锂电池回收:技术发展与行业阶段,实现资源循环利用

2024-09-01 04:03:20发布    浏览246次    信息编号:84733

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锂电池回收:技术发展与行业阶段,实现资源循环利用

锂电池回收是指对废旧锂电池进行收集、分类、加工处理和再利用的一系列操作,旨在减少环境污染的同时回收有价值的原材料(如锂、钴、镍、锰等),实现资源循环利用。

图:锂电池回收,公开信息

锂电池回收技术发展遵循资源保护、环境保护、畅通锂资源供应、经济效益、产业链协同等多重逻辑,通过技术创新和市场机制推动其在全球范围内迅速崛起,并走向规模化、专业化运营。

锂电池回收行业经历了以下发展阶段:

1. 早期探索阶段(20世纪末至21世纪初)——锂电池尚未实现大规模商业化,废旧锂电池回收利用主要处于理论研究和实验室规模试验阶段。重点在于如何有效回收电池中的关键材料,特别是钴、镍、锂等高价值金属。

2、起步发展阶段(2000年至2010年)——随着锂电池在移动通讯设备、笔记本电脑等消费电子产品中的广泛应用,以及电动汽车市场的初步兴起,废旧锂电池数量逐渐增多,专门从事锂电池回收利用的企业和研究机构开始涌现。这一时期,回收技术开始从实验室向产业化过渡,出现了简单的物理拆解和化学处理方法,但整体技术水平较低,回收效率不高,且存在一定的环境污染风险。

3、快速成长期(2010~2020年)——政策法规逐步建立完善,许多国家和地区开始实施电池回收政策,要求制造商对产品的生命周期管理负责,包括回收处置等。此阶段技术研发取得重要突破,湿法冶金、火法冶金、物理回收技术得到明显改进和优化,锂电池回收效率和资源利用率提高,更加注重环保和可持续。引入梯次利用理念,退役锂电池经检测后用于储能系统或作为二次电源,延长使用寿命,减少资源浪费。

四、深度融合创新阶段(2020年至今)——锂电池回收行业在全球范围内迅速扩张,技术不断创新,包括自动化拆解线、清洁高效的化学回收工艺、新型环保材料回收等。行业标准和管理制度进一步完善,企业间技术交流和国际合作不断加强,形成了较为完整的上下游产业链。针对大规模退役动力电池回收需求,新的解决方案和商业模式不断涌现,如易于拆解回收的模块化设计、智能化回收网络建设等。

锂电池回收产业链包括:

图:锂电池回收产业链,收购优宿酷

1、上游——废旧电池的来源包括汽车拆解企业、动力电池回收网点、动力电池生产厂家以及其他非正规渠道。

目前锂电池回收企业的原材料主要为电池企业的废料,未来随着新能源汽车增速放缓,售出车辆开始有序大量报废,退役电池占比将逐步提高,报废汽车拆解企业及动力电池回收网点占比也将提高。

代表性的汽车拆解企业有德众汽车、超越科技、华新环保、格林美等,动力电池回收渠道目前主要以汽车企业为主。

图:锂电池回收渠道CICC

图:动力电池回收渠道目前以车企为主,中金公司

2、中游-废旧锂电池资源回收再生公司。2021年,据中金公司统计,按实际回收量计算,CR5为50%;若不计算很大一部分废旧电池流出,按理论回收量计算,CR5为19.8%。龙头公司包括邦普回收、格林美、华友钴业等。

据投宝研究院了解,目前国内从事动力电池回收业务的企业众多,类型多样,行业龙头企业产能在10万吨/年以上,但大部分企业生产线无法达到满产,动力电池回收行业产能闲置现象明显。

2023年3月26日,工业和信息化部向各省(区、市)发送了《关于组织开展2024年再生资源综合利用及机电产品再制造行业规范条件企业申报工作的通知》,明确暂停受理新能源汽车动力电池综合利用企业申报规范条件。

