破碎-高溫爐-重選(風選)-磁選-篩分等 環節,得到的顆粒較粗的通常包括塑膠、分離器、銅箔、鋁箔等,粒級較細的組分通常包括正負極材料,含有 锂、钴、鎳等金屬元素,行業稱為“黑粉”。“黑粉”中金屬元素的回收方法有實體法、火法工藝、濕法工藝、 生物冶金或者聯合工藝等,回收方法與傳統冶金工藝接近,是以技術相對成熟,尤其是火法工藝和濕法工藝應 用較為廣泛,國内則主要采用濕法或聯合工藝。

火法工藝:傳統方法,常配合其他工藝使用

火法工藝是冶金領域較為傳統的回收方法,原材料相容性高,有價金屬通常以合金的形式回收。火法冶金 技術曆史悠久,常用于提取金屬,最早用于礦物冶金。将電極材料部分放入幹電弧爐内高溫處理,通常高溫煅 燒處理溫度超過 1000℃,塑膠和有機溶劑被燃燒,其中的金屬及其化合物發生氧化還原反應,利用不同金屬熔 沸點和冷凝點不同,通過金屬蒸汽揮發-降溫冷凝過程其收集,主要回收低沸點的金屬及和金屬氧化物,最後對剩下的殘渣金屬采用篩分、熱解、磁選或化學方法等進行回收。

火法冶金工藝的主要優點:1)工藝簡單而成熟,工藝流程較短、操作相對簡單;2)無需提前進行分選, 可以回收多類電池的混合物;3)适合大規模的廢舊電池進行處理。

主要缺點:1)能耗大,過程中産生較多 CO2 或其他有害氣體,焚燒尾氣處理的壓力大,容易引發大氣污染進而受到政策限制;2)部分金屬存在于爐渣中難 以回收,金屬回收率低,産品合金需要配合濕法冶金等工藝進一步處理以實作不同金屬的提純;3)石墨、隔膜 和電解液等有機物全部以還原劑的形式被燃燒掉,得不到回收。

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濕法工藝:技術成熟、廣泛應用,最大程度回收金屬元素

濕法工藝技術成熟,産品多為金屬鹽。濕法冶金廣泛使用于原生礦産的有色金屬冶煉工藝當中,是一種很 成熟的處理方法。濕法回收主要包括浸出和分離(萃取、沉澱)過程,通過酸或堿對锂電池正極材料進行溶解, 将正極活性物質中的金屬組分浸出,浸出液除雜淨化後,通過離子交換/萃取/沉澱等工藝,将其中金屬離子分離 并形成相應無機鹽或氧化物,如硫酸钴、硫酸鎳、氯化钴、碳酸锂等,可直接用于電池生産。濕法工藝優點突出:1)可以回收電池中幾乎所有價值量高的金屬元素;2)回收率高,鎳、钴回收率 98% 以上,锂回收率 85%以上;3)産品純度高,可以直接制備電池級材料;4)對原料的處理更加具有靈活性,可 直接處理正極材料生産過程中的廢料和失效锂電池中拆解、分選出的極片料。但缺點是:1)溶液中金屬離子成 分多,是以操作程式複雜、工藝流程較長;2)工藝采用了大量的酸堿,廢水處理困難,容易造成水土污染,處 理不當可能會造成二次污染;3)電池必須經過破碎等預處理,經過細篩得到“黑粉”才可以浸出;4)适合組 成成分較為單一的廢舊電池,成分發生較大變化時,工藝可能會發生調整。

大陸電池回收企業大部分都采用濕法工藝。格林美采用濕法工藝,廢料經過破碎分選,除去金屬碎片,通過酸浸、萃取、分離得到各種目标金屬鹽溶液,然後通過共沉澱制備三元前驅體産品或由氯化钴制備碳酸钴, 煅燒後制備四氧化三钴,含锂萃餘液則用來制備锂鹽;江西贛鋒循環,廢電池經過鹽水放電、初破碎篩分,選 出隔膜、外殼,極片經過幹燥熱解、細破碎,得到銅鋁金屬及三元粉料(黑粉),三元粉料再經過焙燒、硫酸雙 氧水漿化/酸浸後,除銅、鐵、鋁,沉锂,萃取、反萃取等工序,得到鎳钴錳淨化液,用于前驅體生産。國内的華友钴業、邦普循環、天奇金泰閣、光華科技、贛州豪鵬、芳源環保、以及海外公司 Li-Cycle 等均 主要采用濕法提取鎳钴锂等金屬或相應鹽類。近年通過不斷加大技術研發投入(甯德時代-兩段酸性浸出,格林 美-葡萄碳酸浸取,光華科技-空氣氧化法),國内企業不斷改進濕法工藝流程,回收率和盈利能力顯著提升。

聯合工藝:優勢互補,濕法為主,火法為輔

單一工藝适應性差,聯合工藝優勢互補。火法回收工藝存在着原料損失、廢氣及粉塵排放、能耗高等缺點;濕法回收法存在着廢水處理困難、程式繁瑣、化學試劑消耗量大及成本高等缺點。一些學者便提出了火法焙燒濕法冶金聯合法回收工藝,利用火法焙燒改變正極活性物質的成分,再利用濕法溶解、分離(萃取、沉澱),最 終得到金屬或金屬化合物。另外,事實上,火法工藝更多為前序流程,産品以合金為主,後續多聯合濕法工藝 進一步分離金屬元素,比如 Umicore 的 Val’Eas 工藝在火法工藝後得到合金金屬,在經過酸浸經萃取得到金屬 鹽,最終通過高溫還原回收金屬單質,全流程屬于聯合工藝。

