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廢舊動力電池回收行業報告:現狀、技術、市場、政策、商業模式面面觀

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時間:1900/1/1 0:00:00

日前,《廢舊動力電池回收利用行業報告》發布。發展鋰電池回收利用和分步利用,不僅可以避免資源浪費和環境污染,還可以產生可觀的經濟效益和投資機會。以下,我們將從廢舊動力電池的現狀、市場、技術、政策和商業模式等方面進行詳細深入的解讀。

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

動力鋰電池的需求和報廢量正在增加。

2015年,我國鋰電池總產量為47.13Gwh,其中動力電池產量為16.9Gwh,占比36.07%;消費類鋰電池產量為23.69Gwh,占比50.26%;儲能鋰電池產量為1.73Gwh,占比3.67%。

權威機構估計,到2020年,動力鋰電池的需求量將達到125Gwh,報廢量將達到32.2Gwh,約50萬噸;到2023年,廢料將達到101Gwh,約116萬噸。巨大的動力鋰電池市場將伴隨著鋰電池回收和下游梯級利用的行業機會。發展鋰電池回收和梯級利用,不僅可以避免資源浪費和環境污染,還可以產生可觀的經濟效益和投資機會。

2016年上半年,中國新能源汽車產銷分別達到17.7萬輛和17萬輛,仍然是全球最大的新能源汽車市場。1-2月,受春節及政策因素影響,產銷均處于低位。隨著政策調整的推進,上半年新能源汽車從3月到6月逐步恢復,并在6月沖刺至3.5萬輛的水平。下半年7-8月,新能源汽車處于3萬輛左右的穩定狀態,等待進一步的增長勢頭。

據中國汽車協會統計,8月份,新能源汽車生產21303輛,銷售18054輛,分別增長2.9倍和3.5倍,其中純電動汽車生產和銷售13121輛,純電動汽車12085輛,分別上漲3.8倍和6.1倍,生產和銷售插電式混合動力汽車8182輛和5969輛,分別增長了2倍和1.6倍。

根據工信部相關政策規定,綜合考慮規模效應和技術進步等因素,純電動乘用車補貼標準逐年下降。此外,在16年的上半年,政府加大了對欺詐行為的偵查力度后,曾考慮調整和修改政策。

國家將多方面完善補貼政策,研究建立動態調整機制,調整產品結構,提高補貼產品的先進水平。

政府對欺詐行為的調查將有助于規范行業發展,增強自主技術研發和產業升級的動力;

這也有助于防止行業產能過度擴張,改善新能源汽車行業發展的政策和制度環境。

新能源汽車產業目前和未來3-5年仍將處于快速發展階段。政策轉變和產業結構調整是使產業發展更加健康和完善的必由之路。隨著電動汽車技術的不斷升級和產業集中度的不斷提高,未來該行業仍將經歷快速發展。

權威機構綜合考慮補貼因素的變化、充換電設施數量、油電價差和電力產品性能等因素,建立了如圖所示的預測:

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

動力電池的需求和報廢不僅與新能源汽車的新產量密切相關,還與不同車型的比例、電池技術路線的轉移趨勢、不同動力電池的使用壽命以及不同電動汽車的報廢年限有關。目前,行業平均標準如下,可作為預測動力電池需求和報廢的假設條件:

不同動力電池的平均質量分別為:插電式乘用車275公斤、插電式商用車235公斤、純電動乘用車550公斤和純電動商用車1900公斤

;

據公路部門統計,轎車和輕型車年均行駛里程為5萬公里,中型車為4萬公里,重型車為3萬公里。在同等駕駛條件下,純電動乘用車動力電池的使用壽命約為4-6年;然而,純電動商用車日常行駛次數多、里程長、充電頻繁,其動力電池的使用壽命約為2-3年。

目前,我國私人乘用車的平均退役年限為12-15年,商用車的強制退役年限為10年。電動汽車的動力電池在其生命周期中至少更換兩次,動力電池的生命周期會因不確定因素(事故、人為原因等)而不斷變化。

根據權威機構的計算,2020年商用車(假設電池壽命為三年)和乘用車(五年)使用的動力鋰電池報廢量將分別達到27Gwh和4.2Gwh,2023年將分別達到84Gwh、17.5Gwh。

據估計,從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵、鋁等金屬所創造的市場規模將在2018年開始爆發,達到52億元,2020年達到136億元,2023年超過300億元。

如果這些因新能源汽車產業發展而產生的廢棄電池得不到妥善處理,將對環境造成極大污染;此外,廢舊鋰離子電池資源豐富,以下部門將分析鋰離子電池回收的技術可行性和成本經濟性。

廢動力鋰電池資源豐富,其中鈷和鋰的潛在價值最高。

構成鋰離子電池的陽極、陰極、隔膜、電解質和其他材料含有大量有價值的金屬。不同動力鋰電池正極材料中有價金屬的成分不同,其中電位值最高的金屬包括鈷、鋰和鎳。例如,三元電池中鋰的平均含量為1.9%,鎳為12.1%,鈷為2.3%;此外,銅和鋁的比例分別達到了13.3%和12.7%,如果能夠合理回收,將成為創收和降低成本的主要來源。

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

鈷是一種銀灰色有光澤的金屬,具有延展性和鐵磁性。鈷因其優異的耐高溫性、耐腐蝕性和磁性財產,廣泛應用于航空航天、機械制造、電子電氣、化學、陶瓷等工業領域。它是制造高溫合金、硬質合金、陶瓷顏料、催化劑和電池的重要原材料之一。

鈷資源主要與銅鈷礦床、鎳鈷礦床、砷鈷礦床和黃鐵礦礦床有關。獨立的鈷礦很少,土地資源儲量也很少。海底錳結核是鈷的重要遠景資源。再生鈷的回收也是鈷資源的重要來源之一。根據美國地質調查局的數據,2015年,全球鈷礦產量為12.38萬噸,剛果(黃金)生產了6.3萬噸鈷礦,占比超過50%,而中國僅生產了7.7萬噸金屬鈷,占比6.2%。

鈷礦擴建項目包括:2016年在剛果(金)的Etoile Leach SX-EW工廠、澳大利亞的Nova Nickel、ldaho Cobalt和North Met,在美國的第一階段,總新增產能為7235噸;2017年,新增項目很少,只有加拿大的NICO和贊比亞的Cobalconverterslag,總新增產能為2215噸;

2018年,澳大利亞格拉德斯通鎳業公司和剛果民主共和國Minier項目的新礦山投產,總新增產能為9600噸。

鈷礦減產項目包括嘉能可的Katanga和Mopani項目,以及巴西的Votorantim Metais礦,預計將減產5200噸金屬。未來,隨著銅鎳價格持續低迷,不排除其他大型礦企也會加入減產陣營。

由于2016年上半年動力鋰電池市場的快速發展和主要礦山的減產預期推動了鈷需求的提振,鈷價格在2016年年中轉向拐點,預計未來兩年供應將保持緊張平衡。從全球市場來看,42%的鈷需求集中在鋰電池領域,其次是高溫合金(16%)和硬質合金(10%);從中國市場來看,電池材料的比例高達69%。隨著新能源汽車下游需求逐漸明朗,國內動力電池制造商在2016-2017年擴大了產能,對鈷的需求將進一步增加。因此,從廢舊電池中回收鈷越來越經濟。

鋰作為一種廣泛用于動力鋰電池的元素,有著廣泛的用途。目前,市場上碳酸鋰價格持續上漲,需求端,尤其是新能源汽車驅動的需求,以及供應端產能釋放的困難,共同影響著碳酸鋰的價格,促使越來越多的企業關注鋰電池回收的經濟效益。

鋰資源在自然界中分布廣泛。然而,鋰資源的提取技術壁壘較高,因此供需格局相對穩定。近年來,供給側的變化主要包括:銀河資源(卡特林山礦)恢復生產;SQM成立合資公司,開發阿根廷鹽湖4萬噸Cauchari Olaroz項目;ALB加強與智利當地企業的合作,預計2020年將在智利形成三家鋰鹽廠,總生產規模為7萬噸低成本電池。

2015年,鋰電池占所有鋰需求的50%以上;

根據SQM的預測,2016-2025年鋰需求復合增長率將達到8%-12%,其中動力鋰電池的鋰需求復合增速將達到18%-24%。根據這一預測,2025年全球鋰需求將達到49萬噸(相當于LCE)。

