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动力电池回收市场风口爆发前夜

2022-01-12韩忍冬

中国新时代 2022年1期
关键词:梯次动力电池锂离子

韩忍冬

预计2025年全球动力电池回收行业规模将达到122亿美元,到2030年达181亿美元,中国将是最大的动力电池回收市场之一。

2021年11月18日,为进一步加强锂离子电池行业管理,推动行业转型升级和技术进步,工业和信息化部电子信息司组织修订了《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》(征求意见稿)(以下简称《规范条件》)和《锂离子电池行业规范公告管理办法(2021年本)》(征求意见稿),同时向社会公开征求意见。

《规范条件》提出,鼓励企业在产品前端设计增加资源回收和综合利用,健全锂离子电池生产、销售、使用、回收、综合利用等全生命周期资源综合管理。

近年来,随着国家政策持续支持新能源汽车产业发展,新能源汽车和储能市场呈快速增长态势,锂电池行业也在积极扩产、快速扩张。这也意味着,未来退役的电池量自然也会跟着上涨。

集邦咨询(Trend Force)发布的研究报告显示,随着中国新能源汽车产业的快速发展,动力电池退役量逐年走高,到2025年将达91亿瓦时,大约是2020年的3倍多。有机构预测,到2030年,我国电池材料回收的规模或许达到1000亿元以上。

伴随着我国新能源汽车产业的不断发展,动力电池回收再利用行业或许将迎来一次“大爆发”。

退役之后

我国锂电池广泛应用于手机、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车、电动工具、数码相机等众多下游领域,主要可归为3类:储能、消费及动力电池。

近年来随着3C产品对锂电池需求量的稳定增加,以及新能源汽车的市场规模逐步扩大和储能电池的需求扩大,我国锂电池产量规模逐年增加。2019年,我国锂离子电池产量157.22亿只,同比增长12.40%;2020年达到188.5亿只,累计增长14.4%。

电池因其本身的原材料和制造工艺,废弃后若随意乱扔,则会给生态环境造成巨大的灾难。据专家测试,1粒钮扣电池能污染60万升水,1节1号电池烂在地里能使1平方米的土地失去利用价值,1块20克的手机电池可使1平方公里的土地被污染50年左右……

而更大更重的电动汽车动力电池,内含镍、钴、锰等重金属,电解液中的六氟磷酸锂在空气中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质,将会给环境带来更大的威胁。

新能源汽车的动力电池使用年限一般为5年~8年,有效寿命为4年~6年。照此标准计算,2013年-2014年我国首批推广生产的新能源汽车动力电池目前已逐步进入退役期。据央视财经频道报道,截至2020年,我国国内退役的新能源汽车动力电池超过了20万吨,未来5年,累计退役电池总量将超过80万吨。

对于如此大体量的退役动力电池,首先要考虑的是隐藏在其身后的污染性,除此之外,能够引起行业内外重视的另一个原因在于动力电池的回收利用。

目前动力电池回收利用主要分为梯次利用和再生利用。

作为新能源汽车的动力电池,一般情况下,当电池容量衰减至额定容量的80%~70%以下时,就不再用于电动汽车,但剩余的电池容量仍能满足其他很多设备的能源需要。这时,将此类电池进行回收拆解成模组或电芯,从而形成小型电池,用于低速电动车、太阳能路灯等产品,同时也可以将多个完整的電池包并在一起,为风、光电等场景储能,这在行业内也被称为梯次利用。

梯次利用可延长动力电池的生命周期和使用寿命,主要应用方向包括:通信基站(铁塔为代表)、电力储能(国家电网为代表)、低速电动车、光储能等。

事实上,电池的梯次利用在我们的日常生活中早已存在。举个简单的例子,干电池在电动玩具中使用之后,可以在遥控器中继续使用,这就是最简单的电池梯次利用。

当动力电池容量继续下降至20%时,将面临强制报废,进行循环利用。对于报废动力电池,则需要将电池模组进行精细拆分,随后投入极片破碎装置,再从中提取镍、钴、锂等金属材料,制成碳酸锂等产品,可再次用于新电池生产,实现资源循环利用。

电池的再生利用包括前期拆解预处理及后期湿法冶金。

例如,某公司就在动力电池回收领域采用定向循环工艺:首先将废旧动力电池拆解,获得金属外壳,再经热解去除有机溶剂,过程用旋风除尘,碱液喷淋吸收。最后,通过机械破碎分选分离出塑料外壳、正极、负极和隔膜等材料。正极材料经过酸浸出,经P204、P507萃取除铜、除铁铝后,净化液通入氨水碱化沉淀生成镍钻锰氢氧化物,作为原料供应到三元材料前驱体的制备步骤,再添加回收的碳酸锂,烧结制备三元材料。