實體修複:恢複材料活性,助力磷酸鐵锂梯次利用

電池性能衰減源自電池材料的結構或性質變化,修複材料缺陷實作電池材料回收已經成為熱點方向。退役 電池宏觀尺度下幾乎所有的性能衰退,均是由于分子尺度下的材料本身發生了結構或者化學變化以及微納尺度 下的材料形貌或者紅外特性變化引起的,若采用實體或電化學等方式,對拆解分離後的退役锂電池電極材料的 結構和性能進行修複,可以最終處理再生為可再次投入使用的電極材料或其前驅體,這種技術稱作電池的實體 修複再生技術,已經成為近年來回收處理退役電池的新型熱門方向。修複再生技術主要有直接修複再生和高附加值再生。磷酸鐵锂材料電性能衰減的主要原因是材料中活性锂 的損失,是以通過向磷酸鐵锂電池正極材料中補充锂元素可以獲得較好性能的再生材料。直接修複再生即通過 不同溫度的高溫煅燒,對正極材料的電化學活性進行修複,進而直接獲得可再次利用的正極材料,這類方法簡便且成本較低、對環境影響較小,但再生産物易出現夾帶雜質、結構修複不完全的問題。高附加值再生是指将 退役磷酸鐵锂電池正極材料中的锂、鐵、磷以化合态形式浸出回收,作為原料,在補充锂源、鐵源或磷源後, 通過水熱法、高溫固相法、噴霧幹燥固相法、噴霧熱解法、碳熱還原法等方法重新合成性能較好的磷酸鐵锂正 極材料;通過高附加值再生所制得的産品性能優良,但工藝複雜、耗能較大、易對環境造成污染。. 實體修複工藝全組分回收在高校得到技術進展。國内中南大學、清華大學等研究發展出全組分實體法回收 技術,通過精确拆解、材料修複的方式,實作了電解液、隔膜、電池材料的全組分回收,且回收率較高,有效 回收正、負極材料、隔膜、電解液材料等,雖然廢舊隔膜和電解液一般不能再參與到動力電池的生産環節,但 其仍可以實作材料層面的循環利用,并且可以通過回收很好地避免回收過程中的環保隐患。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

國内賽德美公司已商業化營運,采用實體拆解+材料修複的方式回收電池。首先通過全自動化的實體精确 化拆解,将動力電池中的正負極材料、隔膜、電解液、五金件等組分結構進行精細化拆分,再通過材料修複工 藝,将拆解得到的正、負極材料進行成分調整和高溫固相修複後,最終生成修複後的正、負極材料粉體。據賽 德美表示,目前實體法對鐵锂三元全組份回收率可以大于 90%,甚至到 95%以上。具體而言,正負極材料可以 實作極高效率回收,隔膜回收率在 95%以上,電解液也可以做到 90%左右。修複材料制造成锂離子電池後,可 組裝成 PACK,應用于低速車、電動自行車、電動工具和家用儲能等領域。

其他成分回收

負極回收

锂電池負極材料的種類繁多,但目前應用較多的是碳、石墨類和非石墨類碳材料。石墨負極材料回收工藝 通常采用熱處理、浸出或研磨浮選的方式來回收。石墨在廢舊锂電池當中所占比例(品質分數)約為 12%~21%, 這一數量十分可觀。在某些不生産石墨或者石墨儲量較低的國家,例如美國和部分歐洲國家,都将石墨作為一 種關鍵材料,回收的石墨粉通過改性後有望循環應用于電池生産中。浮選法回收:石墨天然疏水,與親水物質表面實體化學性質差異較大,可采用浮選方法,添加捕收劑、起 泡劑、調整劑等,将石墨與其他親水材料分離。廢锂離子電池中的 LiCoO2 則是極性強、親水性好的離子晶體, 浮選法實作了 LiCoO2 正極和石墨負極材料的同時回收,簡化了回收流程,操作簡單、高效、污染小,但是該方 法回收的石墨含有較多雜質,分選得到的石墨純度有待進一步提高。

電解液回收

電解液回收往往被忽略,經濟性原因普遍被焚燒處理。目前電解液回收面臨諸多挑戰,如電池循環後電解 液會吸附在多孔電極上,提取和收集難度大;其次電解液揮發、易燃、有毒,加劇了回收的複雜性;再者電解 液回收工藝較複雜,小規模情況下經濟效益不明顯。是以,考慮成本及規模等因素,目前大多數企業僅回收高 價值的能源金屬,忽略電解液的回收,在廢舊電池處理過程中多将電解液燃燒或經廢氣淨化處理後排入大氣中。電解液成分複雜,回收處于初級階段,常用方法有冷凍法、機械法、有機溶劑萃取法和超臨界回收法。電 解液主要由锂鹽、有機溶劑和添加劑組成。考慮到未來廢電解液量将非常巨大,從資源和環保角度出發,電解 液回收及高值化利用均迫在眉睫,但目前仍處在初級階段,在數量和品質上均有待提高。電解液回收技術可分 為冷凍法、機械法、有機溶劑萃取法和超臨界回收法。