图:2021年锂电池回收行业竞争格局,中金公司

图:中国动力电池回收企业竞争格局,投宝研究院

3、下游——前驱体材料厂商或正极材料厂商,代表企业有中维股份、湖南云能、德方纳米、华友钴业等。

图:三元前驱体结构图 中信证券

图:正极材料格局 国联证券

产业链参与方近期增长情况如下:

创业板-2023年前三季度,公司实现营收202.28亿元,同比下降5.36%;归属于母公司股东的净利润5.48亿元,同比下降45.56%。

光华科技——2023年前三季度,公司实现营收19.99亿元,同比下降25.42%;归母净利润-2.8亿元,同比下降361.53%。2023年全年业绩预测:预计归母净利润亏损4.2亿至4.5亿元,预计同比下降459.38%至485.05%。

天齐股份-2023年前三季度,公司实现营收27.53亿元,同比下降15.24%;归母净利润-3.44亿元,同比下降271.02%。2023年全年业绩预测:预计归母净利润亏损3.75-3.95亿元,预计同比下降288.93%-299.01%。

机构一致预期产业链景气度如下:

图:机构共识预期(单位:亿元,%),并购

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(一)

废旧锂电池中含有多种有害物质,还有镍、钴、锂、锰、铜、铝等多种有价值金属,可以回收利用。

锂电池回收主要对废旧锂电池中的有用成分进行回收和无害化处理,镍、钴、锂都是稀缺金属,储量有限,价值高,废旧锂电池中锂、镍、钴的丰度远高于矿产资源。

图:废旧锂电池中的有害物质,中国国际金融有限公司

图:废旧锂电池镍、钴、锂含量,中金公司

从废旧电池到再生料的过程大致可以分为三个阶段:①破碎、拆解,包括对退役电池进行预放电,然后拆解正负极,得到黑色粉末;②金属精炼​​,通过干/湿法工艺将黑色粉末转化为硫酸镍、硫酸钴等金属盐。湿法回收是目前主流的工艺路线,因为其技术成熟,产品纯度高,可以满足动力电池材料的质量要求;③前驱体生产。一般流程如下

图:废旧锂电池回收一般流程,CICC

废旧锂电池回收后,主要有梯次利用和资源化回收(废品拆解、原材料回收)两大处理方式。

图:动力锂电池的两种回收方式,东方证券

二次利用是指将在原使用场景中达到性能衰减标准但仍有一定剩余容量的锂电池,经过检测、分类、重组等环节后,重新利用到对电池性能要求较低的领域,例如储能系统、低速电动汽车、通信基站备用电源等,从而延长电池的生命周期。

直接回收(又称再生利用)是指当锂电池无法满足梯级利用的要求时,对废旧锂电池进行拆解,通过一系列物理和化学处理方法,从锂电池中提取有价值的金属和非金属材料,如锂、钴、镍、锰、铜、铝等,实现资源循环利用的过程。具体工艺可能包括机械拆解、热处理(火法冶金)、湿法冶金等技术,旨在将电池材料转化为可重复利用的原材料或产品。

从电池回收成本构成来看,磷酸铁锂电池回收与三元电池类似,酸碱、燃料动力等辅助材料占主要部分。

图:磷酸铁锂(左)及三元电池(右)回收加工成本结构,中金公司

动力电池的回收目前主要集中在正极材料的回收。

动力电池资源回收利用主要有物理法和化学法两种方法,物理法可单独使用,也可作为化学法的先导;化学法包括火法冶金、湿法冶金、火法-湿法冶金联合处理工艺,其中湿法冶金路线是目前应用最为广泛的。

图:动力电池回收方式,投宝

化学法中湿法的一般工艺流程如下:

图:锂电池回收湿法工艺,国信证券

除上述方法外,还有生物处理,利用微生物将体系中的有用成分转化成可溶性化合物,并选择性溶解,使目标金属与杂质分离。生物处理尚处于起步阶段,菌种培养和浸出条件复杂,但效果可能更好,如成本低、回收率高、污染小等。

