电池级碳酸锂价格暴涨,废旧动力电池回收产业受关注
2024-07-08 07:03:34发布 浏览95次 信息编号:78064
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电池级碳酸锂价格暴涨,废旧动力电池回收产业受关注
近期,电池级碳酸锂市场价格一路飙升,报价高达43万元/吨,而去年年初这一数字仅为5.3万元/吨。
原材料价格的暴涨让很多人嗅到了商机,不少电池回收企业甚至开始大量备货,防止价格继续上涨。这也让一直不温不火的动力电池回收行业进入了大众和资本的视线。
与此同时,今年2月11日,工业和信息化部、国家发展改革委、科技部等八部门日前印发《加快推进工业资源综合利用实施方案》,提出完善废旧动力蓄电池回收利用体系,推动废旧动力蓄电池在备用电源、充电、换电等领域安全、梯次应用。
事实上,去年8月,工业和信息化部、科技部、生态环境部、商务部、市场监管总局联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收管理办法》,提出鼓励回收企业与新能源汽车生产、动力电池生产、报废机动车回收拆解企业达成合作协议,加强信息共享,利用现有回收渠道,高效回收废旧动力蓄电池进行再生利用。
如果将时间线拉长,可以看到近年来动力电池回收相关的政策文件接连出台,从企业官方白名单到明确回收责任再到引导性管理措施出台,几乎每年都有新的政策出台,以及针对动力电池回收的各类提案、建议。
这些政策文件的目的自然是为了规范动力电池回收市场,加速建立行业秩序,但同时也间接表明当前动力电池回收市场的规范化和完善程度并不高。
这一情况显而易见,毕竟动力电池回收是伴随新能源汽车行业发展起来的新兴市场。尽管我国从2014年开始大力发展新能源汽车,就已考虑动力电池回收问题,但当时动力电池刚刚应用于电动汽车,尚无退役电池,因此回收政策仅停留在纸面上。
所以准确的说,我国的动力电池回收市场是近两年才真正开始兴起。
相关数据显示,截止2021年底,我国新能源汽车保有量达到784万辆,占汽车总量的2.60%,比上年增长59.25%,且仍在保持较快的增长势头。这势必给动力电池回收行业带来增量。
退役动力电池无论如何也不能变成“垃圾”,对于相关从业者来说,这绝对是一个逻辑清晰、目标明确的赚钱机会。
但事实真是如此吗?
梯级利用及拆解回收
我们需要了解目前动力电池回收利用的两种主要方式:梯次利用和拆解回收。
新能源汽车动力电池退役后,一般还有80%的剩余容量,可以降级用于其他场景,最大化利用剩余能量。经过几年的探索发展,我国退役动力电池梯次利用已在电力储能系统、通信基站备用电源、低速电动汽车、智慧路灯等领域得到应用。
例如,2020年7月,上汽通用五菱宝骏基地大型兆瓦级光伏、风能梯次利用储能一体化电站投入使用。
目前动力电池的回收一般选择磷酸铁锂电池,这是基于经济性和安全性的考虑。
磷酸铁锂电池中贵金属含量不高,在拆解回收过程中并不能产生太大的经济价值和资源规模效益;同时,三元锂电池在电池容量衰减之后安全性大大降低,其自燃温度远低于磷酸铁锂电池,退役三元锂电池进行梯次利用并不明智。
磷酸铁锂电池梯次利用一般包括电池组拆解得到单体、筛选测试、配对重组、系统集成等步骤。其中剩余能量检测和配对重组是梯次利用过程中较为关键的环节,也是技术要求较高的环节。
由于动力电池单体品种繁多,退役后单体参数个性化程度较高,残余性能也存在差异。目前,相关部门已出台国家标准《汽车动力蓄电池回收利用残余能量检测》,规范退役动力电池的检测流程和方法。通过残余能量检测,企业可以筛选出使用状况(主要是充放电状况)相近的单体,可以重新组装进行后续处理。
在配对重组过程中,厂商需要利用电池均衡技术来解决多节电芯的一致性问题,目前这几乎是一个世界性难题,需要工程师综合考虑不同电芯的充放电电压、充放电效率并制定最佳解决方案,避免电池出现热失控等不良情况。
系统集成阶段需要引入新的BMS系统,使电池管理系统能够更好地发挥这个“新”电池组的性能,并结合寿命预测技术,确保其能够长期稳定工作。最后进行封装打包,应用到特定客户端。
除了梯次利用外,动力电池的最终归宿是拆解回收。