CO2超臨界萃取法:當溫度和壓力達到臨界狀态時,CO2具有超高的溶解能力,能夠有效溶解非極性物質, 且化學性質穩定、無毒、價格低,是一種優秀的萃取劑,可将電解液從廢舊的锂電池中分離,提取電解液的回 收率可以達 90%以上。僅有少數企業開展過電解液的回收技術研發。英國 AEA 公司經低溫破碎、分離鋼材後,用乙腈提取電池中 的電解液,采用 N-甲基吡咯烷酮(NMP)提取黏合劑(PVDF),分選後得到 Cu、Al 和塑膠,電沉積法将溶液 中的 Co 轉化為 CoO。日本 OnTo 公司開發了 Eco-Bat 工藝,将電池放置在一定壓力和溫度的容器中,用液态二氧化碳(CO2)溶解電池内的電解液,改變溫度和壓力使 CO2 氣化,進而讓電解液從中脫出。大部分企業放棄電解液回收,或燃燒-淨化處理。格林美将锂離子電池經過預處理、酸浸、分離提純、重新 合成、熱處理等過程,獲得超細钴粉和鎳粉,電解液經燃燒、淨化處理後排放。比利時 Umicore 開發了獨特的 Val’Eas 工藝,通過特制的熔爐采用高溫冶金法處理锂離子電池并制備出 Co(OH)2/CoCl2,石墨和有機溶劑作為 燃料焚燒處理。法國 Recupyl公司采用拆解-浸出-沉澱-淨化的工藝回收鋁、钴、锂等材料,放棄回收電解液。

經濟性:能源金屬價格上漲,凸顯回收商業價值

退役動力電池回收價值分析

正極材料貢獻動力電池最大價值部分。新能源汽車的成本構成中,電池占了接近一半,是最重要的成本要 素。而動力電池主要由正極、負極、隔膜以及電解液等組成,據資料,三元動力電池 中,正極材料成本占比約 45%,隔膜占比約 18%、負極材料占比約 15%,電解液約 10%、銅箔約 8%、鋁箔 4%。2022 年随着能源金屬價格的大幅上漲,汽車中電池成本占比和電池中正極材料成本占比更高。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

锂鎳钴等金屬為退役動力電池回收最主要收益來源。電池包拆解後得到電池組,進一步拆解得到的單體電 池(電芯)。單體電池重量約占電池包總重量的 70%左右,其中價值最高的部分就是正極粉料,三元電池正極材 料一般占到單體電池總重量的 40%左右,根據電池型号不同會有一定差異。正極材料中最具回收價值的金屬為 锂、钴、鎳、錳,以 NCM523 電池為例,一噸正極材料中含有鎳金屬 304kg、钴金屬 122kg、錳金屬 171kg、锂 金屬 72kg,锂、鎳、钴金屬含量高、價值量大,是退役動力電池回收最主要的收益來源。

退役動力電池回收成本拆解

電池回收成本包括原材料成本、輔料、能源動力、環境治理(三廢處理)、人工成本、折舊攤銷等。其中原 材料成本主要是指購置廢舊電池的成本,價格随鎳钴锂價格波動變化較大;輔助材料成本是指報廢的動力電池 進行中所需要用到的酸、堿、有機溶劑、沉澱劑等,其種類和成本因工藝不同會有較大差别;另外天然氣、電 力、水,以及人工成本也是電池回收成本的主要構成。濕法工藝成本較高,且三元電池回收工序成本略高于磷酸鐵锂。國内電池回收主要采用濕法回收工藝,因 工藝流程長、過程中需要使用的酸堿溶液、輔助原料較多,是以産生的廢液也相對較多,成本相對較高。三元 電池回收金屬品種多,工序、輔料種類和用量、能源動力消耗都高于磷酸鐵锂,是以成本也較高。抛開電池購 買成本,處理 1 噸三元電池和處理 1 噸磷酸鐵锂電池成本分别為 1.4 萬元和 1.1 萬元。

根據 SMM 報價,2023年4 月初廢舊方殼磷酸鐵锂電池價格約為 0.8 萬元/噸,廢舊 523 方形三元電池價格 約為 2.6 萬元/噸;根據上表,回收 1 噸電池的成本分别約為 1.9 萬元/噸和 4.0 萬元/噸;回收 1 噸磷酸鐵锂電池金屬産品的價值約為 2.0 萬元,回收1噸NCM 523 電池金屬産品的價值約為 5.7 萬元,磷酸鐵锂回收經濟性略 差,隻靠回收锂僅略微盈利,其他材料回收同樣重要,廢舊NCM 523 電池回收盈利約 1.7 萬元,毛利率約 30%。