TeslaModel3的推出也帶來了對高端氫氧化鋰的需求增加。特斯拉設定的目標是在2020年實現50萬輛/年和35Gwh/年超級電池工廠的既定產能建設目標。假設可以實現80%的目標,碳酸鋰的單耗為0.6噸/千瓦時,相應的鋰需求量為16800噸(相當于LCE)。這一現象級的事件也將促進整個行業的發展。

從三元材料的銷量來看,三元材料在全球市場的銷量呈現快速增長趨勢,從2009年的1.2萬噸增長到2015年的9萬多噸,年均復合增長率達到40%。根據對未來三元材料企業發展趨勢的分析,未來國內三元材料龍頭企業的產能將保持在較高水平,預計未來十大企業的產能仍將保持在80%以上。

從三元材料的產能來看,預計2016年動力三元材料產能將超過7.1萬噸/年,2016-2018年復合年增長率將達到56%。

碳酸鋰作為從鹽湖和鋰礦中直接提取的產品,是其他鋰產品的基本原料。目前,氫氧化鋰主要用于NCA三元材料和高鎳NCM三元材料的生產,并且需求隨著三元材料需求的增加而增加。

氫氧化鋰由于其高穩定性,在反應過程中不產生一氧化碳干擾,有助于提高材料的振實密度。與碳酸鋰相比,氫氧化鋰更適合作為合成三元正極材料的堿性鋰鹽。

氫氧化鋰是合成富鋰錳基陰極材料的基本原料。富鋰錳基正極材料xLi2MnO3?(1-x)LiMO2具有高比容量(200~300mAh/g),可以滿足小型電子產品和電動汽車對鋰電池的要求,是下一代動力鋰離子電池最有潛力的正極材料。

在中國,碳酸鋰主要通過硫酸法和石灰石焙燒法從鋰輝石中提取,成本約為每噸22000-32000元。從鹽湖鹵水中提取出少量的碳酸鋰。針對我國鹽湖鎂鋰含量高、鹵水品位差的現狀,采用煅燒法和溶劑萃取法,成本低于從礦石中提取鋰,但仍高于從國外鹽湖中提取鋰的成本,且由于生產條件惡劣,產量非常有限。

國外,如Albermarle公司和SQM,主要采用蒸發沉淀法提取美國銀豐鹽湖和智利阿塔卡馬鹽湖的碳酸鋰。該方法成本最低,每噸12000元至19000元不等,是目前碳酸鋰生產的主流方法。

金屬回收的節能率在70%到90%之間。如果電池是用回收的原材料生產的,那么它在節能減排方面具有絕對優勢。考慮到鋰離子電池回收的經濟性,有必要考慮電池的整個生命周期。電池的原材料主要是有色金屬,中國有色金屬行業的能源消耗水平與國際先進水平明顯不同,能源消耗主要集中在采礦、冶煉和加工三大領域。然而,有色金屬回收過程的能耗遠低于原生金屬的能耗。

廢舊動力電池威脅著環境和人類健康,影響著社會的可持續發展。

廢舊動力電池對環境和人類健康的潛在威脅。目前,廢舊電池的處理方式主要有固化深埋、廢舊礦山儲存和回收利用。然而,目前,中國的電池回收能力有限……

d大部分廢電池沒有得到有效處理,這將給自然環境和人類健康帶來潛在威脅。

動力電池雖然不含汞、鎘、鉛等有重金屬元素,但也會帶來環境污染。例如,一旦電極材料進入環境,電池正極中的金屬離子、負極中的碳塵、電解液中的強堿和重金屬離子可能會造成嚴重的環境污染,包括提高土壤的PH值,如果處理不當,可能會產生有氣體。

此外,動力電池中所含的金屬和電解質會危害人體健康。例如,鈷可能會引起人們的腸道疾病、耳聾、心肌缺血等癥狀。

動力電池的回收影響了社會經濟的可持續發展。電動汽車在應對環境污染和能源短缺方面具有優勢。如果動力電池報廢后不能有效回收,會造成環境污染和資源浪費,這與發展電動汽車的初衷背道而馳。日前,《廢舊動力電池回收利用行業報告》發布。發展鋰電池回收利用和分步利用,不僅可以避免資源浪費和環境污染,還可以產生可觀的經濟效益和投資機會。以下,我們將從廢舊動力電池的現狀、市場、技術、政策和商業模式等方面進行詳細深入的解讀。

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

動力鋰電池的需求和報廢量正在增加。

2015年,我國鋰電池總產量為47.13Gwh,其中動力電池產量為16.9Gwh,占比36.07%;消費類鋰電池產量為23.69Gwh,占比50.26%;儲能鋰電池產量為1.73Gwh,占比3.67%。

權威機構估計,到2020年,動力鋰電池的需求量將達到125Gwh,報廢量將達到32.2Gwh,約50萬噸;到2023年,廢料將達到101Gwh,約116萬噸。巨大的動力鋰電池市場將伴隨著鋰電池回收和下游梯級利用的行業機會。發展鋰電池回收和梯級利用,不僅可以避免資源浪費和環境污染,還可以產生可觀的經濟效益和投資機會。

2016年上半年,中國新能源汽車產銷分別達到17.7萬輛和17萬輛,仍然是全球最大的新能源汽車市場。1-2月,受春節及政策因素影響,產銷均處于低位。隨著政策調整的推進,上半年新能源汽車從3月到6月逐步恢復,并在6月沖刺至3.5萬輛的水平。下半年7-8月,新能源汽車處于3萬輛左右的穩定狀態,等待進一步的增長勢頭。

據中國汽車協會統計,8月份,新能源汽車生產21303輛,銷售18054輛,分別增長2.9倍和3.5倍,其中純電動汽車生產和銷售13121輛,純電動汽車12085輛,分別上漲3.8倍和6.1倍,生產和銷售插電式混合動力汽車8182輛和5969輛,分別增長了2倍和1.6倍。

根據工信部相關政策規定,綜合考慮規模效應和技術進步等因素,純電動乘用車補貼標準逐年下降。此外,在16年的上半年,政府加大了對欺詐行為的偵查力度后,曾考慮調整和修改政策。

國家將多方面完善補貼政策,研究建立動態調整機制,調整產品結構,提高補貼產品的先進水平。

政府對欺詐行為的調查將有助于規范行業發展,增強自主技術研發和產業升級的動力;

這也有助于防止行業產能過度擴張,改善新能源汽車行業發展的政策和制度環境。

新能源汽車產業目前和未來3-5年仍將處于快速發展階段。政策轉變和產業結構調整是使產業發展更加健康和完善的必由之路。隨著電動汽車技術的不斷升級和產業集中度的不斷提高,未來該行業仍將經歷快速發展。

權威機構綜合考慮補貼因素的變化、充換電設施數量、油電價差和電力產品性能等因素,建立了如圖所示的預測:

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

動力電池的需求和報廢不僅與新能源汽車的新產量密切相關,還與不同車型的比例、電池技術路線的轉移趨勢、不同動力電池的使用壽命以及不同電動汽車的報廢年限有關。目前,行業平均標準如下,可作為預測動力電池需求和報廢的假設條件:

不同動力電池的平均質量分別為:插電式乘用車275公斤、插電式商用車235公斤、純電動乘用車550公斤和純電動商用車1900公斤

;

據公路部門統計,轎車和輕型車年均行駛里程為5萬公里,中型車為4萬公里,重型車為3萬公里。在同等駕駛條件下,純電動乘用車動力電池的使用壽命約為4-6年;然而,純電動商用車日常行駛次數多、里程長、充電頻繁,其動力電池的使用壽命約為2-3年。

目前,我國私人乘用車的平均退役年限為12-15年,商用車的強制退役年限為10年。電動汽車的動力電池在其生命周期中至少更換兩次,動力電池的生命周期會因不確定因素(事故、人為原因等)而不斷變化。

根據權威機構的計算,2020年商用車(假設電池壽命為三年)和乘用車(五年)使用的動力鋰電池報廢量將分別達到27Gwh和4.2Gwh,2023年將分別達到84Gwh、17.5Gwh。

據估計,從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵、鋁等金屬所創造的市場規模將在2018年開始爆發,達到52億元,2020年達到136億元,2023年超過300億元。

如果這些因新能源汽車產業發展而產生的廢棄電池得不到妥善處理,將對環境造成極大污染;此外,廢舊鋰離子電池資源豐富,以下部門將分析鋰離子電池回收的技術可行性和成本經濟性。

