电池研究院:如何处理半吨重的电动车电池?

日期: 2024-05-27 07:08:03|浏览: 62|编号: 69764

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电池研究院:如何处理半吨重的电动车电池?

当他们来回收电池时我应该付费还是收费?

日本的废品回收业起步很早,但实施成本还是很高。比如,如果人们想把一台电视机送到废品场报废,回收费大概要200元人民币。如果是在一个收入一般的发展中国家,人们最有可能做的事情就是晚上找一块空地把它扔掉……

在我国,废品回收大多由回收商付费给居民。北京市平谷区大华山镇的一个案例是,自2001年起,每月10日开展“废旧电池回收日”,收取每公斤6元的有偿回收费。

大容量的电动两轮车电池回收价值更高,可达新品的40%,所以才有那么多小偷偷盗电动两轮车电池,是不是因为有二手电池呢?

购买电动两轮车,如果选择置换方案,旧车换新车可以省下300元左右,主要残值在电池和电机,车架几乎报废,不值钱。

除少数高端两轮电动车外,目前市面上绝大部分车型都采用铅酸电池。这种沿用百年的电池配方,可以说是电池行业的常青树。其中的铅可以回收再利用。目前,我国铅厂生产的新铅有55%来自再生铅。这个产业链已经非常成熟,进入了良性循环阶段。

很多人会说,既然两轮车动力电池回收行业已经很完善,那为何四轮车动力电池行业却举步维艰?

不不不,不考虑剂量就谈毒性,很愚蠢。汽车用的动力电池包有半吨重,拆掉外包装是模组,拆掉模组是电芯,体积庞大,结构复杂。

动力电池回收主要流程

回收过程

主要步骤

工艺特点

物理拆卸

破碎筛分、磁选、细碎

不环保,效率低,耗时长

干法冶金

机械破碎、高温焙烧、筛分

工艺简单,污染大

湿法冶金

机械粉碎、化学试剂溶解、分离

工艺稳定性好、成本较高、需处理废液

生物方法

微生物代谢提取

难度大,成本低,回收率高,技术不完善

联合回收

结合多种技术

环保,成本高

电芯包含外壳、黏合剂、正极、负极、电解液、隔膜,若要拆解回收,需要耗费大量能源与成本,就看一站式服务是否有利润。下表是回收一吨锂离子电池可得金属重量,不同配方回收效益会有所不同。

回收1吨电池所得金属重量(吨)

锰Mn

磷酸铁锂

0.016

锂锰氧化物

0.029

0.224

三元锂

0.024

0.069

0.069

0.064

三元锂

0.028

0.047

0.119

0.066

三元锂

0.030

0.051

0.152

0.047

三元锂

0.033

0.028

0.221

0.026

锂镍钴铝氧化物

0.030

0.038

0.204

0.006

接下来我们来算一下这些回收金属值多少钱。

按照@智东西提供的回收率算法,锂、铝金属的回收率按90%计算,钴、镍、锰的回收率均为98%(镍为每吨硫酸镍的价格)。下表最右边一栏是各锂电池回收金属的预估价值,按照2020年12月初折算,美元汇率约为6.55:1。

回收1吨电池的价值

锰Mn

回收效益

每吨金属价格

20万/吨

22万/吨

3万/吨

1万/吨

2万/吨

磷酸铁锂

28800

28800/吨

锂锰氧化物

52.2万

22万

74200/吨

三元锂

43200

14,880

20300

0.063万

21,860/吨

三元锂

50.4万

10,330

35万

0.065万

19520元/吨

三元锂

54万

110 万

44.7万

0.046千

21,330/吨

三元锂

59400

60400

65万

0.025万

/吨

锂镍钴铝氧化物

54万

819千

60万

0.011万

19.7000/吨

经过粗略测算,我们发现磷酸铁锂、锰酸锂电池的回收价值相对较低,而NCM、NCA的金属回收价值在2万元/吨左右。

我们假设每辆车搭载50kWh高压电池组,能量密度130Wh/kg,除去外壳、BMS等杂物后,得到0.384吨电芯,相当于回收了一款中程电动车的三元锂动力电池,得到的金属价值约为7.68万元/辆。虽然价格不高,但至少印证了一点信息:动力电池绝对是一辆二手电动车最值钱的部分。