退役電池回收計價模式

電池标準化計價困難重重。由于不同電池規格型号差異較大,電芯、正極材料在電池中的品質比重也有較 大差異,是以金屬含量存在差別,簡單以廢舊電池重量計價價值量出入較大。另外,行業依然比較混亂,拆解 後電池存在低價值電芯摻雜在高價值電芯中銷售的情況,是以以有價元素含量進行計價更為合理。此前锂含量少、價值低,僅以鎳、钴含量計價。三元電池回收料中的有價元素主要包括鎳、钴、锂、錳、 銅、鋁等,在锂價大幅上漲之前,由于電池中锂的含量和價格均遠低于鎳和钴,是以锂的提取價值有限,電池 回收料的價值主要在鎳钴,是以隻對鎳钴計價,計算公式為:電池回收料價格=鎳钴元素價值量*折扣系數=(鎳 含量*鎳金屬價格+钴含量*钴金屬價格)*折扣系數,折扣系數多在 65%-85%,高于折扣系數、低于實際回收率 (一般為 98%以上)的部分,可以視為回收企業的處理成本+毛利潤。锂元素價值隐藏于折扣系數當中,伴随锂價上漲市場變得混亂。随着锂價不斷上漲,且锂的回收率也不短 提高,電池回收锂經濟性逐漸凸顯,是以交易雙方将锂元素的價值隐含在了折扣系數中,通過提高折扣系數間 接對锂元素進行計價。随着锂價持續走高,锂已經成為電池回收最大的價值部分,推動電池回收料折扣系數持 續上漲,直至出現 200%以上的折扣,“折扣系數”已經搖身一變為“溢價系數”。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

計價方式變革,鎳、钴、锂逐漸走向分别計價。此前锂元素隐藏在電池回收料的折扣系數中,存在較多問 題:一是折扣系數變的模糊,不易量化锂元素的回收價值;二是折扣系數奇高且對應因素模糊,部分上遊粉料 廠添加難浸鎳钴料,提高折扣系數,影響濕法廠回收率。是以,行業正逐漸推行鎳、钴、锂元素分開計價方式, 電池回收料價格=鎳钴锂元素價值量*折扣系數=(鎳含量*鎳金屬價格*鎳折扣系數+钴含量*钴金屬價格*钴折扣 系數+锂含量*锂金屬價格*锂折扣系數),例如天奇股份正在推行新的計價體系,其中钴、鎳的回收折扣系數在 80%~90%,锂在 65%~80%。市場正逐漸從鎳钴锂統一折扣系數走向單獨報價。

“廢料換原料”,成為回收企業實作穩健盈利的“殺手锏”。锂價高企背景下,除卻改變計價體系外,回收 市場還在試水商業模式創新,“廢料換原料”的合作模式逐漸興起,成為回收企業實作穩健盈利的“殺手锏”。所謂廢料換原料,是指回收企業以協定方式定向收取電池廠、材料廠生産過程中的廢料,在提取其中的鎳、钴、 锂等金屬後,生産出電池級鎳、钴硫酸鹽及锂鹽,再返還給電池廠、材料廠。在此過程中,回收企業僅收取約 定的加工費,無需承擔金屬價格波動帶來的風險,有技術優勢的企業還可以生産副産品賺取額外利潤。國内“廢料換原料”模式探索不斷出現。2021 年,格林美便與億緯锂能簽署了 1 萬噸回收鎳産品定向循環 合作備忘錄;2022 年,又相繼與容百科技、孚能科技、瑞浦蘭鈞等企業達成戰略合作,約定以定向回收廢料的 方式,向前述企業返還電池級産成品。光華科技與天津力神,天奇股份與泾河陝煤研究院、星恒電源也簽有類 似的廢料換原料協定。

電池回收盈利彈性測算

影響回收企業盈利能力的因素主要有:金屬回收率、金屬價格、折扣系數等。折扣系數對單噸利潤影響較為顯著。锂回收率差異是各個企業技術的主要差異之一,通過彈性測算得知, 锂回收率差距 5%,對應單噸利潤差異為 3600 元;折扣系數對利潤的影響更大。表中橙色區域為目前市場行情 (鎳钴锂合并的折扣系數 90%左右,鎳價 20 萬、钴價 30 萬、碳酸锂 20 萬)對應區間的适度擴大範圍。

電池回收市場空間可達千億

汽車動力電池退役規模将在三年後迎來高速增長期。假設新能源汽車動力電池服役年限為 5 年,其中三元 電池退役後直接回收,磷酸鐵锂電池退役後部分進行梯次利用,三年後再進入回收系統。根據目前動力電池裝 機量進行推測,認為 2021 年開始中國新能源汽車産銷量呈“S”型曲線高速增長,是以 2026 年前後,中國退役 動力電池也将迎來高速增長期。關鍵假設:1、假設 5 年後技術進步和對續航需求提升,裝機量中三元占比逐漸回升;2、動力三元電池 5 年退役,不參與梯次利用而直接回收;3、磷酸鐵锂電池退役後按照一定比例梯次利用,2019 年磷酸鐵锂電池 梯次使用率為 20%,往後每年 5%遞增,當梯次使用率達到 50%時,梯次使用率不再增長;4、梯次利用三年後 電池再退役。結論:2026 年動力電池退役量達到 155GWh,可直接回收量 127.5GWh,雙雙首次超過 100GWh;2030 年 動力電池可回收量達到 583.5GWh,2035 年達到 1428GWh,2022-2035 年 CAGR 達 42.9%。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

電池回收金屬量可極大補充供應,國内資源保障度得到提升。目前電池回收金屬主要有锂、钴、鎳,通過 計算,預計 2022 年可通過廢舊汽車動力電池回收锂金屬 0.28 萬噸、钴金屬 0.35 萬噸、鎳金屬 0.87 萬噸,若考 慮儲能電池、兩輪車、3C 電池,廢舊電池回收得到的锂钴鎳分别為 0.31 萬噸、3.54 萬噸和 0.87 萬噸。預計到 2035 年,通過汽車廢舊電池回收锂钴鎳 12.82 萬噸、10.2 萬噸和 52.7 萬噸,整個電池回收行業回收锂金屬 15.1 萬噸、钴金屬 22.3 萬噸、鎳金屬 52.7 萬噸,超過目前電池行業對上述金屬的需求量,國内能源金屬保障率将有 極大提升,以當期最為緊張的锂估算,2035 年廢舊電池行業回收得到的锂可以供超 1000 萬輛新能源汽車使用。