廢動力鋰電池資源豐富,其中鈷和鋰的潛在價值最高。

構成鋰離子電池的陽極、陰極、隔膜、電解質和其他材料含有大量有價值的金屬。不同動力鋰電池正極材料中有價金屬的成分不同,其中電位值最高的金屬包括鈷、鋰和鎳。例如,三元電池中鋰的平均含量為1.9%,鎳為12.1%,鈷為2.3%;此外,銅和鋁的比例分別達到了13.3%和12.7%,如果能夠合理回收,將成為創收和降低成本的主要來源。

Beijing, BMW, Honda, Discovery, Nissan

鈷是一種銀灰色有光澤的金屬,具有延展性和鐵磁性。鈷因其優異的耐高溫性、耐腐蝕性和磁性財產,廣泛應用于航空航天、機械制造、電子電氣、化學、陶瓷等工業領域。它是制造高溫合金、硬質合金、陶瓷顏料、催化劑和電池的重要原材料之一。

鈷資源主要與銅鈷礦床、鎳鈷礦床、砷鈷礦床和黃鐵礦礦床有關。獨立的鈷礦很少,土地資源儲量也很少。海底錳結核是鈷的重要遠景資源。再生鈷的回收也是鈷資源的重要來源之一。根據美國地質調查局的數據,2015年,全球鈷礦產量為12.38萬噸,剛果(黃金)生產了6.3萬噸鈷礦,占比超過50%,而中國僅生產了7.7萬噸金屬鈷,占比6.2%。

鈷礦擴建項目包括:2016年在剛果(金)的Etoile Leach SX-EW工廠、澳大利亞的Nova Nickel、ldaho Cobalt和North Met,在美國的第一階段,總新增產能為7235噸;2017年,新增項目很少,只有加拿大的NICO和贊比亞的Cobalconverterslag,總新增產能為2215噸;

2018年,澳大利亞格拉德斯通鎳業公司和剛果民主共和國Minier項目的新礦山投產,總新增產能為9600噸。

鈷礦減產項目包括嘉能可的Katanga和Mopani項目,以及巴西的Votorantim Metais礦,預計將減產5200噸金屬。未來,隨著銅鎳價格持續低迷,不排除其他大型礦企也會加入減產陣營。

由于2016年上半年動力鋰電池市場的快速發展和主要礦山的減產預期推動了鈷需求的提振,鈷價格在2016年年中轉向拐點,預計未來兩年供應將保持緊張平衡。從全球市場來看,42%的鈷需求集中在鋰電池領域,其次是高溫合金(16%)和硬質合金(10%);從中國市場來看,電池材料的比例高達69%。隨著新能源汽車下游需求逐漸明朗,國內動力電池制造商在2016-2017年擴大了產能,對鈷的需求將進一步增加。因此,從廢舊電池中回收鈷越來越經濟。

鋰作為一種廣泛用于動力鋰電池的元素,有著廣泛的用途。目前,市場上碳酸鋰價格持續上漲,需求端,尤其是新能源汽車驅動的需求,以及供應端產能釋放的困難,共同影響著碳酸鋰的價格,促使越來越多的企業關注鋰電池回收的經濟效益。

鋰資源在自然界中分布廣泛。然而,鋰資源的提取技術壁壘較高,因此供需格局相對穩定。近年來,供給側的變化主要包括:銀河資源(卡特林山礦)恢復生產;SQM成立合資公司,開發阿根廷鹽湖4萬噸Cauchari Olaroz項目;ALB加強與智利當地企業的合作,預計2020年將在智利形成三家鋰鹽廠,總生產規模為7萬噸低成本電池。

2015年,鋰電池占所有鋰需求的50%以上;

根據SQM的預測,2016-2025年鋰需求復合增長率將達到8%-12%,其中動力鋰電池的鋰需求復合增速將達到18%-24%。根據這一預測,2025年全球鋰需求將達到49萬噸(相當于LCE)。

TeslaModel3的推出也帶來了對高端氫氧化鋰的需求增加。特斯拉設定的目標是在2020年實現50萬輛/年和35Gwh/年超級電池工廠的既定產能建設目標。假設可以實現80%的目標,碳酸鋰的單耗為0.6噸/千瓦時,相應的鋰需求量為16800噸(相當于LCE)。這一現象級的事件也將促進整個行業的發展。

從三元材料的銷量來看,三元材料在全球市場的銷量呈現快速增長趨勢,從2009年的1.2萬噸增長到2015年的9萬多噸,年均復合增長率達到40%。根據對未來三元材料企業發展趨勢的分析,未來國內三元材料龍頭企業的產能將保持在較高水平,預計未來十大企業的產能仍將保持在80%以上。

從三元材料的產能來看,預計2016年動力三元材料產能將超過7.1萬噸/年,2016-2018年復合年增長率將達到56%。

碳酸鋰作為從鹽湖和鋰礦中直接提取的產品,是其他鋰產品的基本原料。目前,氫氧化鋰主要用于NCA三元材料和高鎳NCM三元材料的生產,并且需求隨著三元材料需求的增加而增加。

氫氧化鋰由于其高穩定性,在反應過程中不產生一氧化碳干擾,有助于提高材料的振實密度。與碳酸鋰相比,氫氧化鋰更適合作為合成三元正極材料的堿性鋰鹽。

氫氧化鋰是合成富鋰錳基陰極材料的基本原料。富鋰錳基正極材料xLi2MnO3?(1-x)LiMO2具有高比容量(200~300mAh/g),可以滿足小型電子產品和電動汽車對鋰電池的要求,是下一代動力鋰離子電池最有潛力的正極材料。

在中國,碳酸鋰主要通過硫酸法和石灰石焙燒法從鋰輝石中提取,成本約為每噸22000-32000元。從鹽湖鹵水中提取出少量的碳酸鋰。針對我國鹽湖鎂鋰含量高、鹵水品位差的現狀,采用煅燒法和溶劑萃取法,成本低于從礦石中提取鋰,但仍高于從國外鹽湖中提取鋰的成本,且由于生產條件惡劣,產量非常有限。

國外,如Albermarle公司和SQM,主要采用蒸發沉淀法提取美國銀豐鹽湖和智利阿塔卡馬鹽湖的碳酸鋰。該方法成本最低,每噸12000元至19000元不等,是目前碳酸鋰生產的主流方法。

金屬回收的節能率在70%到90%之間。如果電池是用回收的原材料生產的,那么它在節能減排方面具有絕對優勢。考慮到鋰離子電池回收的經濟性,有必要考慮電池的整個生命周期。電池的原材料主要是有色金屬,中國有色金屬行業的能源消耗水平與國際先進水平明顯不同,能源消耗主要集中在采礦、冶煉和加工三大領域。然而,有色金屬回收過程的能耗遠低于原生金屬的能耗。

廢舊動力電池威脅著環境和人類健康,影響著社會的可持續發展。

廢舊動力電池對環境和人類健康的潛在威脅。目前,廢舊電池的處理方式主要有固化深埋、廢舊礦山儲存和回收利用。然而,目前,中國的電池回收能力有限……

d大部分廢電池沒有得到有效處理,這將給自然環境和人類健康帶來潛在威脅。

動力電池雖然不含汞、鎘、鉛等有重金屬元素,但也會帶來環境污染。例如,一旦電極材料進入環境,電池正極中的金屬離子、負極中的碳塵、電解液中的強堿和重金屬離子可能會造成嚴重的環境污染,包括提高土壤的PH值,如果處理不當,可能會產生有氣體。

此外,動力電池中所含的金屬和電解質會危害人體健康。例如,鈷可能會引起人們的腸道疾病、耳聾、心肌缺血等癥狀。

動力電池的回收影響了社會經濟的可持續發展。電動汽車在應對環境污染和能源短缺方面具有優勢。如果動力電池報廢后不能有效回收,會造成環境污染和資源浪費,這與發展電動汽車的初衷背道而馳。對于企業來說,動力電池的回收利用蘊藏著巨大的商機。回收后,可以為電池制造商節省原材料成本。此外,動力電池回收還關系到政府建設低碳經濟和環境友好型社會。