各个公司的锂提取工艺差别很大。例如在磷酸铁锂电池回收工艺中,锂提取过程中氧化还原剂、酸碱剂的选择;又例如在三元电池回收工艺中,锂浸出工艺选择火法冶金还是湿法冶金,锂提取与镍钴提取顺序的选择,锂提取净化工艺的选择(膜分离、离子交换、沉淀)等。工艺路线的不同直接导致锂回收率和处理成本的差异。

图:磷酸铁锂回收流程,中信证券

目前锂回收工艺还在不断迭代中,目前各企业的锂回收率差别很大,根据全国汽车标准化技术委员会发布的《汽车动力蓄电池回收材料回收要求(征求意见稿)》规定,动力电池锂回收率应不低于85%,但目前各企业三元、铁锂电池实际锂回收率在80-95%不等。

锂回收率是体现回收企业核心竞争力的因素之一,也直接决定了回收企业的盈利能力。

在回收加工成本方面,酸、碱、盐等辅助材料以及能耗是加工成本的主要构成部分,这些环节的成本控制决定了企业的加工成本水平。

此外,目前锂电池回收公司主要靠卖正极材料赚钱,因此其业绩主要取决于正极材料和碳酸锂的循环。

这样一来,锂电池回收行业繁荣的局面能否逆转,主要矛盾应该放在碳酸锂的供需上。

(二)

此中,从营收规模来看,2022年,格林美(293.92亿元)>天齐股份(43.51亿元)>光华科技(33.02亿元);

从锂电池回收业务来看,2022年,天齐股份(16.96亿元)>格林美(6.22亿元)>光华科技(0.49亿元,仅披露梯次利用量,未详细披露回收量);

具体来说,我们来看一下各公司的收入结构:

格林美-主营业务为新能源材料制造及城市矿业,2022年废弃资源综合利用(即城市矿业业务)营收占比25.84%,新能源电池材料(三元前驱体、四氧化三钴、正极材料)营收占比74.16%。作为行业龙头,这样的收入结构确实说明锂电池回收是靠卖正极材料赚钱的。

图:公司营收(单位:亿元)、收购优宿酷

光华科技——主营产品为PCB化学品、锂电池材料、化学试剂产品、退役动力电池综合利用产品。

2022年化学试剂收入占比11.84%、PCB化学品占比43.73%、锂电池材料占比39.16%、再生产品占比1.48%、配套贸易占比3.54%、其他占比0.27%。

图:公司营收(单位:亿元)、收购优宿酷

天齐股份——主营业务包括智能装备、锂电池回收、回收设备、重型机械。

2022年锂电池回收业务收入占比38.98%、回收设备占比9.26%、重型机械占比15.17%、智能装备占比35.26%、其他占比1.33%。

图:公司营收(单位:亿元)、收购优宿酷

(三)

图:累计归母净利润增长率(单位:%)、优宿优酷并购情况

从微观增长角度看,该行业:

创业板-2023年前三季度,公司实现营收202.28亿元,同比下降5.36%;归属于母公司股东的净利润5.48亿元,同比下降45.56%。

单三季度,公司实现营收72.8亿元,同比下降2.17%,环比增长+7.01%;归属于母公司股东的净利润1.34亿元,同比下降58.65%,环比下降44.27%。

前三季度,其核心产品动力电池三元前驱体材料出货量达吨,同比增长14.5%,出货量位居全球市场前二。

公司发布2023年核心产品销量快报,2023年公司核心产品三元前驱体出货量突破17万吨,同比增长10%以上;动力电池年回收拆解量达2.7万吨以上(3.0GWh以上),同比增长50%以上;碳酸锂回收产能扩建至1万吨/年,锂回收率超过95%。

公司印尼镍资源项目二期将于2024年全面投产,为三元前驱体全球市场竞争力提供充分保障,印尼镍资源产能将扩大至9.3万吨金属镍,镍资源项目总产能规划将达到12.3万吨金属镍。

2023年7月19日,公司全资子公司格林美(无锡)与威明环保子公司威明(新加坡)签署合资协议,共同在印尼大K岛IMIP园区投资建设年产2万金属吨新能源镍原料(镍中间体)红土镍矿湿法冶金项目。