關鍵假設:1、未來數年電池能量密度沒有大幅提升,各類電池實際比容量如表所示;2、電池報廢即回收, 不考慮庫存周期;3、因三元電池不适宜中大型儲能場景,是以假設儲能全為磷酸鐵锂;假設兩輪電動車全部為 錳酸锂,假設 3C 消費電子電池均為钴酸锂電池;4、假設锂回收率保持 85%,鎳钴錳回收率保持 98%;5、僅 考慮社會面的廢舊電池回收,不考慮電池企業生産過程中的新廢料回收情況。

爆發式增長,十年内可見千億規模。汽車動力電池中最具價值量的應數锂,而 3C 電池以钴酸锂居多,钴 含量大、價值量高。雖然遠景新能源汽車動力電池未來市場空間廣闊,2035 年僅新能源汽車報廢動力電池回收 锂金屬價值量就可能超過千億,但短期看 3C 電子、兩輪車等賽道電池钴的回收價值量更高。是以電池回收短期 依賴 3C 電池,中長期看新能源汽車報廢動力電池潛力。關鍵假設:1、锂價格假設:碳酸锂 2023-2025 年碳酸锂均價分别為 30/20/15 萬元/噸,2026 年之後均價 15 萬元/噸,锂金屬與碳酸锂折算系數為 5.32;2、钴價格假設:長期均價 35 萬元/噸;3、鎳價格假設:2023-2024 年均價 20/15 萬元/噸,此後長期均價 10 萬元/噸;4、錳價格假設:穩定于 1.5 萬元/噸。

回收管道:群雄逐鹿中原,得管道者得天下

上下遊單向傳導的産業鍊條轉向行業交叉的産業網絡

材料回收企業多、梯次利用企業少,電池回收管道多樣。動力電池回收産業鍊上參與者衆多,包括電池生 産商、汽車整車生産商、消費者、電池回收管道、電池拆解/回收企業等,需要各方協同合作,電池回收的核心 環節是回收管道、梯次利用、電池拆解和材料回收,其中退役電池的來源管道多樣、廣泛,從事材料再生回收 的企業較多、梯次利用的企業較少。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

産業鍊内部深化合作,各環節不同形式、不同程度向電池回收利用環節延伸。上遊資源企業、金屬冶煉企 業、電池材料生産、電池制造、新能源汽車整車制造廠等,逐漸從傳統的上下遊關系逐漸轉為内部合作深化, 産業鍊從傳統單一上下遊方式向産業交叉、生态網絡方向轉變,動力電池産業正逐漸形成全産業鍊覆寫,資源、 電池、汽車、回收多環節交叉的産業網絡。金屬冶煉、電池制造企業:基于礦山資源和電池材料回收技術的同源性,向下遊布局電池回收産業,拓展 城市礦山;電池、整車廠:基于原料需求和供應穩定,向上遊布局金屬冶煉、礦山資源,同步向下遊布局電池回收構 建城市礦山原料管道;整車廠、管道商:基于其自身管道優勢,開拓上下遊合作,逐漸延伸産業鍊覆寫,建構電池回收-再生循環 體系。電池回收企業:作為锂電産業後周期環節,未來随着報廢量大幅增加而大幅提高在産業鍊中的話語權,電 池回收企業也逐漸延伸産業鍊覆寫,或尋求上下遊合作,嘗試形成從電池生産到電池再制造的閉環。

國内現狀:多重回收模式并存,技術為王、産業聯盟模式或是正解

目前新廢料多,舊廢料少,回收管道差異大。國内廢舊動力電池的主要來源有四種:新能源汽車電池制造 過程中産生的新廢料、汽車維修中更換下的廢舊電池、整車報廢産生的廢舊電池、梯次利用後再次報廢的電池。這四種廢舊電池回收的管道差别較大,其中以新電池制造過程中産生的廢料回收管道最為規範和健全,不經過 消費者直接進入回收環節,後三種屬于社會面廢舊電池,回收管道較為多樣,也存在一些不規範的現象。現階 段,大陸廢舊動力電池回收,主要是生産中産生的新廢料,真正完成電池壽命從汽車上退役的電池還比較少。建立在回收技術基礎上的回收管道是核心之一,管道決定企業未來規模潛力、經濟效益,技術水準決定的 高回收率是最為重要的發展決定因素,。目前國内退役動力電池數量并不多,處理産能相對充裕,換而言之,電 池回收企業“吃不飽”,有充足退役動力電池穩定供應,在對管道競争日趨激烈的當下,保障業務規模、穩定擴 大生産、最大化經濟效益。根據回收主體不同,國内目前主流的動力電池回收商業模式分為三種:①第三方回收網絡,包括獨立回收企業、貿易商,也包括電池回收處理企業建立回收網絡;②電池生産廠為責任主體的回收管道,管道包括自建回收點、電池租賃等;③以整車廠為責任主體的回收網絡,回收管道囊括 4S 店、自營廢電池回收點等。