事实上,我国废旧电池再生利用已有一定规模,2020年市场规模已达24亿元人民币,预估2025年中国废旧动力电池再生利用市场规模将达到260亿元人民币。

目前电池原材料价格处于迅速增长中,而在此基础上,退役动力电池的“价值”可以继续挖掘,随着其规模的扩大,一个新兴的电池回收产业将日渐壮大。

爆发前夜

动力电池,首先是新能源汽车的关键部件。

截至2020年年底,中国新能源汽车保有量已接近500万辆,其中纯电动汽车达到400万辆,新能源汽车增量连续3年超过100万辆。2021年12月10日,我国汽车工业协会公布的数据显示,2021年前11个月,我国新能源汽车无论是产量还是销量,再次创造了“历史新高”,产量已达到300万辆以上,销量也接近300万辆。

作为新能源汽车的核心,动力电池的装机量自然也在上涨。数据显示,2021年前10个月,动力电池的装机量同比增长了168.1%,达到了107.5亿瓦时。

新能源汽车的快速增长,势必产生大量退役动力电池。当动力电池走向衰退时,它的后续处理变得尤为重要。如何促进动力电池高效循环利用、打造动力电池循环经济体系、弥补产业短板,已经成为行业热议的焦点。

随着电动汽车产业的高速发展,动力电池回收利用产业也迎来了广阔的市场契机。据估算,从废旧动力电池中回收钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属所创造的回收市场规模在2020年超过了100亿元,2023年废旧动力电池市场将达250亿元。

但是,由于废旧动力电池材料无害化再利用技术起步较晚,资源回收利用效率较低,再生金属提取及应用技术亟待提升。电池中的金属钴、镍、锰、锂以及电解液等有价物质全回收难度较大,且成本较高。

相对来说,作为推动新能源汽车电池循环经济的第一环节,动力电池梯次利用延长了电池使用寿命,在资源安全、节能环保、经济效益和延长产业链条等多方面具有重要意义。事实上,业内人士认为70%的退役动力電池可实现梯次利用,相较于直接资源回收,将退役电池梯次利用的经济成本优势更加显著。

《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出,支持动力电池梯次利用产品在储能、备能、充换电等领域创新应用,加强余能检测、残值评估、重组利用、安全管理等技术的研发。

目前,我国有关动力电池梯次利用的政策已经明确。

早在2012年,国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划》,提出要制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯次利用和回收管理体系,对动力电池回收利用体系及制度建设提出明确要求。

2019年以来,工业和信息化部发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,鼓励从事梯次利用的综合利用企业在基站备电、储能、充换电等领域开展动力电池梯次利用,提高电池综合经济效益。

2021年7月1日,国家发展改革委印发《“十四五”循环经济发展规划》,对动力电池回收利用溯源管理体系、梯次利用作出重要指导;8月,工业和信息化部等5部门印发《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》,生态环境部发布《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范》,规范指导废锂离子动力蓄电池处理过程。

随着相关政策完善,及动力电池“退役潮”的开启,动力电池回收梯次利用和再生利用市场空间广阔,汽车生产企业、电池生产企业、梯次利用企业、汽车拆解企业、再生利用企业、材料企业纷纷加快产业布局,通过自建或者合作方式抢占市场。

目前,已经有大量企业瞄准了动力电池回收市场,2020年我国动力电池回收企业注册数量达到2579家,远超之前几年的总和。

中国汽车技术研究中心在考虑汽车报废年限、动力电池寿命等因素的前提下经综合研究得出,到2025年,报废电池数量将超过35万吨,市场规模达到379亿元,其中梯级利用的市场规模约282亿元,再生利用约97亿元;到2030年,市场规模将超过千亿元。

虽然目前电池回收行业还面临诸多瓶颈,如动力电池全生命周期信息的碎片化,退役电池缺乏检测标准,梯次利用技术标准有待完善,以及金属价格波动影响材料回收经济性等,皆是制约动力电池回收再利用的因素。

但我国新的电池回收政策,未来将促进电池行业的有序健康发展,并有助于突破全球锂等重点资源的约束。

数据显示,截至2021年10月末,全国范围内的动力电池回收网点已经达到了10048个,而我国也已经培育了26家梯次和再生利用的“骨干企业”,预计到2025年,这一体系将较为完善。

美国市场调查与咨询公司MarketsandMarkets的数据显示,预计2025年全球动力电池回收行业规模将达到122亿美元,到2030年达181亿美元,中国将是最大的动力电池回收市场之一。

动力电池回收行业,未来可期!

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