動力鋰電池回收渠道及商業模式分析

目前,小作坊是主要的回收渠道,隨著規模的擴大,這些渠道將得到規范。

動力電池的生命周期包括生產、使用、報廢、分解和再利用。動力電池的化學成分除了報廢后化學活性下降外沒有變化,但其充放電性能不能滿足車輛的電力需求,但可以應用于電力需求低于汽車的地方。因此,動力電池的梯級利用已成為目前業內討論最多的回收方式之一,即將用于汽車的電池在被淘汰后用于儲能或相關的供電基站、路燈和低速電動車,最終進入回收系統。然而,這種商業模式仍面臨能否盈利的考慮,涉及渠道和技術問題。

如上所述,動力鋰電池的回收可分為兩個循環:(1)逐步利用:主要針對電池容量的降低,電池無法使電動汽車正常運行,但電池本身尚未報廢,仍可以用于其他方式,如電能存儲;

(2) 拆解回收:主要針對電池容量嚴重損失,導致電池無法繼續使用的情況。只有通過回收電池,才能回收寶貴的可再生資源。

目前,動力鋰電池的回收渠道主要是小作坊,專業回收公司和政府回收中心較少,因此需要對系統進行重組。目前,中國動力電池回收市場上的廢舊動力電池大多流入缺乏資質的小作坊。這些公司在技術和設備方面都很落后。但是,如果交給依法注冊納稅的正規企業,則按照國家標準進行資格認定和排放,這將不可避免地導致價格缺乏競爭力。因此,非常有必要進一步完善政策,以確保電池回收行業的可持續發展。

小型回收車間:低回收成本可以提高回收價格,高價回收是其最大的競爭優勢。然而,這些小作坊在回收后,只是簡單地將廢舊動力電池進行維修和重新包裝,然后將其退回市場,擾亂了動力電池市場的正常秩序。此外,由于這些小作坊不具備相關資質,容易產生安全隱患和環境保護問題。

專業回收公司:專業回收公司是國家批準的回收處理廢舊動力電池的專業企業。它具有強大的綜合實力、先進的技術設備和標準化的技術,不僅可以最大限度地回收可用資源,還可以減少對環境的影響。目前,中國專業的動力電池回收公司包括深圳格美、邦普循環科技、超威集團和方圓環保。目前,盡管鋰電池回收企業越來越多,但缺乏政府系統和政策激勵的支持。

政府回收中心:地方政府根據國家相關法律設立的國家回收中心,有利于對電池回收市場進行科學規范的管理,有利于完善回收網絡,有利于回收網絡和回收市場的合理布局,以及提高正規渠道的回收量。目前,中國還沒有政府的動力電池回收中心,但未來可以根據中國的實際情況進行選擇性開發。

發達國家的電池回收行業以市場監管為主,政府約束為輔。

德國:政府對回收進行立法,生產者承擔主要責任,并設立基金以提高回收體系的市場化程度。

歐盟廢物框架指令(2008/98/EC)和電池回收指令(2006/66/EC)是德國電池回收法規的立法基礎。回收條例要求電池產業鏈中的制造商、銷售商、回收商和消費者都有相應的回收責任和義務。例如,電池制造商必須向政府注冊并承擔主要回收責任,銷售商應與電池制造商合作進行電池回收,終端消費者需要將用過的電池退回指定的回收網絡。

此外,德國利用資金和存款機制建立了廢電池回收體系,取得了良好效果。回收系統由電池制造商和電子電器制造商協會聯合成立的GRS基金運營,是歐洲最大的鋰離子電池回收組織。該組織從2010年開始回收工業電池,未來還將把電動汽車動力電池納入系統,并積極開展動力電池的回收利用。

2015年,博世集團、寶馬和華騰富啟動了動力電池再利用合作項目,利用寶馬ActiveE和i3純電動汽車退役的電池,構建了2MW/2MWh的大型光伏電站儲能系統。儲能系統由Wattenford公司運營和維護。該項目將在德國柏林建設,預計2015年底投入使用。

日本:生產方式已逐漸轉變為“回收”模式,企業已作為先驅參與電池回收。

1994年,日本電池制造商……

制造商開始實施電池回收計劃。在每位參與者自愿努力的基礎上,他們利用零售商、汽車經銷商或加油站的服務網絡從消費者那里回收廢舊電池,回收路線與銷售路線相反。

自2000年以來,政府規定制造商應負責鎳氫和鋰電池的回收,并以資源回收為基礎設計產品;電池回收后運回電池生產企業處置,政府對生產企業給予相應補貼,提高企業回收利用的積極性。

此外,許多日本公司也參與了電池回收活動。日產(Nissan)和住友商事(Sumitomo Corporation)成立了4Regenergy公司,為電動汽車回收鋰電池。本田正在研究從電池中提取可回收貴金屬的技術,并與其他金屬制造商合作,促進資源的回收利用;三洋公司研究制定了回收電池的路線,積極開展可充電電池的回收利用。

日本各大通信公司也聯合成立了鋰電池獨立回收促進會,表示有責任促進鋰電池的回收,努力大幅提高鋰電池的循環利用率。

美國:市場主要受到監管,政府通過制定環境保護標準進行監管,并協助回收廢舊動力電池。

美國市場成立了美國可充電電池回收公司(RBRC)和美國便攜式可充電電池協會(PRBA),不斷教育公眾,提高公眾的環保意識,引導公眾合作回收廢舊電池,從而保護自然環境。

RBRC是一家非營利性公共服務組織,主要促進鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池和小型密封鉛電池等可充電電池的回收利用。PRBA是一個由相關電池公司組成的非營利電池協會,其主要目標是制定回收計劃和措施,以促進工業電池的回收。

RBRC提供了三種方案來收集、運輸和重復使用廢舊可充電電池。包括(1)零售回收計劃;(2) 社區回收計劃;(3) 企業和公共部門的回收計劃。

便攜式可充電電池協會(PBRC)主要涉及三個方面:(1)美國交通部對鋰離子電池和鋰金屬電池的規定,以及運輸中的相關規定;(2) 2)消費品安全委員會召回(3) 沒有營業執照的企業非法從事廢舊動力電池的回收利用,帶來潛在的安全和環保風險。

隨著新能源汽車產銷的不斷增長,電動汽車動力電池回收問題將越來越突出,國家和地方政府相繼出臺政策,加快構建良性產業生態系統。

2012年7月,《節能與新能源汽車產業發展規劃》明確提出“制定動力電池回收管理辦法,建立動力電池梯級利用回收管理制度,引導動力電池生產企業加強廢舊電池回收利用,鼓勵發展專業化電池回收企業”。

2014年7月,《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出,研究制定動力電池回收政策,探索通過資金、保證金和強制回收等方式促進廢舊動力電池回收,建立健全廢舊動力電池回用體系。

2015年3月,《汽車動力電池行業標準條件》規定,系統企業應與汽車企業共同研究制定可操作的廢舊動力電池回收再利用方案。

2016年1月,工業和信息化部、國家發展改革委、環境保護部、商務部、國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了《電動汽車動力電池回收利用技術政策(2015年版)》,明確建立動力電池編碼體系,建立可追溯體系。明確采用生產者責任延伸制,電動汽車制造商應承擔回收電動汽車廢舊動力電池的主要責任,動力電池制造商應承擔電動汽車制造商售后服務體系外廢舊動力電池回收的主要責任,梯級電池生產企業應承擔廢舊電池回收的主要責任,報廢汽車回收拆解企業應負責回收報廢汽車上的廢舊動力電池。在激勵措施方面,國家將在現有資金渠道內,對梯級利用企業和回收利用企業的技術研發和設備進口給予支持。在技術研發方面,國家支持動力電池相關回收技術和設備的研發。

2016年2月,工信部發布了《新能源汽車廢動力電池綜合利用行業標準條件》和《新能源車廢動力電池全面利用行業標準公告管理暫行辦法》,明確了廢舊電池回收的責任主體,加強了行業管理和回收監管。

2016年2月,《廢電池污染防治技術政策》草案發布。新政策中與鋰電池相關的亮點主要包括:1)廢電池的范圍已經包括新興的鋰電池、太陽能電池和燃料電池,對電池資源回收廠的態度從謹慎保守轉變為倡導和推廣;2) 明確鋰離子電池回收企業必須持有危險廢物經營許可證才能經營,相關環保企業將在資質上更有優勢;

3) 鼓勵研發鋰一次電池、動力電池、儲能電池等成套逆向拆解設備,以及鋰離子電池隔膜、金屬制品、電極材料回收設備等新技術。

除了國家政策層面的鼓勵和支持,中國許多地方政府也在積極探索回收動力鋰電池的具體實施方法:

上海:2014年,上海發布《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》,要求車企回收動力電池,政府給予1000元獎勵。車企回收動力電池,政府補貼1000元/臺;

廣州:2014年11月,《廣州市人民政府辦公廳關于印發〈廣州市新能源汽車推廣應用暫行辦法〉的通知》提出,在本市建立車用動力電池回收渠道,并按相關要求回收動力電池。

北京:2016年1月27日,以“合作、創新、共同發展”為主題的汽車有形市場未來發展趨勢論壇在北京舉行。北京市科委雙新處處長徐新潮在論壇上表示:北京落實了中央提出的新能源汽車不限量、不限購、不征稅的“三不政策”;

同時,北京動力電池回收問題可以通過“三個環節”得到有效解決。(1) 汽車公司是動力電池回收的第一責任機構。(2) 報廢的動力電池也可以逐步使用。(3) 技術創新使廢舊電池回收利用率達到99%,對環境無害。

深圳:2015年,深圳市發布《深圳市人民政府關于印發深圳市新能源汽車推廣應用部分政策措施的通知》。內容顯示,要求制定動力電池回收政策,由整車制造企業負責新能源汽車動力電池強制回收,整車制造企業每千瓦時留出20元的動力電池回收專項資金。地方財政根據經審計的資金數額給予不超過50%的補貼,建立健全廢舊動力電池回收體系。

2016年9月,深圳市發展改革委、市財政委員會發布《關于2016年深圳市新能源汽車推廣應用金融支持政策的通知》。在動力電池回收方面,“新規”要求新能源汽車制造商負責回收。按規定籌集動力電池回收資金的,按照審計確定金額的50%給予企業補貼,補貼資金應當專項用于動力電池回收。

商業模式比較:建立經濟激勵下的生產者回收體系

從歐美發達國家的電池回收經驗可以看出,動力電池制造商在建立廢舊電池回收體系時,承擔著電池回收的主要責任。當動力電池與電動汽車一起出售給運營商、集團客戶或個人客戶等消費者時,消費者擁有動力電池的所有權,有義務歸還報廢的動力電池。該模式下的回收網絡由動力電池制造商利用電動汽車制造商的銷售服務網絡重建,電動汽車制造商有責任配合其產品中使用的動力電池的回收。

制造商在整個產品生命周期中擁有最大的控制權,占用各種資源,并負責產品的設計架構。可以說,制造商掌握了產品的所有信息,并決定了產品對環境的影響。

回收過程是動力電池制造商利用電動汽車制造商的銷售網絡,通過逆向物流回收廢舊電池。對于企業來說,動力電池的回收利用蘊藏著巨大的商機。回收后,可以為電池制造商節省原材料成本。此外,動力電池回收還關系到政府建設低碳經濟和環境友好型社會。

動力鋰電池回收渠道及商業模式分析

目前,小作坊是主要的回收渠道,隨著規模的擴大,這些渠道將得到規范。

動力電池的生命周期包括生產、使用、報廢、分解和再利用。動力電池的化學成分除了報廢后化學活性下降外沒有變化,但其充放電性能不能滿足車輛的電力需求,但可以應用于電力需求低于汽車的地方。因此,動力電池的梯級利用已成為目前業內討論最多的回收方式之一,即將用于汽車的電池在被淘汰后用于儲能或相關的供電基站、路燈和低速電動車,最終進入回收系統。然而,這種商業模式仍面臨能否盈利的考慮,涉及渠道和技術問題。

如上所述,動力鋰電池的回收可分為兩個循環:(1)逐步利用:主要針對電池容量的降低,電池無法使電動汽車正常運行,但電池本身尚未報廢,仍可以用于其他方式,如電能存儲;

(2) 拆解回收:主要針對電池容量嚴重損失,導致電池無法繼續使用的情況。只有通過回收電池,才能回收寶貴的可再生資源。

目前,動力鋰電池的回收渠道主要是小作坊,專業回收公司和政府回收中心較少,因此需要對系統進行重組。目前,中國動力電池回收市場上的廢舊動力電池大多流入缺乏資質的小作坊。這些公司在技術和設備方面都很落后。但是,如果交給依法注冊納稅的正規企業,則按照國家標準進行資格認定和排放,這將不可避免地導致價格缺乏競爭力。因此,非常有必要進一步完善政策,以確保電池回收行業的可持續發展。

小型回收車間:低回收成本可以提高回收價格,高價回收是其最大的競爭優勢。然而,這些小作坊在回收后,只是簡單地將廢舊動力電池進行維修和重新包裝,然后將其退回市場,擾亂了動力電池市場的正常秩序。此外,由于這些小作坊不具備相關資質,容易產生安全隱患和環境保護問題。

專業回收公司:專業回收公司是國家批準的回收處理廢舊動力電池的專業企業。它具有強大的綜合實力、先進的技術設備和標準化的技術,不僅可以最大限度地回收可用資源,還可以減少對環境的影響。目前,中國專業的動力電池回收公司包括深圳格美、邦普循環科技、超威集團和方圓環保。目前,盡管鋰電池回收企業越來越多,但缺乏政府系統和政策激勵的支持。

政府回收中心:地方政府根據國家相關法律設立的國家回收中心,有利于對電池回收市場進行科學規范的管理,有利于完善回收網絡,有利于回收網絡和回收市場的合理布局,以及提高正規渠道的回收量。目前,中國還沒有政府的動力電池回收中心,但未來可以根據中國的實際情況進行選擇性開發。

發達國家的電池回收行業以市場監管為主,政府約束為輔。

德國:政府對回收進行立法,生產者承擔主要責任,并設立基金以提高回收體系的市場化程度。

歐盟廢物框架指令(2008/98/EC)和電池回收指令(2006/66/EC)是德國電池回收法規的立法基礎。回收條例要求電池產業鏈中的制造商、銷售商、回收商和消費者都有相應的回收責任和義務。例如,電池制造商必須向政府注冊并承擔主要回收責任,銷售商應與電池制造商合作進行電池回收,終端消費者需要將用過的電池退回指定的回收網絡。

此外,德國利用資金和存款機制建立了廢電池回收體系,取得了良好效果。回收系統由電池制造商和電子電器制造商協會聯合成立的GRS基金運營,是歐洲最大的鋰離子電池回收組織。該組織從2010年開始回收工業電池,未來還將把電動汽車動力電池納入系統,并積極開展動力電池的回收利用。

2015年,博世集團、寶馬和華騰富啟動了動力電池再利用合作項目,利用寶馬ActiveE和i3純電動汽車退役的電池,構建了2MW/2MWh的大型光伏電站儲能系統。儲能系統由Wattenford公司運營和維護。該項目將在德國柏林建設,預計2015年底投入使用。

日本:生產方式已逐漸轉變為“回收”模式,企業已作為先驅參與電池回收。

1994年,日本電池制造商……

制造商開始實施電池回收計劃。在每位參與者自愿努力的基礎上,他們利用零售商、汽車經銷商或加油站的服務網絡從消費者那里回收廢舊電池,回收路線與銷售路線相反。

自2000年以來,政府規定制造商應負責鎳氫和鋰電池的回收,并以資源回收為基礎設計產品;電池回收后運回電池生產企業處置,政府對生產企業給予相應補貼,提高企業回收利用的積極性。

此外,許多日本公司也參與了電池回收活動。日產(Nissan)和住友商事(Sumitomo Corporation)成立了4Regenergy公司,為電動汽車回收鋰電池。本田正在研究從電池中提取可回收貴金屬的技術,并與其他金屬制造商合作,促進資源的回收利用;三洋公司研究制定了回收電池的路線,積極開展可充電電池的回收利用。

日本各大通信公司也聯合成立了鋰電池獨立回收促進會,表示有責任促進鋰電池的回收,努力大幅提高鋰電池的循環利用率。

美國:市場主要受到監管,政府通過制定環境保護標準進行監管,并協助回收廢舊動力電池。

美國市場成立了美國可充電電池回收公司(RBRC)和美國便攜式可充電電池協會(PRBA),不斷教育公眾,提高公眾的環保意識,引導公眾合作回收廢舊電池,從而保護自然環境。

RBRC是一家非營利性公共服務組織,主要促進鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池和小型密封鉛電池等可充電電池的回收利用。PRBA是一個由相關電池公司組成的非營利電池協會,其主要目標是制定回收計劃和措施,以促進工業電池的回收。