拆解回收就是将退役动力电池拆解、破碎、提炼后得到贵金属化合物(主要是镍、钴、锰和锂的化合物),再将这些化合物出售获取利润。目前市面上比较常见的回收工艺主要有干法回收和湿法回收。
干法回收是指不借助溶液或其他介质,直接回收材料或有价金属。干法回收中最常用的技术手段是高温热解,利用高温焚烧分解去除粘结剂,实现材料分离。经过高温焚烧后,电池中的金属及其化合物会被氧化、还原、分解、气化,再通过冷凝收集。
高温裂解法回收动力电池原理简单、应用广泛,可回收汞、锌等多种重金属。但高温裂解法能耗大、回收效率低,且存在二次污染和安全问题。例如,电解液中的LiPF6遇水易水解,产生有毒气体;有机溶剂因闪点低,在回收过程中可能发生燃烧爆炸。
湿法回收是将废旧电池进行破碎分选、溶解浸出、分离回收等工艺过程,包括湿法冶金、化学萃取、离子交换等工序。采用湿法冶金回收时,应先将失效的废旧电池进行破碎、研磨,使其达到均质化,再将破碎后的产品进行物理分选,以满足湿法回收的要求。
湿法回收应用较为广泛,在退役动力电池回收时可大幅度回收稀有金属等金属,回收率高、纯度高,设备投资成本低。但此方法往往因流程较长而造成综合成本的增加,且不断使用化学试剂会造成环境污染,如无机酸在回收过程中会产生有害气体,所用的萃取剂也会对土壤和水体产生影响。
此外,市场上也出现了一些新的动力电池回收方式。例如,动力电池回收公司赛德美通过精细机械拆解获得电池零部件,再对其进行修复,最终形成可重复使用的壳体、电解液、隔膜、铜箔、铝箔、正极粉、负极粉等。这种方式不产生金属化合物原料,而是直接将合格的电池零部件供给电池生产制造过程。同时,这种方式也能更好地控制化学污染。
还有生物回收技术,主要利用微生物浸出,将体系中的有用组分转化成可溶性化合物并选择性溶解,从而将目标组分与杂质组分分离,最终回收锂、钴、镍等有价金属。但该技术尚处于早期发展阶段,存在诸多不确定性。
规模不足、技术困难
目前影响动力电池回收行业的最大因素之一,或许就是市场规模不足。
我国从2015年开始大力发展新能源汽车,按照动力电池平均使用寿命5-8年计算,2020年我国迎来了第一波动力电池退役潮。据央视财经频道报道,2020年我国动力电池退役总量达到20万吨左右,而到2025年这一数字将上升到近百万吨。
几十万吨的量看起来很吓人,但实际上并没有那么高。
以生活垃圾为例,2020年我国生活垃圾产生量约3.6亿吨,相比于数十万吨的退役动力电池,上亿吨的量更好地支撑了废弃物回收行业的发展,滋养了回收装备制造、集中处置、运输、焚烧发电、危化品处理等多个环节的企业。
事实上,2018年9月我国工信部公布的首批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业就有华友新材、豪鹏科技、格林美、邦普回收、光华科技等,其合计退役动力蓄电池处理能力已超过60万吨。
一位电池回收公司高管告诉36氪:“目前动力电池回收行业还存在规模不足,产业链不完善,而且这种局面无法靠资本来加速,一些投资人希望立刻看到一个千亿甚至万亿的市场,这是不现实的。”
但由于退役动力电池体量不足,回收企业资产投入巨大。
以退役动力电池回收为例,不同车型的动力电池组设计多样,拆解成本很高,电池拆解后需要经过残能检测、电池模组重组、系统集成、电池管理、运输等环节才能真正投入使用。
整个过程中,企业需要进行大量的技术、设备投入,由于产业链尚不成熟,在剩余能量检测、重组整合等方面能够运用到的自动化、智能化设备相对较少,从现有的数据来看,企业还需要依靠人工来完成相关工作。
同时,为了保证电池的一致性,企业必须引入电池均衡技术,但该技术的研发难度也很大,市面上电池均衡器的研发进展非常缓慢,尤其是高效转移实时电池均衡技术,掌握该技术的研发机构和企业寥寥无几。
而且在实际的梯次使用过程中,即便是一致性极好的电池组装在一起,在经过几十次的充放电循环之后,仍然会出现不同程度的差异,并且这种差异会随着使用时间的延长而逐渐增大,电池组的一致性会越来越差。
除了生产端的技术难点外,在应用端,梯次利用也面临市场萎缩的威胁。
