动力电池回收产业研究:站在千亿市场爆发的前夕

日期: 2024-04-12 01:11:59|浏览: 65|编号: 46648

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动力电池回收产业研究:站在千亿市场爆发的前夕

(报告制作:东亚前海证券)

1、空间广阔,电池回收行业即将蓬勃发展。

1.1. 动力电池报废浪潮来临,电池回收利用空间广阔

2015年以来,我国新能源汽车保有量快速增长。2015年是我国新能源汽车产销量爆发的元年。 当年产量40.13万辆,同比增长291%,销量33.11万辆,同比增长342.9%。 产销量同比增速明显高于前期水平。 截至2021年11月,我国新能源汽车年累计产量达到319.3万辆,累计销量达到298.95万辆。 2015年以后新能源汽车产销水平持续上升。

新能源汽车产销量高增长带动动力电池装机量上升,未来动力电池将面临更大规模的报废。 据中国汽车动力电池产业创新联盟统计,近年来我国动力电池在汽车上的装机水平呈现逐步提升的趋势。 截至2021年11月,我国动力电池月装机量已达20.82Gwh,创历史新高。 随着动力电池装机量持续上升,前期销售的新能源汽车将逐渐报废,未来动力电池报废量可能会变得更大。

2021年是动力电池退役的早期阶段,未来动力电池退役规模还将持续加大。 根据此前基于我国新能源汽车销量的测算,李玉科在《车用动力电池回收利用经济学研究》中提到,新能源乘用车的寿命约为4-6年。 如果假设我国动力电池的退役寿命均为5年的话,预计2021年动力电池的退役水平为25.2万吨。 到2030年,我国动力电池退役水平预计为237.3万吨,9年复合增长率约为28.3%。

退役电池回收需求旺盛,但回收企业供应仍相对疲软。 未来电池回收赛道将持续繁荣。 随着新能源动力电池退役规模持续增长的预期,不少企业纷纷涌入电池回收行业。 2020年,我国注册动力电池回收企业数量约为2579家,较2019年增长约253.3%。但上述注册企业大多为中小企业,其中约25家%为注册资本在100万元以下的企业,约35%为注册资本在100万元至500万元之间的企业。 另一方面,根据我国工信部发布的《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件》,目前我国电池回收行业符合条件的企业仅有27家。标准。 因此,总体来看,目前电池回收行业中小型竞争者较多,行业供给水平较为有限。

1.2. 回收前景广阔,电池回收前景广阔。

退役动力电池回收的主要方式有梯次利用和报废回收。 不同材料制成的动力电池的使用寿命存在一定差异。 例如,磷酸铁锂电池的循环寿命更长。 相同循环次数下,它们的相对容量将明显高于三元电池。 因此,目前不同材质的动力电池的回收方式有两种。 一是报废拆解,即直接拆解使用寿命较短的电池,提取内部可回收金属; 二是报废、拆除。 梯次利用和回收是指将剩余容量高的退役电池重新用于低需求电池领域。

1.2.1. 梯次利用与回收:技术不断突破,未来空间广阔

电池梯次利用流程较长,需要监控、包装、重组等多个环节。 由于不同的应用场景对电池梯级利用的要求不同,因此在废旧电池的梯级利用过程中,首先必须对每个单体电池的性能进行监测。 但由于废旧电池大多以电池组的形式流向市场,因此每次单体电池检查都必须先将电池拆解。 在此情况下,目前退役电池梯次利用过程涉及的步骤和技术也相对复杂。

逐步利用的退役电池目前主要应用于储能、电信基站、低速电动汽车等领域。 在储能领域,我国比较成功的项目之一是比克电池于2019年8月启动的电池包分级利用项目。该项目采用退役磷酸铁锂电池和三元电池混合使用。 具有引领示范意义; 在基站供电方面,退役的磷酸铁锂电池在体积和户外条件下的使用效率方面比普通铅酸电池更有优势。 中国铁塔2018年开始统一采购基站电池梯次利用; 在低速电动汽车方面,杭州罗步科技和国网浙江省电力公司率先将电池梯次利用应用于电动三轮车、电动自行车上。

利用梯队技术可以突破的领域很多,未来空间广阔。 电池梯次利用过程中有健康状态及残值评估、快速分选、有效平衡、应用场景分析和再退役评估等五项关键技术。 目前来看,动力电池梯次回收技术仍存在一定的技术局限性,因此其经济效益并不明显。 未来,随着上述技术的突破,动力电池梯次回收的经济性将逐渐凸显。

