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能源革命热度逐年攀升,能源低碳化发展亟待处理的隐性问题

   2022-11-17 互联网佚名1400
核心提示:知名主机厂与电池厂商关于电池回收再利用业务的布局一览那么,锂电池回收真的是门好生意吗,还是主机厂和电池厂们必须面对的选择?锂电池回收,正是补齐锂电池产业最终循环的关键一环。上游矿产资源企业布局电池回收,具备技术优势,相比其他环节主体,金属收率更高,代表企业有华友钴业、赣锋锂业、格林美、腾远钴业等。结合目前国内锂的产量,以及全球的锂资源储备,锂电池的回收,会是具备观察价值的领域。

旧手机锂电池的利用_锂电池正负极回收利用_锂电负极材料企业

能源革命热度逐年攀升,能源低碳化发展是必经之路,锂电、光伏、风电,相对而言已有较为清晰的商业路径,甚至在某种程度上代表了区域经济发展转型思路。

这其中,购换新能源汽车是大众参与实现“双碳”目标的最直接方式。中国汽车工业协会最新统计显示锂电池正负极回收利用,今年前8个月,我国新能源汽车产销分别完成397万辆和386万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍,市场保有量超千万辆。

在繁荣扩张的市场背后,还有个亟待处理的隐性问题:电池是新能源汽车的核心部件,统计数据表明2020年我国动力电池累计退役总量已达20万吨。

前两天欧盟正考虑把碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂,归类为对人体健康有害的物质。通过何种技术路线实现安全、环保、高效的退役电池回收与利用,是个需要解决的重大环保问题,当然这也代表着新的机遇。

高工产业研究院(GGII)报告显示,预计2025年中国需要回收的废旧电池累计96万吨,退役动力电池容量将达到137.4GWh,梯次利用与再生利用产值预计可超千亿规模。

除了技术和工艺外,如何收集、运输、分类、拆解、加工和重新分配即将到来的百万吨报废锂电池材料,是面临的主要挑战。

特斯拉总裁形容“电池是新石油”,同时表示特斯拉将100%回收特斯拉电池。宁德时代于今年年初正式进入换电赛道。天鹰投资企业“蜂巢能源”也在9月宣布正式进入电池回收领域,加快实现产业闭环,并通过资源回收利用降低原材料采购成本,提升自身竞争力。

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知名主机厂与电池厂商关于电池回收再利用业务的布局一览

行业内虽有大玩家跻入,但从业者普遍表示回收难做毛利低。那么,锂电池回收真的是门好生意吗,还是主机厂和电池厂们必须面对的选择?在下结论之前,我们不妨先搞清原“锂”。

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费力不讨好 VS 浑身都是宝?

YING 2022

新能源汽车发展至今,先行者采用电气化策略,后进者采用智能化。电气化的核心,就是通过提升汽车“心脏”——动力电池的技术能力,提升用能、补能的便捷性,这就出现了大家经常听到的“磷酸铁锂”、“三元锂”为代表的2条技术路线,具备高比能、高安全的不同性能特点。

不过万物归宗,材料是制造之骨。以上电池均可以拆解为四大关键材料,分别是:正极材料、负极材料、电解液、以及隔膜(部分固态电池已取消隔膜)。正极材料主要决定电池的成本和续航里程,负极材料主要决定电池的充电速度,电解质技术决定了安全性及适配更高能量密度的正负极。

磷酸铁锂中的锂,指的是电池正极材料。锂是化学元素周期表中金属原子最轻的、原子量最小的金属元素 (6.94),密度最小(0.534 g/cm3,20 ℃)、电化学当量最小(0.26 g/Ah),既轻又软,金属活性最强。

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目前锂电池正负极多种核心金属材料供给均集中在海外,尤其对三元(镍、钴、锰)锂电池影响严重,长期来看或对国内供应链安全产生不确定性。所以,回收是能源金属资源供给的重要补充渠道。