第三方回收:具有技術優勢,回收管道為短闆

以資源再生企業為主導,業務集中于拆解-處理-再生環節。第三方回收模式,一般以資源再生利用企業為 主導,主業集中于拆解、處理、再利用環節,也有企業無拆解環節僅有金屬回收環節,以外購“黑粉”為原料, 這類企業的特點是在資源回收領域經驗豐富、危廢處理資質完備,可以很好完成電池拆解及資源再生工序,并 生産高品質産品。

電池企業回收:業務閉環優勢,可與梯次利用模式協同發展

形成資源閉環,利于電池成本下降。以電池企業為主體的回收模式,在正向上可以向整車廠、汽車經銷商、 汽車維修廠、電池租賃公司提供動力電池,在逆向上再從上述管道回收廢舊電池,回收效率高,另外,電池生 産過程中也會産生報廢電池。電池企業回收廢舊電池,将锂钴鎳等金屬材料傳回電池環節生産,形成“電池生 産-電池銷售-電池回收-資源再生-電池生産”的産業鍊閉環,在锂電材料供應緊張,價格日益高漲的今天,可以 穩定自身原料供應,提高自身對上遊原料的議價能力,有效降低電池生産成本。産業鍊上下協同較多,建構電池梯次利用和材料回收兩種路徑協同有獨到優勢。退役動力電池梯次利用對 技術要求較高,電池生産企業在廢舊電池餘能檢測、充放電技術、包裝技術等更專業,并且也具備一定的銷售 網絡優勢;梯次利用電池二次報廢以後再傳回電池企業回收,很好的解決了目前梯次利用模式的諸多難點,在 梯次利用和電池回收結合上最有優勢。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

汽車廠回收:先天管道優勢,效率最為突出

最大優勢在于管道,依托現有銷售服務網點。汽車生産商回收退役動力電池管道包括汽車經銷商、4S 店等, 這也是最直接連接配接消費者、和消費者關系最為親密的一個環節,汽車動力電池安全性要求高,是以消費者更傾 向于原廠和 4S 電的維修和替換,是以在退役動力電池回收網絡建設方面,汽車生産商依托其自身龐大的銷售和 服務網絡體系建立電池回收點,且此類回收網絡體系建立在正向供應鍊之上,管道建設成本低、效率高,具有 更好的協調性。技術最為薄弱,缺乏盈利環節,需補齊資源再生環節。整車廠最大優勢在于管道,但技術環節最為薄弱, 對電池回收檢測等技術水準不及電池生産企業,更面臨拆解-資源回收-資源再生技術的缺乏,是以整車廠必須配 合資源再生回收企業完成後續環節,或并購、合資成立資源再生企業。如此一來,整車廠電池材料保供訴求不 及電池廠強烈,也難以從電池回收再生環節穩定盈利,價差賺取的利潤規模偏小,對整車廠吸引力不夠。國内 代表企業如北汽藍谷,通過子公司北汽新能源參投了贛州豪鵬、藍谷智慧與北汽鵬龍。

聯合回收模式:生産者責任延伸制為基礎的産業聯盟

單一模式各有千秋,産業結盟、優勢互補才是正解。電池回收各個主體具有各自的差異化優勢,其中以第 三方企業的回收模式參與者最多,資源回收專業性強,但管道為建設是劣勢;電池企業産業協同好,可以形成 資源閉環,但一般需要配合資源再生企業;整車廠管道優勢最大,管道成本低效率高,正向物流處于核心地位, 但電池回收技術并不具備。是以,單一回收模式可能會在管道、技術、資金等方面存着一些問題,并且面臨來 自非正規管道對正規管道的擠壓,唯有多方合作形成産業聯盟、優勢互補才是正道。

以汽車廠為核心的産業聯盟回收模式逐漸形成,政策驅動,也是産業驅動。産業聯盟模式是由行業上下遊 成員組成的聯盟作為廢舊電池回收主體,也是由效率、經濟、秩序、産業閉環推動形成的上下遊産業協同模式, 解決了單一主體難以全産業鍊完美覆寫的問題,管道協同、技術協同、産品協同,有效減少市場的惡意競争, 擠出灰色回收産業鍊生産空間,淨化産業格局,同時也有利于提高産業鍊效率、各環節降本增效。在政策上, 大陸政策大力推行以生産者為回收網絡主體的商業模式,要求汽車生産企業承擔動力蓄電池回收的主體責任, 引導汽車生産、動力電池生産、綜合利用等企業加強合作,通過多種形式形成跨行業聯合共後體,建立有效的 市場化機制,也可以與有關企業合作共建、共用回收管道。

國外經驗,他山之石可以攻玉

海外發達國家經過多年發展,再生資源的蓄積量已經較為充裕,是以建立了相對完備的再生資源回收相關 政策及立法配套,摸索出一套适合本國國情的動力電池回收體系。

日本:電池生産商為電池回收利用承擔主體

層次分明、健全且循序漸進的循環經濟立法體系,是日本退役電池回收的基礎。日本從三個層面着手搭建 了較為健全的電池回收法律體系。第一層指基本法,即《促進建立循環型社會基本法》;第二層指綜合性法律, 包括《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《資源有效利用促進法》、《資源回收利用法》、《再生資源法》等;第三 層指專門法層面,包括根據産品性質制定的專門法規,包括《汽車再循環法》,動力電池的循環利用是重點。日 本政府還制定了循環型社會基本制度,包括生産者責任延伸制度、環境報告制度等以促進廢棄物回收方面經濟 的發展,且對生産、消費和廢棄物處理等實施全方位全過程的監管監控。回收體系以企業為主導,利用零售商、汽車經銷商或者加油站的服務網絡向消費者回收廢舊電池。日本政 府早在 1994 年已開始推行回收計劃,相關汽車生産企業在新能源汽車産品上市時便同步啟動電池回收利用項目。自 2000 年起,日本政府開始倡導“蓄電池生産-銷售-回收-再生處理”的回收體系,明确了電池生産商為電池回 收利用的責任承擔主體。2004 年日本兩大中央省廳共同授權的日本電池回收中心(JBRC)旨在全面推進廢舊充 電電池材料回收利用。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