1.2.2. 报废、拆解和回收:到2030年可能达到1000亿规模

报废、拆解和回收工艺相对简单,是目前电池回收的主要技术手段。 在动力电池报废回收过程中,工业流程主要包括预放电、拆解、筛选、剥离、净化、在产等过程。 与电池的分步利用相比,该过程省去了测试、修复、重组、认证等过程。 由于报废回收技术流程较为简单,且序贯使用后的电池仍需拆解处理,因此电池回收企业目前多从事拆解回收。

新能源汽车销量持续增长,为动力电池回收创造更大空间。 国务院在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中提出,2025年我国新能源汽车销量占汽车销量比重达到20%。截至2021年11月,新能源汽车占比已达20%占所有汽车销量的%。 销量的17.8%左右,所以我们对2025年新能源汽车销量的占比做了一定的提升。如果假设2025年我国新能源汽车销量能够达到全国汽车销量的35%,那么相应的2025年新能源汽车销量916万辆,动力电池装机量将达到300万吨以上。 随着我国动力电池装机量不断上升,未来更多的动力电池将面临退役。

按5年寿命计算,2030年我国退役动力电池总量将达到237.32万吨。假设2022年起我国新能源乘用车销量占新能源汽车的96%不变到2025年,未来磷酸铁锂电池在乘用车中的应用比例将达到65%。 级别,商用车动力电池选择均为磷酸铁锂。 另一方面,我国新能源汽车自行车充电能力和新能源动力电池能量密度保持稳定上升趋势。 同时,各类电池的平均使用寿命为5年。 相应地,2030年我国磷酸铁锂动力电池退役规模将达到153.1万吨,退役三元电池规模将达到84.2万吨。

新能源材料价格持续上涨,动力电池回收效益可期。 据侯兵等人在《电动汽车动力电池回收利用模式研究》一文中研究显示,新能源动力电池中存在多种高价值金属元素,如锂、钴、镍等,作为动力电池未来电池回收技术成熟,可回收金属比例有望进一步提高。 据中研网数据显示,目前金属钴和碳酸锂的回收率分别可达95%和85%。 保守预计未来回收率将达到95%。 如果没有磷酸铁锂电池梯次利用的影响,预计到2030年整个行业可达95%。回收磷酸铁、碳酸锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的总质量将达到103.9万质量吨、19.3万吨、69.9万吨、29万吨、15.4万吨。 从各种新能源材料的价格变化来看,近年来各种材料的价格都呈现上涨趋势,而其价格的上涨也将使动力电池回收变得更加有利可图。

据保守估计,2030年我国动力电池回收产业总规模将达到1000亿元以上。基于上述新能源材料的回收量和价格变化,新能源材料的价格普遍上涨。近几年有所上升。 其中,磷酸铁、碳酸锂、硫酸钴的平均价格近四年复合增长率分别为8.7%和12.8。 %和7.6%。 保守假设,如果未来各类材料价格在2021年基础上每年上涨2%,2030年动力电池回收总规模将达到1074.3亿元。

1.3. 资源循环利用效益强劲,行业发展动力充足。

废电池中含有多种金属资源,回收利用具有经济效益。 从锂电池所含的主要材料和化学物质可以看出,动力电池中含有大量可回收的高值金属,如锂、钴、镍等。在镍氢电池中,镍含量占高达35%; 三元电池中,镍、钴、锰、锂的比例分别约为12%、5%、7%、1%左右。 废旧动力电池的回收将实现上述金属材料的再利用,创造更高的回收收入。

澳大利亚矿山大规模停产,未来锂矿供应可能会受到限制。 UGSG数据显示,2020年中期,澳大利亚7大锂矿中有3座停产,分别是(AJM)、Mt和Bald Hill,涉及停产资源量3.3亿吨,产能112.5万吨。 未来随着新能源汽车保有量的不断增加,锂矿资源供应可能会出现一定的障碍。

印尼镍矿石出口政策收紧,镍供应也存在不确定预期。 自2009年印尼颁布《矿产和煤炭开采法》以来,印尼政府不断收紧镍矿出口。 自2020年1月1日起,正式禁止所有品位镍矿石出口。 其政策收紧影响了全球镍资源。 从供应情况来看,在未来三元电池高镍化发展趋势下,镍资源供需或将持续偏紧。