再利用退役电池,当前可以有2种思路:一种是向前至上中游,收回电池把高价值的材料提取出来,进行新电池的制造和再生;一种是向后至下游,直接放到更低功率的场景接着用。

退役电池的拆解回收,主要是对电芯材料中的钴、镍、锰、锂等金属材料,通过物理、化学等回收处理工艺进行回收再利用,不同的技术路线能量密度不同。高工产业研究院(GGII)预计2025年通过回收动力电池可再生的锂、钴、镍、锰资源量,分别约占相应需求量的 27.7%、55.5%、28.7%、47.9%。

锂电池回收过程需要经历预处理和后续处理两个阶段,预处理过程首先需要采用物理方法对废旧电池彻底放电,然后对电池进行拆解以分离出正极、负极、电解液和隔膜等各组成部分。后续处理环节是对拆解后的各类废料中的高价值组分进行回收。

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这里包含3种主要回收方式:物理回收、湿法回收、火法(干法)回收。

物理回收直接将电池拆解后修复再利用,环保但回收效率有限;湿法回收成本开支较大,但可以回收全金属、工艺稳定性好;火法回收工艺流程相对简单,但能耗较大,焚烧尾气处理的环保压力大。

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从国情条件来看,我国新能源汽车发展基础较好、普及量大,电池技术发展速度处于世界领先水平,直接回收法的修复速度远不及创新技术发展速度,目前以湿法回收、湿法+火法结合回收路径为主。国际上采取火法回收较多,因其新能源汽车使用基数相对较小,技术和产量与我国存在差距。

梯次利用的思路就是后者,指的是将电动汽车上性能下降到初始性能80%以下的电池退役、检测,然后将性能较好的电池筛选重组后,在某些使用条件相对温和的场合进行二次利用。

以动力电池为例,一般情况下动力锂电池的使用寿命在5年左右,而一辆新能源汽车的寿命超过10年,因此理论上新能源汽车在使用期限内需要更换1-2次电池。当动力锂电池的现有容量仅占原有容量80%的时候,电化学性能将难以满足电动汽车正常动力需求,即可进行回收处理。

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梯次利用下的退役电池主要运用在储能、电信基站与低速电动车等领域。比如外卖小哥送外卖时候骑的电动车,就可以与之形成良好联动。再比如2019年8月比克电池与南网综合能源共建的园区梯次利用储能电站项目落地,该储能电站储能系统中主要使用的电池,就是退役的三元电池与磷酸铁锂电池。

锂、钴、镍、铜等矿产资源,高度集中于不稳定的海外供给(例:2021 年刚果(金)钴产量占全球7成,且受疫情、战争影响),导致我们在锂电池这件事儿上掌握的主动权并不多,正面临“锂自足、锂循环”的闭环难题。

锂电池回收,正是补齐锂电池产业最终循环的关键一环。

02

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市场空间激辩:

月亮还是六便士?

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由上述可知,完善锂电池全生命周期价值链的意义是环保和经济,背后靠的是责任和成本,动力电池回收高度仰赖于:聚焦责任主体以及回收渠道建设。翻译一下就是,找到正确的人,让他以最优方法降本增效是第一位。

各国政府对此做法不一,暂时也没有熟优熟劣的定论。欧盟要求电池生产链上的所有环节都对回收负有义务;美国政府规定电池生产企业+消费者共同承担退役电池回收;日本明确规定是电池企业的责任。

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我国目前尚未对电池回收有类似欧盟的具体指标,但作为纲领性文件,《十四五工业绿色发 展规划》表明,要在2025年建成较为完善的动力电池回收利用体系。工信部也早已公布了三批符合“新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件”的名单,动力电池回收再利用白名单企业已增加至47家。国家的资质认可,是企业开展电池回收利用业务的强大后盾。

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下一步,工信部等部门将从法规、政策、技术、标准、产业等方面,加快推动新能源汽车动力电池回收利用,包括加快推进动力电池回收利用立法,完善监管措施,加大约束力,未来或许形成以车企为核心的回收产业链。

然而回收主体的不同,直接导致退役动力电池回收市场自然衍生出3种回收模式:以生产企业为主的回收模式、行业联盟回收模式、第三方企业回收模式。

动力电池企业多采用动力电池企业回收模式,凭借自身渠道优势延伸产业链,开辟电池回收业务;整车企业等多采用行业联盟回收模式,整合行业内资源,共同拓展回收渠道;第三方回收企业缺少渠道优势,需要自主搭建回收网络,可以发挥回收网络优势。

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表面看起来都有优势,那么不同回收主体回收退役电池产生的成本差异,实际体现在哪些方面?