2018年,宁德时代副董事长、首席战略官黄世林在一次行业论坛上表示:“电池到了寿命末期,我们会反复地对它进行充放电,然后解剖,看看物理层面发生了哪些变化。目前,对于梯次应用的电池基础数据积累还远远不够。寿命末期到底会发生什么,其实还是个问号,至少还需要几年时间才能弄清楚。”
也就是说,动力电池的梯次利用很可能带来安全隐患,而为了解决这一隐患,企业或将要付出更高的成本。
2021年6月22日,国家能源局起草《新建储能项目管理规范(试行)(征求意见稿)》提出,在电池一致性管理技术取得重点突破、动力电池性能监测评估体系建立健全前,原则上不再新建大规模动力电池梯次利用储能项目。已建成投运的动力电池梯次利用储能项目要定期对电池性能进行评估,加强监测,强化监管。
这意味着,利用退役动力电池建设大型储能设施的“大项目”或将暂停,但通信基站、低速电动汽车等“小项目”是否具备相应的需求体量、能否覆盖企业生产成本,仍有待确定。
其实从近期华为等多家电池厂商在大型储能项目中的动作也可以看出市场的趋势。相比退役的磷酸铁锂电池这种“二手货”,现在企业在新建储能项目时,更愿意采用全新的三元锂电池作为主储能。大厂商技术的支持,也会让储能项目本身更加安全。
在拆解回收方面,虽然自动化设备已经有了一定发展,但厂商的设备成本等固定资产投入也较高。《电动汽车观察》曾撰文称:一家具备一定自动化能力、符合环保政策的动力电池回收企业,固定资产投入基本都在千万元以上。
某电池回收公司调试安装相关设备
一位业内人士称,以去年动力电池平均回收价格和原材料价格计算,包括设备折旧、环保处理费用、人工费用、能源及耗材费用,每吨三元锂电池的回收成本在2万元左右。如果以三元锂电池为例,每吨可提炼出约71kg锂、300kg镍、122kg钴、170kg锰(均为化合物),如果将这些贵金属化合物卖掉,产生的收益基本在4万元左右。
每吨2万元左右的利润从废旧回收角度来看并不算低,但我国数十万吨退役动力电池中,大部分都是磷酸铁锂电池,三元锂电池占比极小。有机构预测,我国退役三元锂电池的数量要到2023年以后才会出现大幅增长。
这让目前的动力电池回收行业很尴尬,值得拆解回收的三元锂电池,还没有达到大规模退役的年限,而退役的磷酸铁锂电池,其主要成分磷酸铁含量约95%,基本已经没有拆解价值,拆解回收会造成损失。
全国人大代表、天能集团董事长张天任曾指出,普通回收公司从一吨磷酸铁锂废旧电池中提取的材料价值为8110元,但回收成本高达8540元。这类公司往往需要政府补贴,最后的利润甚至还没有卖废铁高。
所以从整个市场来看,目前几十万吨的电池量并不足以填补几家大型电池回收厂的需求缺口,目前市场上大部分动力电池回收公司的回收量都远低于建厂时的设计产能。
电池通道
三元锂电池是个好东西,而且目前还是个好而稀缺的东西,所以肯定会受到很多的关注。
相关从业者表示,对于从事拆解回收的企业来说,退役电池渠道是除了技术之外最重要的一个环节,由于整个动力电池回收市场规模还未形成,在行业发展初期,谁能掌握好电池渠道,谁就能更好地生存、发展,甚至获得更好的利润。
相关数据显示,我国共有动力电池回收企业3.6万家,但其中60%以上为注册资本500万元以下的中小企业,取得相关环保资质的企业更是寥寥无几。而根据工信部公布的符合《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业标准》的企业名单,目前符合电池回收行业标准的企业仅有47家。
第三批动力电池回收企业白名单
这个行业不乏手工作坊式的公司和一些非正式渠道。
2020年年初,《中国汽车报》报道称,大量退役动力电池其实被一些非正规回收企业消化。前述5家动力电池回收白名单企业2018年合计回收动力电池60万吨,但实际数据是,2018年我国退役动力电池7.4万吨,5家白名单企业当年合计只回收了5000吨。
也就是说,当年退役的动力电池90%以上都到了“渠道商”和不正规的回收公司手中,而且这种情况现在依然十分常见。
例如,在购物平台上搜索关键词“拆机动力电池”,就能看到大量各类类型的电池包及电芯,包括CATL、松下、力神等品牌,商家不仅会标注电池的剩余容量、放电电压,还会推出“一只起拍”、“批量优惠”等优惠活动。
对于没有电池回收资质的商家来说,这种销售行为并不合规,但其利润却比拆解电池、提取贵金属化合物再出售要高得多、容易得多。