资源产品供应紧张催化锂、镍等金属价格上涨,电池回收有望取得较高经济效益。 受当前新能源汽车产销量高增长和资源产品供应相对紧张的推动,锂、镍等金属价格均有不同程度上涨。 截至2021年12月21日,我国金属锂(全国99%以上)价格收于119万元/吨,较去年同期上涨约164.44%。 电解镍市场平均价格约为14.75万元/吨,较去年同期上涨约15.09%。 在当前锂、镍价格上涨的背景下,电池回收获得的金属可能会取得更高的经济效益,也将改善目前金属供应紧张的局面。

1.4. 在政策的大力支持下,电池回收蓄势待发。

废旧动力电池含有多种重金属物质,对环境造成严重影响。 锂离子电池的主要污染物是正极材料和电解液。 在正极材料中,三元正极中的钴元素是有毒物质。 同时,镍、锰等金属元素也会对土壤造成污染; 在电解液中,常用的电解液六氟磷酸锂与水接触时会产生氯化氢,造成环境污染,有机溶剂中的DMC也对环境有害。 因此,退役电池如果不回收利用,将会造成严重的环境问题。 这种情况也将迫使国家或相关企业重视电池回收。

近年来,我国频频出台促进动力电池回收利用的相关政策。 2012年以来,我国陆续颁布了多项与动力电池回收相关的重要法律法规。 其中比较关键的是2018年工业和信息化部等部门发布的《新能源汽车动力电池回收利用管理暂行办法》。在这个法案中,我国政府对动力电池回收生产责任制,提出汽车生产企业承担动力电池回收的主体责任。 同年,工业和信息化部、科技部等七部门联合印发《关于开展新能源汽车动力电池回收利用试点工作的通知》,呼吁加强经验与试点地区、企业交流合作,推动形成跨区域、跨行业协作。 机制上,动力电池回收项目推广启动。 2020年,工信部印发《2020年节能与综合利用工作要点》,要求深入试点工作,加快探索推广技术经济、环境友好的回收市​​场模式,培育一批重点动力电池回收利用企业。 未来,行业龙头企业或将继续获得政策支持。

2、技术成熟,三大技术齐头并进。

退役电池的主流回收方法包括物理回收、湿法回收和热回收。 物理回收利用精拆、材料修复等技术进行回收。 可实现全自动化、无污染、更经济。 湿法回收主要包括化学沉淀、溶剂萃取和离子交换三种方法。 反应速度较慢,过程较复杂。 但由于该方法对设备要求较低,产品纯度较高,因此该方法是目前最流行的方法。 主流电池回收流程。 热回收主要包括机械分选和高温热解。 是直接实现各种电池材料或有价金属回收利用的方法。 该工艺流程相对简单,但存在回收率低、能耗高、污染大等问题。

2.1. 物理回收更经济

物理回收过程分为自动化拆解和回收再制造两部分。 其中,自动化拆解是将废旧锂离子电池放电、拆解得到的电池内部组件出售或回收。 拆解后的电池芯包经过细碎、分级等一系列方法,得到正极粉、负极粉等有价值的产品。 回收再制造是指通过组件调整、材料修复等过程,对自动分解产生的有价值的产品进行再加工,对电池进行再制造。

三元电池的物理回收过程具有更高的回报。 根据《动力电池梯次利用场景及回收技术经济性研究》的调查结果和测算,在物理回收技术下,废旧三元电池和磷酸铁锂电池的回收拆解成本平均为13264元/吨, 8364元/吨。 元/吨; 收入分别为16728元/吨和7703元/吨。 根据这组数据,物理方法的回收效益将达到所有三种工艺技术中的最高水平。 另一方面,这组数据是比较长期的。 随着近年来新能源金属价格的普遍上涨,目前三元电池的回收收入将进一步增加。 至于磷酸铁锂电池,随着技术的进步和磷酸铁锂价格的上涨,其回收的利润空间也将逐渐打开。

2.2. 湿法回收应用范围最广

湿法回收技术主要是指利用酸、碱溶液提取电极材料中的固体金属物质。 在湿法回收过程中,废旧锂离子电池首先经过分选、脱壳并溶解在酸碱溶液中,然后从溶液中提取有价值的金属元素。 最后通过离子交换、电沉积等方法提取出硫酸钴、碳酸锂等有价金属。

