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“变废为宝” 动力电池回收:蓄势待发 走向新蓝海
发布时间:2022-12-12 作者:任峥 苏宇斌 齐楚 信息来源:国新咨询 字体: 【 】

本报告根据动力电池行业的发展情况,从政策背景、市场空间、驱动因素、必要性与经济性、技术路线、竞争格局、商业模式和行业面临痛点等方面,对动力电池回收行业进行了梳理和分析。

一、动力电池回收背景

(一)动力电池回收标
根据《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》测试标准,动力电池循环次数达到 500 次时放电容量应不低于初始容量的 90%,或循环次数达到 1000 次时放电容量应不低于初始容量的 80%,因此,一般默认当动力电池容量衰减至 80% 后将退役。
动力电池退役后将进行回收利用,主要是回收正极中的金属元素,目前有两种回收利用模式:一是梯次利用再回收,在容量 20%~80% 区间内,动力电池可以在储能等其他领域作为电能的载体使用;二是直接回收,即将退役电池进行放电和拆解,提炼金属材料,从而实现循环利用。由于梯次利用对电池寿命与循环次数要求较高,目前梯次利用主要针对磷酸铁锂电池。此外,由于三元锂电池金属含量远高于磷酸铁锂,因此,三元锂电池的直接回收价值较高。
图表 1 动力电池回收流程图示
(二)动力电池回收行业发展的驱动力
1. 金属价格上涨突显动力电池回收价值
在目前新能源汽车产销高增及资源供给相对紧张的带动下,钴、锂、镍等金属的价格均出现了不同程度的上行,截至 2022 年 9 月 8 日,我国金属锂(≥ 99% 工业级、电池级)价格 294 万元 / 吨,碳酸锂(99.5%电池级)市场均价约为 49.6 万元 / 吨,氢氧化锂(56.5% 电池级)市场均价约为 48.25 万元 / 吨,较上年同期分别上涨约 300%、267.41% 和 254.78%。在目前原材料价格处于高位的背景下,动力电池回收将实现较高的经济效益。
2. 动力电池回收有利于环境保护
废旧动力电池存在较大的环境风险。电池正极材料中锂、钴、镍、锰等金属会影响环境的 ph 值,且重金属会危害人体健康,如钴中毒可能会引起胃肠功能紊乱、腹泻、呼吸困难、呕吐、鼻咽炎等症状,电解质和黏结剂中的氟化合物处理不当也将会产生有毒气体,对人体造成损害。
图表 2 废旧动力电池相关组成材料的环境风险
3. 政策推动行业发展

国家多部门不断出台相关政策,助推行业发展。2009~2015 年,动力电池回收相关政策只是作为推广新能源汽车政策文件的部分条款出现,处于起步阶段。在 2016~2018 年,相关政策主要对动力电池回收对象、经营资质、回收参数等提出具体要求,明确回收责任主体为汽车生产企业,锂离子动力蓄电池材料中镍、钴、锰元素的综合回收率应不低于 98%,锂元素的回收率应不低于 85%,其他主要元素回收率应不低于 90%,该阶段主要为规范行业标准。2018 年,工信部等发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,公布首批动力电池回收合规企业名单,标志着动力电池回收行业进入试点示范阶段。2019~2021 年,工信部相关政策多次提及推动动力电池梯次利用试点示范,截至目前,工信部公示动力电池回收合规企业45 家,其中梯次利用相关企业 25 家。

图表 3 历年动力电池回收相关政策汇总

资料来源:根据相关政府网站信息,国新咨询整理

(三)动力电池回收市场空间

动力电池回收市场空间取决于动力电池退役量、回收率和贵金属价格三大因素,其中退役量受装机量和电池寿命的影响。根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,2013~2021 年,动力电池装机量从 0.8gwh上升至 154.5gwh,gagr 为 93.1%,2022 年上半年装机量 110.1gwh,同比增长 109.8%。电池寿命方面,目前我国私人乘用车的动力电池报废周期为 5~8 年,随着续航里程的不断提升,电池使用寿命将延长,保守假设电池寿命达 7~8 年,2025 年后退役量会维持在较高水平。根据 2022 年世界动力电池会上发布的《动力电池回收利用预测报告》,未来五年动力电池平均每年有 20~30gwh 退役,预计到 2026 年累计退役量超过 142.2gwh。

图表 4 2013 年 ~2022 上半年中国动力电池装机量及增速

2022 年 2 月,工信部副部长辛国斌表示,一方面要强化资源保障,着眼于满足动力电池等生产需要,适度加快国内锂、镍等资源的开发进度;另一方面要健全动力电池回收利用体系,支持高效拆解、再生利用等技术攻关,不断提高回收比率和资源利用效率。