RBRC提供了三種方案來收集、運輸和重復使用廢舊可充電電池。包括(1)零售回收計劃;(2) 社區回收計劃;(3) 企業和公共部門的回收計劃。

便攜式可充電電池協會(PBRC)主要涉及三個方面:(1)美國交通部對鋰離子電池和鋰金屬電池的規定,以及運輸中的相關規定;(2) 2)消費品安全委員會召回(3) 沒有營業執照的企業非法從事廢舊動力電池的回收利用,帶來潛在的安全和環保風險。

隨著新能源汽車產銷的不斷增長,電動汽車動力電池回收問題將越來越突出,國家和地方政府相繼出臺政策,加快構建良性產業生態系統。

2012年7月,《節能與新能源汽車產業發展規劃》明確提出“制定動力電池回收管理辦法,建立動力電池梯級利用回收管理制度,引導動力電池生產企業加強廢舊電池回收利用,鼓勵發展專業化電池回收企業”。

2014年7月,《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出,研究制定動力電池回收政策,探索通過資金、保證金和強制回收等方式促進廢舊動力電池回收,建立健全廢舊動力電池回用體系。

2015年3月,《汽車動力電池行業標準條件》規定,系統企業應與汽車企業共同研究制定可操作的廢舊動力電池回收再利用方案。

2016年1月,工業和信息化部、國家發展改革委、環境保護部、商務部、國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了《電動汽車動力電池回收利用技術政策(2015年版)》,明確建立動力電池編碼體系,建立可追溯體系。明確采用生產者責任延伸制,電動汽車制造商應承擔回收電動汽車廢舊動力電池的主要責任,動力電池制造商應承擔電動汽車制造商售后服務體系外廢舊動力電池回收的主要責任,梯級電池生產企業應承擔廢舊電池回收的主要責任,報廢汽車回收拆解企業應負責回收報廢汽車上的廢舊動力電池。在激勵措施方面,國家將在現有資金渠道內,對梯級利用企業和回收利用企業的技術研發和設備進口給予支持。在技術研發方面,國家支持動力電池相關回收技術和設備的研發。

2016年2月,工信部發布了《新能源汽車廢動力電池綜合利用行業標準條件》和《新能源車廢動力電池全面利用行業標準公告管理暫行辦法》,明確了廢舊電池回收的責任主體,加強了行業管理和回收監管。

2016年2月,《廢電池污染防治技術政策》草案發布。新政策中與鋰電池相關的亮點主要包括:1)廢電池的范圍已經包括新興的鋰電池、太陽能電池和燃料電池,對電池資源回收廠的態度從謹慎保守轉變為倡導和推廣;2) 明確鋰離子電池回收企業必須持有危險廢物經營許可證才能經營,相關環保企業將在資質上更有優勢;

3) 鼓勵研發鋰一次電池、動力電池、儲能電池等成套逆向拆解設備,以及鋰離子電池隔膜、金屬制品、電極材料回收設備等新技術。

除了國家政策層面的鼓勵和支持,中國許多地方政府也在積極探索回收動力鋰電池的具體實施方法:

上海:2014年,上海發布《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》,要求車企回收動力電池,政府給予1000元獎勵。車企回收動力電池,政府補貼1000元/臺;

廣州:2014年11月,《廣州市人民政府辦公廳關于印發〈廣州市新能源汽車推廣應用暫行辦法〉的通知》提出,在本市建立車用動力電池回收渠道,并按相關要求回收動力電池。

北京:2016年1月27日,以“合作、創新、共同發展”為主題的汽車有形市場未來發展趨勢論壇在北京舉行。北京市科委雙新處處長徐新潮在論壇上表示:北京落實了中央提出的新能源汽車不限量、不限購、不征稅的“三不政策”;

同時,北京動力電池回收問題可以通過“三個環節”得到有效解決。(1) 汽車公司是動力電池回收的第一責任機構。(2) 報廢的動力電池也可以逐步使用。(3) 技術創新使廢舊電池回收利用率達到99%,對環境無害。

深圳:2015年,深圳市發布《深圳市人民政府關于印發深圳市新能源汽車推廣應用部分政策措施的通知》。內容顯示,要求制定動力電池回收政策,由整車制造企業負責新能源汽車動力電池強制回收,整車制造企業每千瓦時留出20元的動力電池回收專項資金。地方財政根據經審計的資金數額給予不超過50%的補貼,建立健全廢舊動力電池回收體系。

2016年9月,深圳市發展改革委、市財政委員會發布《關于2016年深圳市新能源汽車推廣應用金融支持政策的通知》。在動力電池回收方面,“新規”要求新能源汽車制造商負責回收。按規定籌集動力電池回收資金的,按照審計確定金額的50%給予企業補貼,補貼資金應當專項用于動力電池回收。

商業模式比較:建立經濟激勵下的生產者回收體系

從歐美發達國家的電池回收經驗可以看出,動力電池制造商在建立廢舊電池回收體系時,承擔著電池回收的主要責任。當動力電池與電動汽車一起出售給運營商、集團客戶或個人客戶等消費者時,消費者擁有動力電池的所有權,有義務歸還報廢的動力電池。該模式下的回收網絡由動力電池制造商利用電動汽車制造商的銷售服務網絡重建,電動汽車制造商有責任配合其產品中使用的動力電池的回收。

制造商在整個產品生命周期中擁有最大的控制權,占用各種資源,并負責產品的設計架構。可以說,制造商掌握了產品的所有信息,并決定了產品對環境的影響。

回收過程是動力電池制造商利用電動汽車制造商的銷售網絡,通過逆向物流回收廢舊電池。消費者將把報廢的電池退回附近的電動汽車銷售服務網點。根據電池制造商與電動汽車制造商的合作協議,電動汽車制造商將以約定的價格將其轉讓給電池制造商進行專業回收,電池制造商可以繼續使用回收的金屬材料。

此外,報廢汽車拆解企業在回收廢舊電動汽車時,還需要將拆解后的廢舊動力電池直接出售給動力電池生產企業。

在回收的形式上,“以舊換新”制度的實施促使更多消費者退回廢舊電池,以確保動力電池的回收量。當消費者更換新電池時,舊電池可以扣除新電池的部分價格。報廢汽車拆解企業在回收裝有動力電池的電動汽車時,應給予消費者一定的現金補償,然后將廢舊動力電池出售給動力電池制造商。

產業聯盟回收動力電池的模式是指由行業內的動力電池制造商、電動汽車制造商或電池租賃公司組成,共同出資成立專門的回收組織,負責回收動力電池。這種方法可以避免單個電池制造商實力有限造成的回收電池數量不足、資金有限、回收渠道少的問題。

這種模式的主要特點是建立了行業內統一的回收組織,影響力強、覆蓋面廣、獨立運作;

回收網絡龐大,消費者很容易將電池退回。回收收入用于回收網絡的建設和運營。

第三方回收模式:需要獨立構建回收網絡和相關物流系統,負責在售后市場回收委托企業生產的廢舊動力電池,然后運回回收中心進行專業回收。電動汽車最終報廢進入汽車拆解企業后,汽車拆解企業可以將廢舊動力電池出售給第三方企業。

回收模式的建立需要在回收設備、回收網絡和人力資源的建設上投入大量資金;成本也是一個重要因素。在生產者責任延伸制下,不同的動力電池回收模式適用于不同類型的企業。

對于大型動力電池制造商來說,他們擁有廣泛的產品、大量的生產和銷售,以及強大的技術和經濟實力來回收自己的電池;對于中小企業來說,產品種類、生產和銷售較少,自身回收需要大量投資,這會影響企業核心業務的發展,因此可以選擇與其他組織合作進行回收。

相比較而言,行業聯盟的成本回收是最好的,但由于行業內企業之間需要合作,這是不可行的。在綜合成本方面,動力電池制造商的直接回收模式成本較低,而第三方回收模式成本較高。

廢舊鋰離子電池回收技術:主要是濕法回收技術。

鋰離子電池回收技術概況

廢舊鋰離子電池回收技術是根據廢舊鋰電池中有價值的組分各自的物理和化學財產將其分離出來。一般來說,整個回收過程分為四個部分:(1)預處理;(2) 電極材料修復;(3) 貴重金屬的浸出;(4) 化學純化。

在回收過程中,根據提取工藝的不同,鋰離子電池的回收技術可分為三類:(1)干回收技術;(2) 濕法回收技術;