然而,回收废旧电池的价值将逐渐下降。以下是我的看法:

今年我去青海的时候,还听到一个重磅消息——青海盐湖提锂技术取得突破。当然这已经是2019年的旧闻了,但到了那里我才知道,原来青海盐湖的锂矿探明储量已经超过1700万吨。以全球锂矿探明储量只有3400万吨计算,我们可以大胆推测,未来锂矿价格还会继续暴跌(其实从2017年开始已经暴跌了好几次)。

中国人买什么,价格就涨;中国人造什么,价格就跌。锂的价格肯定要跌。

锂电池中另一种昂贵的元素是钴,国际市场上钴的价格最高时,每吨能达到60多万元人民币。再加上全球最大的钴金属产地刚果民主共和国大量使用童工开采,让“开电动车”成为一种与生俱来的罪恶,大家都敬而远之。

虽然拥有全球65%储量的刚果民主共和国在2019年3月宣布钴为战略金属,并将采矿税提高至10%,但并未阻止电池运费和回收价格继续下跌,因为钴现在已经成为电池厂商最想摆脱的金属,各科研机构都在研究低钴或无钴电池配方。今年12月2日,蜂巢能源宣布接受无钴电池预订(卖预售性质?),预计2021年6月量产。

本节小结1:废旧动力电池仍然很有价值,但不容易回收。

本节总结2:成本最高的锂和钴都在降价/减少使用,电池回收的经济价值将持续下降。未来电池拆解回收将成为环境优先事项,而非经济优先事项。

未拆卸的电池去哪儿了?

不同于各类一次电池及不成组的二次电池,动力电池包内的电池单体具有相对良好的一致性,虽然充放电性能不如以前,但还有新的工作等着他们,业内称之为——梯次利用。

目前国家规定汽车生产企业动力电池提供等于或大于8年/12万公里的质保期,且电池衰减需满足“500次充放电循环后衰减不超过10%,1000次充放电循环后衰减不超过20%”的要求。

事实上,在实际使用场景中,绝大多数动力电池都无法达到这个标准。不信?你敢开着2015年生产的纯电动车在东北跑长途吗?

正如我在上一篇文章《电池简史》中提到的那样,电池技术正在迅速进步,循环寿命突飞猛进,但我们现在面临的大量电池都是3-5年前投放市场的,现在正在逐步淘汰的电池。

下表为我国新能源汽车年销量及增速:

中国新能源汽车销量及增长率

销量(万台)

增长率

2013

1.8

35.2%

2014

7.5

323.8%

2015

33.1

342.9%

2016

50.7

53.0%

2017

77.7

53.3%

2018

125.6

61.7%

2019

120.6

- 4.0%

PS 2020尚未结束,因此暂时没有数据。

PS我国新能源汽车统计=BEV纯电动汽车+PHEV插电式混合动力汽车+REEV增程式混合动力汽车+FCV氢燃料电池汽车(即不包括HEV非插电式混合动力汽车)

PS我国低速四轮电动车市场巨大,这些基本没有上牌的车,年销量有几百万,而且正在从铅酸电池逐渐向锂离子电池进化。

当电池容量下降到初始容量的70-80%以下时,就已经不再适合作为动力电池使用。据不完全统计,2020年我国动力电池回收总量已达20万吨,如果将这些电池全部拆解,将是巨大的资源浪费。

在正规回收渠道中,废旧动力电池经检测确定符合梯次利用条件后,主要用于以下用途:

1、大容量储能装置:天然大容量的动力电池组,可以构建太阳能发电、风力发电的储能装置,成本约为新型锂电池的20%(据住友公司公布的数据),2011年国家电网和比亚迪就有这样的合作项目。

2、低速车辆能源供给:针对动力/续航要求较弱的电动汽车,如高尔夫球车、校园通勤车、工厂AGV自动驾驶运输车等。

3、基础设施能源供给:作为通信基站、路灯等设备的储能设备。目前,北汽新能源、长安汽车等10余家汽车企业与中国铁塔达成合作。

4、UPS:通用汽车曾用五组废旧雪佛兰Volt电池,打造家用备用电源,可供3-5个普通美国家庭在停电后继续使用2小时。同样,它也可以用于企业用途。

南孚电池广告说“玩具车用完后,遥控器还能用!”这其实是对电池梯次利用的简单解释,二次电池梯次利用更复杂,但环保效益肯定会更高。

本节小结:电池环保事业最大的共同点就是——先步步为营,再拆解。

中国的电池回收能力

电池回收的难点在于两端,一方面消费者有大量闲置废旧电池,另一方面电池回收企业缺乏处理能力。

先说消费者闲置的问题,目前我国的锂电池回收体系还不是很健全:

1、8%废钢回收:直接报废的比例不高,这并不是坏事,因为梯级利用更为合适。

2、37%的二次利用率:这个比例不够高,而且相当一部分进入了翻新销售市场,这是一种坑蒙拐骗。

3、55%闲置:闲置是最大的问题,唯一的办法就是通过1/2渠道变废为宝。

我国电池回收参与主体主要有以下四类:

1、第三方回收公司:邦普、格林美、豪鹏科技、优钻、光华等(前五家动力电池回收公司)

2、电池厂商:比亚迪、CATL、南都电源、国轩高科等。

3、电池材料厂商:赣锋锂业、东风鸿泰、华友钴业等。

4、汽车厂商:比亚迪、奇瑞新能源、北汽新能源。

然而,目前登记注册的208家动力电池回收企业中,具备废旧动力电池回收资质的仅有30多家。

截至2020年3月,我国动力电池回收服务网点数量已增至11298家。但目前我国动力电池回收市场并不规范,废旧电池仅由大型回收公司收购,回收价格低廉(对消费者不公平),二手商抬价转卖,价高者得。

央视《正点财经》称:2020年我国动力蓄电池退役量将超过20万吨,市场规模达175亿元,2030年市场规模将突破1000亿元。

本节总结:市场规模对投资者来说有些夸大,我们更关心的是全国是否有足够的电池回收能力,防止贵屿镇/龙塘镇模式带来的污染危害子孙后代。

电池回收有法可循

工信部、国务院、发改委、环保部、商务部、质检总局、国家标准化管理委员会等部门一直致力于规范动力电池回收(因为动力电池量很大)。以下是近五年来密集发布的有关动力电池回收的国家政策。它们的法律基础是《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国循环经济促进法》等:

动力电池回收政策

时间

政策全名

主要内容

2015 年 1 月

《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》

提高电池元件回收利用水平

2015 年 9 月

电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)

落实责任,遵循先梯级利用,后回收的原则

2016 年 12 月

《生产者责任延伸制度实施方案》

动力电池产品编码体系及全生命周期追溯体系

2017 年 2 月

新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法

多层次、多用途合理利用

2017 年 5 月

汽车动力蓄电池回收拆解规范

明确拆除规定和拆除资质

2017 年 7 月

《汽车动力电池回收利用剩余电量检测》

标准化剩余能量检测

2018 年 7 月

《新能源汽车动力蓄电池回收利用追溯管理暂行规定》

动力电池回收及追溯综合管理平台

2020 年 11 月

新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)

推动电池回收立法

2018年7月《新能源汽车动力蓄电池回收利用追溯管理暂行规定》要求行业建立“全国新能源汽车及动力蓄电池回收利用监测追溯综合管理平台”,目前国内已有393家汽车企业、44家报废汽车回收拆解企业、37家梯次利用企业和42家回收企业加入平台。

近期引发新能源股市热议的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》完善了动力电池回收、梯次利用和再资源化回收体系,鼓励回收渠道共建共享;建立完善了动力电池运输、仓储、维修、安全检测、报废、回收等管理制度,要求行业加强全生命周期监管。

事实上,全球已有不少有远见的国家制定相关法律法规,如德国早在2009年就出台《电池法》,规范动力电池回收利用;美国的《汞及充电电池管理法》、日本的《固体废物管理及公共清洁法》和《资源有效利用促进法》等,目的均是如此。

本段小结:有法可依只是第一步,守法是更重要的第二步,而且还有很长的路要走。

“电池更换模式”与“电池回收”的关系

2020年4月23日,四部委发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,明确了2020年至2022年新能源补贴细节,其中一项规定“新能源乘用车补贴前售价须在30万元以下(含30万元),不含换电模式车型”备受关注。