美國:生産者責任延伸+消費者押金制度

建立了從聯邦、州和地方三個層面建構了較為完備的電池回收利用法律體系。上層是兼具綱領性和可操作 性的《國家環境政策法》,下層分為“污染控制”和“資源保護”兩大法律體系,包括固體廢棄物管理方面出台 的法規、條例,如《資源保護與回收利用法》、《危險廢物管理條例》、《固體廢物處理法》等;州政府層面,美 國多州均出台了相關的回收法,三個層次的法律互相補充、互相規範。嚴格的生産者責任制度和消費者押金制度,全部參與者行為均有明确規定。美國曆來相當重視環境管理方 面的工作,已經具備比較完善的廢舊動力電池回收體系。美國動力電池回收主要實施生産者責任制度和消費者 押金制度,其中押金制度由電池協會進行制定。電池生産企業:為保證廢舊電池全生命周期的管理和高效利用,生産電池時需建立統一編碼辨別,回收時 通過借助電池銷售管道進行回收;

市場化的資金支援,解決效率及經濟性難題。資金上,建立專項基金支援産品的報廢回收,采取附加環境 費的方式;消費者購買電池時收取一定數額的手續費以作為電池生産企業的一部分回收資金;電池生産企業也 出資一部分回收費,作為産品報廢回收的資金支援;同時廢舊電池回收企業以協定價将提純的原材料賣給電池 生産企業,此種模式既能讓電池生産企業很好的履行相關責任義務,在一定程度上又保證了舊電池回收企業的 利潤,成功解決廢舊電池回收效率低和回收經濟性差等前端難題。美國模式離不開法律的規範和嚴厲的監管。其商業模式也比較成熟,以市場調節為主,政府限制管理為輔, 多樣式的回收管道豐富了回收網絡,各主體充分利用市場機制進行運作以獲得最大利潤。

德國:電池生産者承擔主要責任+依靠基金會輔助

德國是廢舊電池回收先驅,政府是整體回收的核心。德國的循環經濟的法律法規同樣以生産者責任延伸制 度為原則,動力電池回收模式中,政府是整體回收的核心,政府立法,從源頭上進行回收制定,明确生産鍊上 各環節的責任,強調各生産商消費者、政府在利用資源和環境保護中應有的責任和義務。電池生産商必須在政 府登記,承擔主要回收責任,銷售商要配合電池生産商組織電池回收工作,必須向消費者介紹免費回收電池的 地點,而終端消費者有義務将廢舊電池傳遞給指定回收網絡,此外德國賦予管理機構廣泛的責任,對各回收系 統進行檢查監督。建立基金和押金機制進行動力電池的回收。德國電池回收機制的成功建立,除了政府對電池生産者的嚴厲 監管外,還離不開基金會的輔助共享。德國乃至歐洲最大的回收協會是由德國電池制造商協會和電子電器制造 商協會聯合成立的共同回收系統(GRS)基金,該組織通過建立多于 17 萬個回收點,包括 14 萬個零售點,加 入基金的成員企業包括電池生産商和銷售商,總數達 3500 餘家,覆寫了德國電池市場 80%的産銷量。電池企業 按其電池的市場佔有率、重量與類型向基金繳納服務費,共享基金會的回收網絡,GRS 基金依靠電池企業繳納的 服務費維持運轉。

競争力:管道、技術、資質、規模

行業現狀:諸侯混戰,面臨挑戰。盡管國内電池回收利用産業已經有來自政策和市場層面的雙重力量助推, 但整體而言依然發展緩慢,行業實際發展情況與預期差距甚遠,電池回收行業政策限制力不足、監督體制尚未 建立、回收網絡有待健全、商業模式有待創新、技術仍有突破空間、市場有待規範、産業有待整合,是以産業 整體還處于初級發展階段。電池回收競争激烈,新的模式逐漸形成,未來恐行業大洗牌,唯有擁有管道、技術、 資質、規模等優勢,才能立于不敗之地。

管道:發展的先決條件

回收管道的差異将直接決定商業模式的優劣。電池回收是動力電池再利用的核心環節,回收管道的穩定性 不僅會對電池回收企業的回收成本産生明顯影響,還決定了企業後續再利用環節的業務量規模。管道網絡建設不完善,劣币驅逐良币。國内電池回收網絡尚未完善,較多廢舊動力锂電池無法高效地流入 專業回收處理企業中,而小作坊企業依靠低環保成本投入、低社會責任投入帶來的低成本優勢,高價競得廢舊 電池,非正規企業廢舊電池擷取能力強,導緻行業亂象叢生,正規企業難以獲得充足的廢舊電池原料保障。全國 1.4 萬多個回收網點,汽車企業建立網點占絕大多數。根據工信部新能源汽車動力蓄電池回收服務網 點資訊統計,截至 2022 年 12 月 31 日,工信部認定的新能源汽車動力蓄電池回收服務網點共有 14435 個。其中 大概可以分為三類,一是汽車企業的官方回收管道,一般為品牌 4S 店和部分經銷平台的合作網點,二是汽車企 業下屬或者專業的拆車公司,三是具備《再生資源經營許可證》、《危險品道路運輸許可證》等各種資質的新能 源企業。上述 1.4 萬多個廢舊電池回收網點中,由汽車企業布局的管道有約 1.3 萬,占絕大多數,而非汽車企業, 包括各類再生企業、回收企業等建立的回收服務網點僅一千多個。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