上游矿产资源企业布局电池回收,具备技术优势,相比其他环节主体,金属收率更高,代表企业有华友钴业、赣锋锂业、格林美、腾远钴业等。各家回收工艺路线大致相似,实则具体细节差异导致的收率很大,选择氧化还原剂还是酸碱剂、进出液体的顺序等技术手段的差别,都直接影响了最终收率。

收率的区别除了提取的技术能力需要占优外,更体现在“先提钴再提锂”还是“先提锂再提钴”的差异上。回收技术好的企业,可以做到先锂后钴,收率能达到90%以上,甚至98%左右。先钴后锂,直接回收收益将大打折扣到75-85%。

不过电池厂废料成本逐年涨高、驻业基站废料越来越多、回收流程存在难度、产业化研究不足,同时缺乏回收渠道,也带来了直接的成本攀升。

中游企业如主机厂,名义上拥有上万个4S店回收点,具备渠道优势,更适用于梯次利用模式,由电池金属价值导致的成本差别直接影响着盈利模式。若整体技术装备相关性高,企业切入则具备优势锂电池正负极回收利用,但梯次利用仍处于工业实验和商业模式探索阶段。

梯次利用电池寿命一般较短,容易出现安全隐患。此外,不同电池因为消费者使用喜好和使用情况不同,难以统一剩余电量,难具有一致性。电池较重,运输过程中还要承担高额物流成本。

最重要的一点,各家动力电池厂商制造标准目前并没有统一,主机厂不愿意放手利润空间,这个问题始终没有得到解决的情况下,主机厂联盟还有待加强。

从第三方参与者来看,存在专门的回收厂商和环保企业两类角色。回收厂商一般靠近渠道商生存,目前已出现集群效应:河南新乡、浙江地区、湖南地区、南通地区、东莞等等,形成了几大集散基地,规模和集群效应摊薄了部分回收成本。

开篇提到欧盟正考虑把碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂,归类为对人体健康有害的物质。环保企业参与布局电池回收,存在处理资质、环保配套上的优势,代表企业有超越科技、旺能环境、浙富控股。

综上,尽管国内电池回收利用产业已经有来自政策和市场层面的双重力量助推,但整体而言产业还处于初级发展阶段,仍面临着回收网络有待健全、梯次利用等关键共性技术有待突破、商业模式需要创新等问题。

机遇在困难中产生,这座有些烫手的金山,拉足了整个产业的期待值。

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天鹰理念

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我们持续在围绕工业的“智能化+低碳化”开展投资,储能是我们关注的碳中和投资领域下的重点方向之一。我们布局了优秀企业“蜂巢能源”。

在锂电池回收上,蜂巢能源计划通过将报废电芯拆解成黑粉后导入蜂巢供应商体系进行湿法冶金,进一步进行前驱体和正极材料制造。蜂巢计划分两期建设,建成极片和电池拆解回收产线。

我们期待电池回收能为蜂巢提供由降低成本带来的高增长动力。

我们认为,未来我们的交通行业一定会实现电气化。乘联会数据显示,今年9月份,中国品牌的新能源车批发渗透率47.9%、零售渗透率高达55.2%。结合目前国内锂的产量,以及全球的锂资源储备,锂电池的回收,会是具备观察价值的领域。电气化产业的完善,是智能化的基础。

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换个角度来看,新能源也不只代表锂电,我们也会持续关注其他技术路线的一些情况。未来新能源会是一个多种技术路线并行,且持续动态调整的过程。

:1、来咖智库.《年底将现“回收潮”,动力电池的千亿商业图谱》2、IT之家.《:预计 2030 年全球动力及储能电池回收规模将超 1TWh,磷酸铁锂电池占比超 58%》3、路的财路.《一篇读懂锂电池回收》

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