回收率方面,2022 年 7 月宁德时代董事长曾毓群在世界动力电池会上称,宁德时代镍钴锰的回收率已经达到 99.3%,锂的回收率达到 90% 以上。根据相关企业公布的数据,目前头部回收企业镍钴锰回收率超过 98%,锂回收率超过 88%,综合回收率超过 90%,回收率满足国家标准,处于较高水平。

图表 5 各企业动力电池回收率情况

在装机量不断增长、回收率水平高的背景下,动力电池回收市场空间广阔。根据新能源咨询机构evtank 联合伊维经济研究院共同发布的《中国废旧锂离子电池回收拆解与梯次利用行业发展白皮书(2022年)》预测,2026 年我国废旧动力电池回收的理论市场规模 943.2 亿元,其中废旧动力电池回收占比超50%,有望达 500 亿元。

图表 6 2022~2026 年中国废旧动力电池回收市场规模

多家机构均一致看好我国动力电池回收的未来市场前景,其中,东吴证券预测到 2030 年,我国动力电池回收市场规模为 770 亿元;广发证券预测到 2030 年,我国动力电池回收规模在中性预测下达 915 亿元;天风证券预测中性预期下,2030 年我国动力电池回收的市场总规模将达到 758.4 亿元,乐观情形下,2030年动力电池梯次 再生利用市场总规模则有望达到 1048.9 亿元。

二、技术路线、商业模式及行业现状

(一)技术路线:湿法回收为主,头部企业技术分化小

动力电池回收流程主要分为三个过程:预处理、分离提纯和产品制备。预处理是去除废旧动力电池的金属外包装,得到电芯;分离提纯是从电芯正极中提取得到镍钴合金与镍、钴、锂溶液;产品制备是在直接再生技术下,制备出金属盐前驱体。其中,分离提纯关系到拆解后的各类废料的回收率和提纯度,是动力电池回收的核心环节,包括干法回收、湿法回收、生物回收三种技术路线。其中湿法技术相对成熟,回收得到的金属盐、氧化物等产品纯度较高,但成本有待进一步降低。相较于湿法技术,干法技术虽然回收量大,但有更多的能耗成本与环境污染成本,且纯度低,对技术要求高。生物回收技术需依靠微生物浸出微生物菌类培养困难。目前湿法回收为国内主流路线,格林美、邦普集团、华友新材料、赣锋循环等企业均采用该技术路线,因此头部回收企业间技术路线分化较小。

图表 7 动力电池分离提纯技术路线比较

(二)商业模式:模式多样,渠道是核心竞争力

根据回收主体企业的不同,动力电池回收可分为三种商业模式:动力电池企业回收模式、行业联盟回收模式及第三方企业回收模式。

1. 动力电池企业回收模式

动力电池企业回收模式有助于打造资源闭环,但缺乏产品多样性。主导企业为电池厂,电池厂商通过收购、合作或成立合资企业等方式布局电池回收业务,降低电池材料成本。该模式由动力电池生产企业控制废旧电池流向,有利于生产企业和再生锂、镍、钴、稀土等企业建立良好的合作关系,形成资源“动力电池生产→动力电池消费→动力电池回收→资源再生→动力电池生产”的闭路循环利用模式,但侧重于针对自身生产的型号建立回收渠道,缺乏产品多样性。该模式代表企业为宁德时代,其通过收购邦普布局回收领域。

2. 行业联盟回收模式

行业联盟回收模式渠道优势最明显,但各厂商协调成本较高。由汽车制造商、电池厂商、材料厂商及经销商等共同设立行业联盟,凭借汽车厂商、经销商的渠道优势获得退役电池,再由电池、材料厂商等处理企业进行回收,以实现产业链闭环的商业模式。

整车制造商拥有丰富的汽车销售网络,可以使用现有的物流渠道使废旧电池逆向运达制造商,在目前工信部公布的近 1.5 万个新能源汽车动力蓄电池回收服务网点信息中,汽车生产商的服务网点占比在 95%以上。在后续再利用环节方面,由于废旧电池的梯次利用与再生利用均具备着较高的技术要求,整车制造商往往需要和电池生产企业或第三方企业进行合作才能完成废旧电池的二次利用。该模式代表企业为上汽集团,首个动力电池梯次利用项目已成功落地。