汽車新勢力電池回收網點布局暫時較少,傳統汽車大廠優勢突出。汽車企業回收管道中,吉利(含其子品 牌、合資品牌)回收服務網點最多,其次是上汽、一汽,數量均超過了 1000 個,網點在 500 個以上的企業還有 宇通、金龍、廣汽、東風、北汽(含子品牌、合資品牌),排名前十的企業總回收點數量超過 9 千個,集中度高。新勢力汽車廠的電池回收網點數量少,如特斯拉(56 個)、比亞迪(40 個)、小鵬(54 個)、理想(38 個)、蔚 來(105 個)等,回收網點布局遠不及傳統汽車企業,這與傳統老牌車企銷售網絡布局更為完善有關。汽車企業回收管道中絕大部為自有管道,少部分為合作共建。汽車企業布局的回收服務網點建設主要為自 建(汽車生産企業依托現有售後服務機構進行更新改造)和共建(與動力電池生産企業、綜合利用企業、其他 企業合作共建)模式。據中汽資料中心回收利用部統計,依托售後服務網絡建設為主流,占比超過 98%,共建 回收網絡不足 2%,合作共建空間巨大。

技術:企業持續發展的生命力,高回收率是最為核心的要素

技術是梯次利用模式的難題之一。電池組的一緻性問題尚沒有高效、徹底和經濟的解決方案和技術,使得 梯次利用電池組的運作安全性遠低于原電池組,且梯次利用的安全、循環壽命和再利用價值無法得到保證。如 不解決動力電池梯次利用過程中的技術問題,梯次利用也無從談起。另外,梯次利用存在商業模式相對單一、 使用規模有限、運作效率不高等問題,如何降低成本,實作多場景使用,有待進一步挖掘。

技術路徑導緻經濟性差異。電池回收企業技術工藝路徑參差不齊、差異較大,比如濕法冶煉中浸出劑、萃 取劑的選擇,各種産品是否回收,以及回收順序等。大部分企業并不回收負極、電解液,重點回收锂钴鎳金屬, 根據工藝不同,有預先提锂工藝也有提钴鎳後再提锂工藝,價值量高的锂回收率會存在差異,導緻經濟性差距。锂的回收率是展現回收企業核心競争力要素之一,也直接決定了回收企業的盈利能力。工業和資訊化部釋出的 《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件(2019 年本)》規定,再生锂、鎳、钴的回收率不得低于 85%、98.5%、98.5%。

動力電池回收行業:千億市場大幕漸啟

資質:白名單或将成為未來行業準入,電池回收或成為“牌照業務”

目前行業亂象:野蠻生長,參與企業數量衆多。行業處在野蠻生長期,企查查資料顯示,截至 2022 年 10 月底,國内電池回收現存企業超 7 萬家,其中 2021 年、2022 年新增數量分别為 2.5 萬家、3.5 萬家,占比超八 成。入局者越來越多,但大多是沒有認證、技術的小企業。企業數量激增,資源方待價而沽,價高者得,正規 的動力電池回收企業的規範投入,環保投入占不少成本,而非規範企業,小作坊在這方面幾乎零投入,可以更 高價格買走電池造成行業的不公平競争。在如此不對稱的競争下,不少退役電池流入非正規管道,非規範企業 擠壓正規企業空間。

規模:未來洗牌或能勝出

産能相對分散,電池回收行業規模效應尚且不突出。國内電池回收處理産能遠高于回收規模,且報廢電池 的回收大部分被非正規企業分流分散,正規企業已建成産能嚴重“吃不飽”,造成産能使用率低、實際利用産能 更加分散,目前規模超過 10 萬噸的企業僅有格林美和邦普循環,行業格局較為分散,行業規模效應不突出。未來随着行業規範,廢舊電池回流正規企業,随着社會面電池報廢量急劇增加,企業的規模效應會逐漸凸顯。

行業仍在積極擴張,産能過剩持續,或加快行業洗牌期來臨。在廢舊動力電池供應方面,根據中國汽車技術研究中心資料,2021年國内累計退役動力電池超過 32 萬噸,2025年有望增至 78 萬噸;但在處理産能方面,據不完全統計,截至 2022年,不包括小作法企業情況下,國内有廢舊動力電池回收産能已經超過 70 萬噸/年,尚有在建及規劃産能接近 300萬噸/年,産能閑置較多。未來随着新能源汽車報廢潮來臨,廢舊電池量會急劇增 加,但處理産能也在高速擴張,處理産能過剩局面或短期難以化解,會加速行業洗牌期的來臨。行業洗牌期, 或唯有管道優勢、技術優勢、規模優勢企業才能勝出,優勝劣汰重塑行業格局。

來源:中信建投證券、生态文明實踐

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