(3) 生物回收技術。

干法回收主要包括機械分離和熱解(或火法冶金)。干法回收過程短,回收沒有針對性,是實現金屬分離回收的初始階段。主要是指在沒有溶液等介質的情況下,主要通過物理分離和高溫熱解、電池破碎的粗篩分級或高溫分解去除有機物進行進一步元素回收的方法,直接回收材料或有價金屬。

濕法回收技術復雜,但每種貴重金屬的回收率都很高,是目前處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的主要技術。濕法回收技術是利用各種酸堿溶液作為轉移介質,將電極材料中的金屬離子轉移到滲濾液中,然后通過離子交換、沉淀和吸附的方式,以鹽和氧化物的形式從溶液中提取金屬離子。

生物回收技術具有成本低、污染小、可重復使用等特點,是未來鋰離子電池回收技術發展的理想方向。生物回收技術主要利用微生物浸出將系統的有用成分轉化為可溶性化合物并選擇性溶解,得到含有有效金屬的溶液,實現目標成分與雜質成分的分離,最終回收鋰等有價值的金屬。目前,生物回收技術的研究剛剛開始,屆時菌株高效培養、長周期和浸出條件控制等問題將逐步得到解決。

從回收過程的順序來看,第一步:預處理過程,其目的是對舊鋰離子電池中有價值的部分進行初步分離和回收,并高效、選擇性地富集收集器材料等高附加值部分,以利于后續回收過程的順利進行。預處理過程通常結合破碎、研磨、篩選和物理分離。主要的預處理方法包括:(1)預排放;(2) 機械分離;(3) 熱處理;(4) 堿液;(5) 溶劑溶解;(6) 手動拆卸等。

第二步:物料分離。在預處理階段,對正極和負極的混合電極材料進行了富集。為了從中分離和回收有價值的金屬,如Co和Li,有必要選擇性地提取混合電極材料。物料分離過程也可分為:(1)無機酸浸出;(2) 生物浸出;

(3) 機械化學浸出。

第三步:化學純化。其目的是從浸出過程中獲得的溶液中分離、純化和回收各種高附加值金屬。浸出液中含有Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al和Cu等多種元素,其中Ni、鈷、Mn和Li是主要回收的金屬元素。通過調節pH選擇性沉淀Al和Fe后,對滲濾液中的Ni、Co、Mn和Li等元素進行進一步處理和回收。常用的回收方法包括化學沉淀、鹽析、離子交換、萃取和電沉積。

國內外企業動力電池回收的技術路線和趨勢:濕法和高溫熱解是主流

對比國外主流電池回收公司的廢動力電池回收工藝可以發現,目前主流的鋰電池回收工藝主要是濕法和高溫熱解,其中很大一部分已經進入工業化生產階段。

鋰電池回收經濟,電池制造商自行拆卸或第三方拆卸模式是目前的主流。

2015年以來,隨著新能源汽車產業的爆發和電池材料(向高鎳三元材料)的趨勢變化,鈷、鎳和碳酸鋰/氫氧化鋰的價格將在一定程度上受到提振。這使得回收廢舊鋰離子電池的經濟性得到了進一步的關注。

中國私家車的年平均行駛里程約為1.6萬公里。保守估計,純電動/插電式汽車的動力電池組使用壽命約為4~6年。對于公交車、出租車和其他車輛來說,由于其日均里程長且充電頻繁,其動力電池的壽命為2~3年。

不同類型的動力電池的金屬含量不同。根據權威機構對各類電動汽車比例和單車鋰容量的預測,預測了未來中國動力鋰離子電池的報廢量。預計到2018年,中國新報廢動力電池將達到11.8Gwh,相應的可回收金屬為:18000噸鎳、3000噸鈷、11200噸錳和3400噸鋰;預計到2023年,新報廢動力電池的數量將達到101Gwh,相應的可回收金屬為:11.9萬噸鎳、2.3萬噸鈷、7.1萬噸錳和2萬噸鋰。

當局預測,未來幾年,除鈷外,其他幾種金屬的價格將不同程度地下跌。據此計算,到2018年,可回收有價金屬的市場規模將達到鎳14億元、鈷8.7億元、鋰26億元。到2023年,鎳、鈷、錳和鋰的可回收有價金屬市值分別可達84億元、73億元、8.5億元和146億元。

通過建立經濟評價模型,動力電池回收過程中回收材料的投入成本和收益可以用以下數學模型表示:

Bpro代表回收廢舊動力電池的利潤;Ctotal代表回收廢舊動力電池的總收入;C折舊表示廢舊動力電池設備的折舊成本;Cuse代表廢舊動力電池回收過程的使用成本;Ctax代表廢舊動力電池回收企業的稅收。

廢舊動力電池回收利用過程的使用成本主要包括以下項目:(1)原材料成本;(2) 輔助材料的成本;(3) 燃料動力成本;(4) 設備維護費用;(5) 環境處理費用;(6) 人工成本。

從毛利率、可行性和可持續性的角度來看,當局認為電池制造商直接回收的閉環模式和第三方專業拆解機構從電池制造商處購買廢電池的模式是目前主流的動力鋰電池回收模式,并且在鋰電池的綜合回收的情況下它們具有良好的經濟性。

假設:(1)當前金屬價格(鈷21.5萬元/噸,鎳7.77萬元/頓,錳1.1萬元/每噸,鋰70萬元/公噸,鋁1.26萬元/爾頓,鐵2萬元/ton)未考慮其他回收產生的收入;

(2) 考慮到各種動力電池的使用率(磷酸亞鐵鋰70%,錳酸鋰7%,三元23%),全面回收鋰離子電池;(3) 除原材料外,其他成本相同。

結論與分析:第三方專業機構從小作坊購買廢舊鋰電池并進行拆解,毛利率最高,達到60%。其次是回收加工形式的行業聯盟,毛利率達到45%。但在這兩種方式中,前者(第三方:從小作坊購買)存在安全和環保問題,而小作坊尚未意識到鋰電池回收行業的巨大價值,購買價格較低,因此這種方式不可持續;目前,由于相關管理法規和法律環境的不完善,后者(行業聯盟)的可行性仍然很低,但這將是未來的趨勢之一;其他三種方法具有良好的可行性和可持續性,但電池制造商直接回收的模式和第三方專業拆解機構從制造商處購買廢舊電池的模式毛利率更高,因此當局認為這兩種方法將構成目前主流的回收模式。

三元電池材料的回收價值高于其他動力電池材料。如果單獨考慮三元動力電池的回收,無論是電池制造商的回收模式,還是從電池制造商那里購買舊電池的第三方拆解模式,都具有高質量的投資價值(2016年毛利率預計分別達到55%和48%)

有關部門認為,動力鋰電池回收行業將在未來五年內逐步實現標準化和規模化,行業聯盟回收模式有望在產業發展中后期形成,由于其規模效應,將具有較高的毛利率。此外,原始的生產商回收模式和從生產商那里購買舊電池的第三方拆解模式仍然具有強大的經濟性。消費者將把報廢的電池退回附近的電動汽車銷售服務網點。根據電池制造商與電動汽車制造商的合作協議,電動汽車制造商將以約定的價格將其轉讓給電池制造商進行專業回收,電池制造商可以繼續使用回收的金屬材料。

此外,報廢汽車拆解企業在回收廢舊電動汽車時,還需要將拆解后的廢舊動力電池直接出售給動力電池生產企業。

在回收的形式上,“以舊換新”制度的實施促使更多消費者退回廢舊電池,以確保動力電池的回收量。當消費者更換新電池時,舊電池可以扣除新電池的部分價格。報廢汽車拆解企業在回收裝有動力電池的電動汽車時,應給予消費者一定的現金補償,然后將廢舊動力電池出售給動力電池制造商。

產業聯盟回收動力電池的模式是指由行業內的動力電池制造商、電動汽車制造商或電池租賃公司組成,共同出資成立專門的回收組織,負責回收動力電池。這種方法可以避免單個電池制造商實力有限造成的回收電池數量不足、資金有限、回收渠道少的問題。

這種模式的主要特點是建立了行業內統一的回收組織,影響力強、覆蓋面廣、獨立運作;

回收網絡龐大,消費者很容易將電池退回。回收收入用于回收網絡的建設和運營。

第三方回收模式:需要獨立構建回收網絡和相關物流系統,負責在售后市場回收委托企業生產的廢舊動力電池,然后運回回收中心進行專業回收。電動汽車最終報廢進入汽車拆解企業后,汽車拆解企業可以將廢舊動力電池出售給第三方企業。