2023年9月24日,公司董事会审议通过《关于在印尼投资建设年产3万吨高镍动力电池三元前驱体材料项目的议案》,利用印尼青梅板镍资源项目生产的镍钴锰氢氧化物(MHP)为原料,实现红土镍矿—MHP原料—三元前驱体材料全产业链建设,预计2024年4月投产,直击欧美市场。

图:单季度归母净利润(单位:亿元,%)、并购优宿酷

光华科技——2023年前三季度,公司实现营收19.99亿元,同比下降25.42%;归属于母公司股东的净利润-2.8亿元,同比下降361.53%。

2023年业绩预告:预计亏损​​4.2-4.5亿元,预计同比减少459.38%-485.05%。预计亏损的主要原因为:主要原材料碳酸锂价格大幅下跌造成固定资产减值及存货减值;消费电子市场需求疲软导致公司相关产品销售不及预期。

2023年8月29日,公司本次非公开发行股票获深交所核准,后续将履行登记程序。本次非公开发行股票主要用于高性能锂电池材料项目(退役动力电池回收利用)。项目实施主体为公司全资子公司中利材料,拟以公司退役磷酸铁锂电池拆解所得正极粉、负极片为主要原料,规划建设年产5万吨磷酸铁、1.15万吨碳酸锂综合回收生产线。

图:单季度归母净利润(单位:亿元,%)、并购优宿酷

天齐股份——2023年前三季度,公司实现营收27.53亿元,同比下降15.24%;归属于母公司股东的净利润-3.44亿元,同比下降271.02%。

业绩预告:2023年预计亏损3.75-3.95亿元,预计同比减少288.93%-299.01%。预计亏损的主要原因为:锂电池行业增速放缓,下游企业去库存速度不及预期,行业竞争激烈,全年钴、锂、镍等主要金属价格持续下跌。受此影响,公司锂电池回收业务主要产品销量、销售价格较去年同期均有较大幅度下降,同时主要金属价格下跌导致存货跌价,导致本分部营业收入大幅下降,并出现亏损。

2023年,公司锂电池回收业务共计以各种形式回收电池废料约14,591实物吨,折合动力电池组约2.6万吨。

2023年,公司智能装备业务新增订单21.57亿元,同比增长39%,其中汽车智能装备业务新增订单17.66亿元,同比增长42%。其中,汽车智能装备业务国内项目新增订单约12.52亿元,占比71%,其中新能源汽车项目占比90%,实现了赛雷汽车、理想汽车、奇瑞新能源、华晨宝马、蔚来等多个重大项目的履约或交付;海外项目新增订单5.13亿元,同比增长1056.45%。国内外订单占比29%,较上年提升26个百分点,顺利获得福特、宝马、沃尔沃等欧美市场重大项目。

智能装备业务2024年计划新签订单20亿元,海外订单占比预计超过30%,后续几年计划实现海外订单占比接近50%。

图:单季度归母净利润(单位:亿元,%)、并购优宿酷

(四)

图:并购优宿酷资本支出VS现金流(单位:亿元)

图:净现金流量率、的并购

格林美2022年经营性现金流为负,主要由于应收账款较期初增加12.14亿元,一方面应收财政部电子废弃物经营基金增加3亿元,另一方面12月当月营收同比增长32.29%,导致期末应收账款增加。

光华科技2021年经营活动现金流为负,主要由于业务规模扩大、支付员工现金增加、支付票据保证金所致;2022年主要由于采购付款增加、回款减少所致。

天齐股份2021-2022年经营活动现金流量为负,主要由于票据回款增加,以及采购款、工资支出、税金等增加所致。

三家公司的现金流在2020年至2022年持续大幅恶化,三家公司的经营活动现金流均无法覆盖资本支出,且均有相应的长短期借款。格林美近两年资本支出大幅增加,主要受印尼镍资源扩建等项目推动。

(五)