湿法回收技术优缺点明显,是我国主要的动力电池回收工艺。 从湿法回收技术的优势来看,该工艺相对更加成熟,对于电池中的金属物质回收效率更高。 缺点是湿式回收工艺流程较长,且回收过程中涉及盐酸等腐蚀剂。 溶剂的使用导致污染控制成本更高。 由于目前我国电池回收行业还不是很规范,且行业内中小型生产能力较多,因此在行业污染控制方面仍没有严格的控制措施。 湿法回收技术由于工艺简单,已成为我国最流行的动力电池回收技术。 主流回收技术。

2.3. 热回收工艺相对简单

热回收工艺主要是通过高温手段从废旧电池中提取金属及其化合物。 通过高温焚烧,废旧动力电池中的有机粘结剂可以转化为气态去除,而电池中的金属和各种化合物会在高温环境下发生氧化还原反应并随后凝结。 逐步分类。 高温焚烧后的最终废电池渣将通过磁选等方法进一步净化。

热采预处理工艺主要分为高温和低温两种形式。 高温焙烧可以将电池中的各种金属氧化物还原为单质金属或合金,有利于后续的分离处理。 低温焙烧主要用于处理电池中的各种有机物。 通过低温焙烧,电极中的氧化物会发生氧化还原反应而被去除。

热回收工艺回收工艺简单,适合大规模处理。 从热回收的优点来看,热回收的工艺流程短,操作也比较简单。 也适合处理大规模废旧电池,因此该工艺也得到了市场的广泛研究。 但从缺点来看,热回收工艺在大规模处理废旧电池时容易排放出一定的有害气体,需要相应的废气回收设备进行回收。 此外,热回收技术在动力消耗方面也有一定的要求。

3、模式清晰、产业联盟还是最优路径

我国废旧动力电池回收利用模式还处于早期探索阶段,未来可能会出现三种商业模式。 从电动汽车消费者出发,实现高废旧电池的回收利用主要有以下三种方式。 第一种模式是动力电池企业通过现有的分销、销售、服务网络渠道进行回收; 第二种模式是电池生产企业与行业内的电动汽车生产企业或电池租赁公司组成产业联盟,共同负责电池的回收利用。 回收; 第三种选择是交给第三方回收公司进行回收。

动力电池生产企业是电池回收的重要责任方之一,但以动力电池生产企业为主体的回收模式存在规模局限性。 以动力电池厂商为主的商业模式,电池回收渠道相对多元化。 动力电池生产企业可以依托电动汽车经销商建立的渠道进行电池回收。 同时,电池制造商还可以与汽车拆解公司、电池制造商合作。 租赁公司共同完成电池回收。 在这种模式下,由于各个电池厂商生产的产品技术规格不同,这种模式下的行业运行效率可能会存在一定的障碍,难以实现规模经济。

第三方回收模式是目前主流的回收模式,但其发展存在渠道限制。 随着新能源动力电池报废浪潮的逐步启动,越来越多的专业电池回收公司注册成立。 由于第三方回收公司专门从事电池回收业务,其回收专业知识可能比电池或汽车制造商更强。 但由于行业初期第三方回收公司缺乏专业、高效的电池回收渠道,这种商业模式未来将面临行业竞争。 可能会变得更加激烈,未来大部分第三方回收公司可能会被行业淘汰。

在产业联盟回收模式下,各企业可以实现优势互补。 产业联盟是指将动力电池生产企业、新能源汽车生产企业、第三方动力电池回收企业等重要主体联合起来,组成统一的回收组织。 在这个联盟中,动力电池制造商可以提供电池并提供新电池的销售,汽车制造商可以提供废旧电池的回收渠道,第三方回收公司可以通过自身的技术优势实现动力电池的高效回收。 随着各方优势互补,产业联盟电池回收模式或将成为未来动力电池回收行业的主要商业模式。

三种产业模式各有优势,产业联盟或将成为未来主要的商业模式。 从三种商业模式的对比来看,产业联盟模式在动力电池回收方面将具有显着优势。 同时,在经营风险方面,也可以通过合作来分散风险。 虽然这种模式发展初期可能会存在一定的沟通障碍,但随着相关信息基础设施的逐步完善,这种商业模式未来可能会成为最高效的模式之一。

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