蔚来全系换电车型显然都获得了政策支持,这并不是因为四部委给蔚来开了绿灯,而是因为国家认可了“换电模式”对环保的贡献。

在目前的技术背景下,汽车动力电池寿命远短于整车寿命,非运营车辆动力电池可使用5年左右,运营车辆动力电池仅能使用3年,而车身寿命最长不超过10年。

采用换电模式后,车辆与电池分离,无需强制同步其寿命,可减少车辆过早报废造成的巨大浪费,节省消费者的新车购买成本。

因为补贴豁免政策,未来或将有更多车企愿意尝试换电模式,这给了消费者、车企和电池回收公司更大的自由度。部分电芯失效的动力电池不会给多方带来过高的整车沉没成本,回收公司的收购价格也能降低,释放出更高的利润空间,吸引更多有技术能力的企业入局。

“谁污染谁收拾残局”,电池回收是车企的责任吗?

《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法(2018)》遵循“谁污染,谁负责治理”的原则,虽然责任人不是100%明确(不方便直接逐一追责),但还是有很多要点,笔者列举几点:

1、统一标准提高回收效率,来自第七条:动力电池生产企业应采用标准化、通用化、易于拆卸的产品结构设计。

2、信息交换提高使用效率和回收利用,源自第8、9、10条:电池制造商、汽车制造商和销售商加强协作和数字化管理。

3、车企应建立回收渠道,源自第十二条:除了鼓励车企建立回收渠道外,还鼓励汽车生产企业、蓄电池生产企业、报废汽车回收拆解企业、综合利用企业等通过多种方式进行合作。

4、探索电池残值交易市场化,源于第27条。

虽然《办法》明确了汽车生产企业对动力电池回收承担主体责任,相关企业在动力电池回收利用的各个环节履行相应责任,但如果出了问题,汽车企业也并非没有责任,因为必须有相关法律条款来规定处罚的条件和力度。

2020年9月,特斯拉中国在官网公布了自己的电池回收服务,回收的动力电池将交由工厂处理,并承诺不填埋。

特斯拉是行业第一吗?不是,只是很多车企都做了,只是没人关注。比如威马汽车在2018年就公布了电池回收流程,其中也包括模组、整包在不同场景下的梯次利用,拆解过程也需要信息采集、安全检测等前期处理。

本节小结:电池回收不是车企的法律责任,但国家建议车企带头做好回收工作。

广州辰田汽配城以后还会卖二手电池吗?

二手交易的盈利主要靠的是信息不对称带来的好处,买家肯定没有卖家那么聪明。

新能源时代,游戏规则已经改变,二手车经销商对新能源汽车及车载动力电池的了解程度甚至不及销售车主,目前还没有部门出台新能源汽车/动力电池保值率测算相关办法。

别说动力电池买卖这门生意了,二手车行连纯电动车都不敢收购,这玩意儿每个月都涨价,薛定谔电池性能那么差,就算寄售也别想按固定价格买。

那些承诺三年内回收优惠50%的新车厂商,大部分在2020年疫情期间破产了,理性的厂商大多不愿意接手这些烫手山芋。

在现有的技术条件和法律监管条件下,开展废旧动力电池交易业务难度极大。

以前,只要你拿着宝马E90的车钥匙走进陈田,就能配上一辆完整的E90(至少传言是这么说的),现在,如果你想配上一辆技术含量较低的吉利帝豪EV,将其从汽油车改装成电动车,那是不可能的。

本段摘要:目前,二手动力电池的购买和销售仍然需要由技术设备齐全的正规人员进行。

编者注

这只是《电池研究会》专栏第一篇关于电池回收的文章,笔者今天只是列出了一些比较简单的看法和总结。

事实上,这个领域无论从产业组织还是技术迭代上都极其复杂,需要更深入的观察才能得出更有价值的结论。作者并非电化学/新能源汽车工程背景的媒体人,如果文章中的数据或观点有任何错误,欢迎指正。

电池污染后果深远,电池回收工作长期艰巨,作为行业观察者,媒体有责任用通俗易懂的语言向广大读者宣传正确的电池回收知识。

电池污染并不可怕,可怕的是我们竟然还相信“无知不是罪”。电池污染防治就像防洪堤坝,任何一个缝隙,都会导致溃坝。

(图/文:太平洋汽车网 黄恒乐)

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