回收模式的建立需要在回收設備、回收網絡和人力資源的建設上投入大量資金;成本也是一個重要因素。在生產者責任延伸制下,不同的動力電池回收模式適用于不同類型的企業。

對于大型動力電池制造商來說,他們擁有廣泛的產品、大量的生產和銷售,以及強大的技術和經濟實力來回收自己的電池;對于中小企業來說,產品種類、生產和銷售較少,自身回收需要大量投資,這會影響企業核心業務的發展,因此可以選擇與其他組織合作進行回收。

相比較而言,行業聯盟的成本回收是最好的,但由于行業內企業之間需要合作,這是不可行的。在綜合成本方面,動力電池制造商的直接回收模式成本較低,而第三方回收模式成本較高。

廢舊鋰離子電池回收技術:主要是濕法回收技術。

鋰離子電池回收技術概況

廢舊鋰離子電池回收技術是根據廢舊鋰電池中有價值的組分各自的物理和化學財產將其分離出來。一般來說,整個回收過程分為四個部分:(1)預處理;(2) 電極材料修復;(3) 貴重金屬的浸出;(4) 化學純化。

在回收過程中,根據提取工藝的不同,鋰離子電池的回收技術可分為三類:(1)干回收技術;(2) 濕法回收技術;

(3) 生物回收技術。

干法回收主要包括機械分離和熱解(或火法冶金)。干法回收過程短,回收沒有針對性,是實現金屬分離回收的初始階段。主要是指在沒有溶液等介質的情況下,主要通過物理分離和高溫熱解、電池破碎的粗篩分級或高溫分解去除有機物進行進一步元素回收的方法,直接回收材料或有價金屬。

濕法回收技術復雜,但每種貴重金屬的回收率都很高,是目前處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的主要技術。濕法回收技術是利用各種酸堿溶液作為轉移介質,將電極材料中的金屬離子轉移到滲濾液中,然后通過離子交換、沉淀和吸附的方式,以鹽和氧化物的形式從溶液中提取金屬離子。

生物回收技術具有成本低、污染小、可重復使用等特點,是未來鋰離子電池回收技術發展的理想方向。生物回收技術主要利用微生物浸出將系統的有用成分轉化為可溶性化合物并選擇性溶解,得到含有有效金屬的溶液,實現目標成分與雜質成分的分離,最終回收鋰等有價值的金屬。目前,生物回收技術的研究剛剛開始,屆時菌株高效培養、長周期和浸出條件控制等問題將逐步得到解決。

從回收過程的順序來看,第一步:預處理過程,其目的是對舊鋰離子電池中有價值的部分進行初步分離和回收,并高效、選擇性地富集收集器材料等高附加值部分,以利于后續回收過程的順利進行。預處理過程通常結合破碎、研磨、篩選和物理分離。主要的預處理方法包括:(1)預排放;(2) 機械分離;(3) 熱處理;(4) 堿液;(5) 溶劑溶解;(6) 手動拆卸等。

第二步:物料分離。在預處理階段,對正極和負極的混合電極材料進行了富集。為了從中分離和回收有價值的金屬,如Co和Li,有必要選擇性地提取混合電極材料。物料分離過程也可分為:(1)無機酸浸出;(2) 生物浸出;

(3) 機械化學浸出。

第三步:化學純化。其目的是從浸出過程中獲得的溶液中分離、純化和回收各種高附加值金屬。浸出液中含有Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al和Cu等多種元素,其中Ni、鈷、Mn和Li是主要回收的金屬元素。通過調節pH選擇性沉淀Al和Fe后,對滲濾液中的Ni、Co、Mn和Li等元素進行進一步處理和回收。常用的回收方法包括化學沉淀、鹽析、離子交換、萃取和電沉積。

國內外企業動力電池回收的技術路線和趨勢:濕法和高溫熱解是主流

對比國外主流電池回收公司的廢動力電池回收工藝可以發現,目前主流的鋰電池回收工藝主要是濕法和高溫熱解,其中很大一部分已經進入工業化生產階段。

鋰電池回收經濟,電池制造商自行拆卸或第三方拆卸模式是目前的主流。

2015年以來,隨著新能源汽車產業的爆發和電池材料(向高鎳三元材料)的趨勢變化,鈷、鎳和碳酸鋰/氫氧化鋰的價格將在一定程度上受到提振。這使得回收廢舊鋰離子電池的經濟性得到了進一步的關注。

中國私家車的年平均行駛里程約為1.6萬公里。保守估計,純電動/插電式汽車的動力電池組使用壽命約為4~6年。對于公交車、出租車和其他車輛來說,由于其日均里程長且充電頻繁,其動力電池的壽命為2~3年。

不同類型的動力電池的金屬含量不同。根據權威機構對各類電動汽車比例和單車鋰容量的預測,預測了未來中國動力鋰離子電池的報廢量。預計到2018年,中國新報廢動力電池將達到11.8Gwh,相應的可回收金屬為:18000噸鎳、3000噸鈷、11200噸錳和3400噸鋰;預計到2023年,新報廢動力電池的數量將達到101Gwh,相應的可回收金屬為:11.9萬噸鎳、2.3萬噸鈷、7.1萬噸錳和2萬噸鋰。

當局預測,未來幾年,除鈷外,其他幾種金屬的價格將不同程度地下跌。據此計算,到2018年,可回收有價金屬的市場規模將達到鎳14億元、鈷8.7億元、鋰26億元。到2023年,鎳、鈷、錳和鋰的可回收有價金屬市值分別可達84億元、73億元、8.5億元和146億元。

通過建立經濟評價模型,動力電池回收過程中回收材料的投入成本和收益可以用以下數學模型表示:

Bpro代表回收廢舊動力電池的利潤;Ctotal代表回收廢舊動力電池的總收入;C折舊表示廢舊動力電池設備的折舊成本;Cuse代表廢舊動力電池回收過程的使用成本;Ctax代表廢舊動力電池回收企業的稅收。

廢舊動力電池回收利用過程的使用成本主要包括以下項目:(1)原材料成本;(2) 輔助材料的成本;(3) 燃料動力成本;(4) 設備維護費用;(5) 環境處理費用;(6) 人工成本。

從毛利率、可行性和可持續性的角度來看,當局認為電池制造商直接回收的閉環模式和第三方專業拆解機構從電池制造商處購買廢電池的模式是目前主流的動力鋰電池回收模式,并且在鋰電池的綜合回收的情況下它們具有良好的經濟性。

假設:(1)當前金屬價格(鈷21.5萬元/噸,鎳7.77萬元/頓,錳1.1萬元/每噸,鋰70萬元/公噸,鋁1.26萬元/爾頓,鐵2萬元/ton)未考慮其他回收產生的收入;

(2) 考慮到各種動力電池的使用率(磷酸亞鐵鋰70%,錳酸鋰7%,三元23%),全面回收鋰離子電池;(3) 除原材料外,其他成本相同。

結論與分析:第三方專業機構從小作坊購買廢舊鋰電池并進行拆解,毛利率最高,達到60%。其次是回收加工形式的行業聯盟,毛利率達到45%。但在這兩種方式中,前者(第三方:從小作坊購買)存在安全和環保問題,而小作坊尚未意識到鋰電池回收行業的巨大價值,購買價格較低,因此這種方式不可持續;目前,由于相關管理法規和法律環境的不完善,后者(行業聯盟)的可行性仍然很低,但這將是未來的趨勢之一;其他三種方法具有良好的可行性和可持續性,但電池制造商直接回收的模式和第三方專業拆解機構從制造商處購買廢舊電池的模式毛利率更高,因此當局認為這兩種方法將構成目前主流的回收模式。

三元電池材料的回收價值高于其他動力電池材料。如果單獨考慮三元動力電池的回收,無論是電池制造商的回收模式,還是從電池制造商那里購買舊電池的第三方拆解模式,都具有高質量的投資價值(2016年毛利率預計分別達到55%和48%)

有關部門認為,動力鋰電池回收行業將在未來五年內逐步實現標準化和規模化,行業聯盟回收模式有望在產業發展中后期形成,由于其規模效應,將具有較高的毛利率。此外,原始的生產商回收模式和從生產商那里購買舊電池的第三方拆解模式仍然具有強大的經濟性。

標簽:北京寶馬本田發現日產

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