从退役动力电池获取渠道来看,大部分动力电池回收点通过拍卖的方式获取电池,但拍卖流程并不严格,一些不具备资格的企业相对容易获得竞标资格。获得竞标资格后,由于这些企业不会在环保和设备上投入过多,利润非常可观,往往可以报出更高的竞标价格获取电池。
为此,2021年9月初,浙江省杭州市储能行业协会还组织合众汽车、吉利、威马汽车、零跑汽车、万向一二三、瑞普能源、天能、超威、南都电源等9家重点新能源汽车及电池生产企业联合发布声明,对废旧动力电池交易拍卖增加限制性条件,竞拍企业须为工信部公布的废旧动力电池标准化综合利用企业,确保电池流向标准化企业。
但此类协会和企业发表的联合声明的效果十分有限。
规模不足、渠道无保障,使得拥有自动化拆解及贵金属回收能力的企业无法规模化盈利,回收规模也无法扩大。
当然,从业者也可以另辟蹊径,在拥有相关拆解回收技术的前提下,成为技术提供商。一位动力电池回收解决方案提供商表示:“我们第三方公司不用担心渠道问题,退役动力电池怎么拿,回收的贵金属卖给谁,我们提供的是技术和服务。”
价格下降和市场竞争
从全球来看,锂矿资源主要集中在南美等地,受疫情影响,不少大型锂矿无法按计划扩产,已开采的锂也因疫情无法按时运抵中国市场。
而中国市场恰好是近年来新能源汽车最大的增量市场,这种市场供需严重失衡是电池原材料价格持续大幅上涨的主要原因。
因此,近期出现的退役动力电池与新电池“系数倒挂”(旧电池价格高于新电池)现象,将随着疫情结束、国内电池制造产能释放而逐渐消失。当原材料价格趋于稳定时,企业仍需依靠自动化设备、先进的回收技术和回收规模来保证盈利。
现阶段我国动力电池回收行业存在诸多问题,电池类型、退役电池数量、配对重组以及拆解回收的技术成本等都是影响动力电池回收行业发展的因素。
甚至环评也影响到了电池回收。一位业内人士告诉36氪:“目前中国大部分企业回收电池还是采用高温裂解法,对环境有一定的污染,所以回收厂只能建在环评要求不高的四五线城市,但这会增加电池的运输成本。”
这些问题在短时期内都无法得到根本解决,因此对于回收企业来说,当前的市场竞争是残酷的,也是不明确的。
根据研究机构常春藤经济研究院、中国电池工业研究院联合发布的《中国锂离子电池回收拆解及再生利用行业发展白皮书(2021年)》显示,格林美和邦普是2020年锂离子电池回收领域的两大领先企业,从实际处理量来看,两家公司合计占据超过50%的市场份额。
但即便是像格林美这样的龙头厂商,电池回收也并非其主营业务。根据格林美2020年年报,来自“动力电池综合利用”的收入仍然很少,全年营收约9300多万元,仅占总营收的0.75%。
而且从回收行业的发展来看,将车企或者电池厂商作为电池回收的责任主体也已经成为一种趋势。一方面这样可以减少回收过程中因电池型号、数据混排带来的技术压力,另一方面车企天然拥有销售网点,可以更好地掌控电池渠道。
但车企或电池厂商往往与第三方回收公司有着深厚的渊源,一旦达成如此高粘度的合作关系,将极大挤压中小型回收公司的市场空间。比如蔚来汽车与华友能源达成战略合作,宁德时代早在2015年就收购了广东邦普。
这意味着,对于中小型回收企业来说,在当前退役动力电池市场明显规模不足的同时,还要面对行业“巨头”、“非正规势力”的电池分流压力,在此情况下,盈利难似乎已成为现阶段的行业共识。
从长远来看,动力电池种类和组成部件也在快速发展,氢燃料电池、钠离子电池等新型电池开始在市场上应用。
尤其是钠离子电池,包括宁德时代、中科海纳、三峡能源等多家厂商均宣布将量产钠离子电池,用于低速电动汽车、智慧路灯、基站等。这也将直接影响动力电池回收行业,毕竟钠化合物太不值钱了。
我国是全球发展新能源汽车最积极的国家,如无意外,未来我国将拥有全球最大的动力电池回收市场。但即便是全球最大,这个行业也面临诸多不确定性,即需要政策和技术的不断推动和发展,也容易受到全球资源市场波动的影响。
即便大量研报显示,未来我国动力电池回收市场将有超千亿元的规模,但总体来看,这个新能源时代的“炼金术”行业对中小企业并不友好,“诱惑”或许大于“回报”。
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