3. 第三方企业回收模式

第三方企业回收模式技术工艺完备,但面临回收渠道建设的难点。具体是指由生产商委托专业的第三方如废品收购公司、资源处理公司来负责废旧动力电池的回收。第三方电池回收企业在电池回收的技术和工艺上具备较强的优势,以材料厂商为主,但回收网络较弱,需通过与整车厂商、电池厂商达成合作等方式建立稳定的电池回收渠道,存在着回收费用较高、回收难度较大的问题与难点。该模式的代表企业为格林美、赣锋循环等企业。

作为动力电池回收领域的龙头企业,近年来,格林美先后与亿纬锂能、孚能科技、容百科技等上下游企业签署了“定向循环利用”战略合作协议,即电池厂商将废电池及电池废料交给格林美,格林美进行绿色提取和处理后,生产出三元前驱体或正极材料作为原料再交给电池厂。


图表 8 动力电池回收商业模式比较

(三)行业现状:尚处发展初期,回收难、拆解难,且呈现无序竞争格局

1. 各路资本竞相涌入,行业面临无序竞争

目前,动力电池回收行业内的企业竞争情况存在着两个显著特征 : 一是行业处于发展初期,各路资本竞相涌入。伴随动力电池自 2020 年起逐渐进入规模化退役期,社会资本开始加速涌入动力电池回收行业,新注册企业数量快速增长。根据企查查数据显示,2021 年我国动力电池回收行业共新增 10243 家新企业,同比增长 229.5%。

图表 9 动力电池回收企业在近两年快速增长

二是存续企业以“小作坊”为主,行业无序竞争问题严重。截至 2022 年 7 月 25 日,我国存续动力电池回收企业共 14265 家,其中注册资本小于 500 万元的企业有 7646 家,占比高达 53.60%,行业呈现“小、散、乱”的发展现状。许多“小作坊”企业以放弃环保为代价开展不正当竞争,导致大量退役电池流向了非正规渠道,给环境造成了较大压力,行业面临着比较严峻的无序竞争问题。

在控制废旧动力电池的流向方面,由于政策尚未对消费者的回收责任进行清晰界定,消费者也没有将废旧动力电池转交给汽车生产商的责任与义务,导致消费者手中退役动力电池大量以“价高者得”的形式流向了非正规回收渠道,从而加剧了市场电池供给短缺的现象、恶化了竞争环境。

图表 10 退役动力电池回收流向情况

2. 回收难、拆解难,责任划分尚不清晰

回收难,当前废动力电池通过正规途径回收的量仍较低,且集中在深圳、合肥、北京等新能源汽车推广力度较大的城市。同时,动力电池现阶段回收主要来源于研发试验和生产制造产生的废动力电池,受限于回收渠道及责任主体不清等原因,真正从新能源汽车上回收的退役电池还很少。

拆解难,前端电池生产企业开发了如 ctc、ctp 的电池包,需要回收拆解企业针对多样的电池结构破解电池包,高效且精益化回收,在此情况下,回收产线做到智能化拆解的难度和成本也较高,面临技术性与经济性兼顾问题。

此外,动力电池回收产业还面临梯次难、资源高效回收难以及安全环保管控难等问题。

参考欧美国家的发展经验,落实生产者责任延伸制是行业实现规范化的首要任务,只有明确了各环节的回收责任与义务,行业才能够摆脱无序竞争、进入良性发展阶段。尽管工信部等七部委于 2018 年 2 月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中,明确了汽车生产企业的主责地位、要求汽车生产企业建立动力电池回收渠道,为我国构建完善的动力电池回收体系给出了政策指引,但由于法律层级较低、缺少强制执行力与相应的奖惩制度,目前的实际执行效果并不理想。

3. 白名单制度持续推进,有望规范行业发展

截至 2022 年 7 月,工信部累计发布了三批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单,合计 45 家动力蓄电池综合利用企业。白名单企业在动力电池回收资质、渠道、技术和规模等方面均具备了相对完善的体系和运营能力,在环保上符合国家标准,当前虽不具有强制排他性,但随着行业未来的进一步规范化,白名单企业有望获得更多的政策扶持与电池供应,长期发展将充分受益。

三、小结

受益于新能源汽车的快速发展,动力电池回收拉开序幕。目前动力电池回收行业处于发展初期,社会资本不断涌入催生了大量企业,行业整体面临格局散、无序竞争、回收难、拆解难、责任划分尚不清晰等挑战。未来在政策的推动下,需要整车厂、动力电池厂商、经销商和第三方动力电池回收厂商通力合作,尤其是联合行业联盟和白名单企业,共同制定行业标准,明确分工和责任,打造相关企业在动力电池回收资质、行业渠道、回收技术和规模等方面具备完善的体系和运营能力,真正实现动力电池“变废为宝”,走向新蓝海。

(国新咨询)

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