图:近十个季度ROE-TTM走势(单位:%;参考日期:报告截止日),并购

图:杜邦分析,收购

图:单季度综合毛利率(单位:%),收购优宿酷

三家公司的ROE-TTM此后均呈下降趋势至中等偏下,主要由于毛利率、净利率的下降。

2023年,光华科技、天齐股份毛利率下滑较明显,主要由于碳酸锂价格下滑,导致锂电池电极材料价格下滑。

格林美保持着相对稳定的毛利率,根据公司年报显示,其三元前驱体产品占据了化学原料体系和材料合成两大核心工序,平均毛利率高于行业平均水平,是其优势。公司的电池原料产品主要为动力电池用三元前驱体、三元正极材料以及3C数码电池用四氧化三钴材料。

图:单季度净利润率(单位:%)、并购优宿酷

图:产业链中具体公司情况、优宿优酷并购情况

动力电池回收毛利率方面,2022年,天齐股份(20.54%)>创业板(16.02%),光华科技未披露。

1)下游竞争格局相对较好;2)下游ROE较高,且中下游增长预期较好。3)上游合同负债较大。以上游超越科技为例,其合同负债包括预收固废处理服务费及待处置危废等。中游天齐股份合同负债较大主要是因为其主要收入来源之一是装备产品。

整体来看,目前锂电池回收业务质量一般,资源属性强,虽然听上去像是科技行业,但其实是跟随正极材料和碳酸锂价格周期的周期性行业。

未来如果国家环保政策严了,对回收企业资质进行严格审核,就相当于提高了准入门槛,减少了参与的企业数量,或许能在一定程度上提高企业的质量。

(六)

接下来我们来看看行业的景气状况。

1、锂电池回收项目毛利

图:锂电池回收项目毛利,东吴证券

2. 电池级锂金属、碳酸锂、三元前驱体、磷酸铁锂、锰酸锂价格及近期回收折价系数

图:三元前驱体、碳酸锂、氢氧化锂价格,东正衍生品研究院

图:磷酸铁锂及锰酸锂价格,光大期货

图:废旧电池收购折价系数,东吴证券

3.当月动力电池装车量及出口量

图:当月动力电池装车量及出口量,山西证券

图:动力电池出口量,东证衍生品研究院

6. 国内新能源汽车销量

图:国内新能源汽车销量,国信证券

7.欧盟新电池法及我国在欧盟动力电池市场份额

图:欧盟新电池法,中金公司

图:2023年我国动力电池在欧盟市场占有率不低于37% 东吴证券

(七)

由于锂电池回收的表现跟随正极材料的循环,进而跟随碳酸锂材料的循环,所以我们还需要跟踪碳酸锂的供需情况:

说到碳酸锂的供需情况,我们主要看产量、进出口、利润、库存、供需平衡表、成本支撑六个方面。

简单来说,虽然碳酸锂价格已经回到低位,企业生产利润较低,但是产量高,净进口量高,库存高,导致供需平衡表仍然维持过剩格局。

加之成本端上游锂精矿进口量处于高位,短期难以有成本支撑。

从供需双方综合来看,这意味着碳酸锂循环供给过剩格局仍未扭转,仍需要经历一段时间的产能去化。

图:碳酸锂价格,五矿期货

图:外购碳酸锂企业盈亏情况,五矿期货

图:国内碳酸锂产量,国贸期货

图:碳酸锂进出口情况,国投安信期货

图:碳酸锂库存,国投安信期货

图:上游锂精矿进口量,五矿期货

图:碳酸锂供需平衡表,中证期货

(八)

图:锂电池回收渠道CICC

接下来我们来看看动力电池回收的市场空间:

动力电池拆解回收市场空间(以要素价值量衡量)=电池拆解回收量(重量)*各类要素含量(重量百分比)*各类要素回收率

此外,该业务的关键竞争因素是……………………………………

以上仅为本报告部分内容,关于核心成长空间测算、行业重点竞争态势、关键竞争因素分析等内容,后续正文约6000字、图表数十张,详细内容请参见“产业链报告库”,可联系工作人员咨询获取。微信:

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图:产业链转型趋势及变化幅度

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