鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4044次 | 2019年08月23日
鋰電池回收市場現(xiàn)狀分析!
隨著新能源車保有量的持續(xù)增長,既帶來了規(guī)模龐大的動(dòng)力鋰電池需求,也為鋰電池回收和梯次利用的行業(yè)機(jī)遇,發(fā)展鋰電池回收和梯次利用在避免資源浪費(fèi)環(huán)境污染的同時(shí)也將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和投資機(jī)會(huì)。新能源車2008年奧運(yùn)會(huì)期間北京投入的50輛純電動(dòng)大客車。
新能源汽車市場2014年開始高速增長,而新能源汽車早在2008年奧運(yùn)會(huì)期間就已出現(xiàn),按照相應(yīng)的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),動(dòng)力電池報(bào)廢電池市場已經(jīng)開始形成,預(yù)計(jì)到2018年中國動(dòng)力電池廢舊回收市場將初具規(guī)模,累計(jì)廢舊動(dòng)力電池12.08GWH,累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到17.25萬噸左右。根據(jù)測算,2018年對(duì)應(yīng)的從廢舊動(dòng)力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的回收市場規(guī)模將達(dá)到53.23億元,2020年達(dá)到101億元,2023年廢舊動(dòng)力鋰電池市場將達(dá)到250億元。
動(dòng)力鋰電池回收處理方式
動(dòng)力電池回收主要有兩條路徑,一是針對(duì)沒有報(bào)廢只是容量下降無法被電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)使用的電池,也就是二手電池的梯次利用,是指將電池組拆包,對(duì)模塊進(jìn)行測試篩選,再組裝利用到例如儲(chǔ)能等領(lǐng)域;二是對(duì)已經(jīng)報(bào)廢的動(dòng)力電池拆解、回收與再利用,這是當(dāng)前動(dòng)力電池回收的重點(diǎn)。
目前動(dòng)力電池報(bào)廢處理方式以拆解回收為主。但回收企業(yè)規(guī)模普遍較小,工藝水平不健全,也存在部分不具有回收資格的企業(yè)非法從事廢舊動(dòng)力電池回收。梯次利用在理論上是一種非常好的方案,但對(duì)目前的動(dòng)力電池來說卻很難實(shí)行。主要是因?yàn)閲a(chǎn)動(dòng)力電池型號(hào)眾多、電池包結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一,組裝工藝和技術(shù)千差萬別,但真正在拆包過程中的技術(shù)要求則非常高,對(duì)生產(chǎn)線的技術(shù)和成本都要求很高。此外,國內(nèi)電池質(zhì)量魚龍混雜,許多電池可能在電動(dòng)車上實(shí)際運(yùn)行3-4年便接近報(bào)廢。
動(dòng)力鋰電池回收主體
當(dāng)前的動(dòng)力電池的回收主體主要有回收小作坊、專業(yè)回收公司和政府回收中心,以動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)或電動(dòng)汽車企業(yè)為主體的回收體系還沒有出現(xiàn)。
目前,動(dòng)力電池的回收渠道主要以回收小作坊為主,專業(yè)回收公司和政府回收中心較少,體系有待重整。廢舊動(dòng)力電池大多流入了缺乏資質(zhì)的翻新小作坊,這些公司工藝設(shè)備落后。但如果交由依法注冊(cè)納稅的正規(guī)企業(yè),取得資質(zhì)并按照國家標(biāo)準(zhǔn)排放,勢(shì)必會(huì)造成價(jià)格上競爭力的缺失。因此,完善政策保障電池回收產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展非常必要。
專業(yè)回收公司是經(jīng)國家批準(zhǔn)專門回收處理廢舊動(dòng)力電池的專業(yè)企業(yè),綜合實(shí)力雄厚、技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、工藝規(guī)范,既能最大化回收可用資源,又能夠降低對(duì)環(huán)境的污染。目前,開展動(dòng)力電池回收的企業(yè)主要有深圳格林美、邦浦循環(huán)科技、贛鋒鋰業(yè)和超威集團(tuán)等。雖然進(jìn)行鋰電池回收方面布局的企業(yè)越來越多,但缺乏政府系統(tǒng)的支持和政策激勵(lì)。
地方各級(jí)政府設(shè)置回收中心,將有利于科學(xué)規(guī)范地管理電池回收市場、完善回收網(wǎng)絡(luò)、合理布局回收網(wǎng)絡(luò)和回收市場,提高正規(guī)渠道的回收量。但目前我國還沒有動(dòng)力電池的政府回收中心,但未來可以根據(jù)我國現(xiàn)實(shí)情況,有選擇進(jìn)行發(fā)展。
回收商業(yè)模式探討
以電池生產(chǎn)廠商為主的回收模式
該模式下,由動(dòng)力電池生產(chǎn)廠商利用電動(dòng)汽車的銷售網(wǎng)絡(luò)改建,以逆向物流的方式回收廢舊電池。而電動(dòng)汽車生產(chǎn)商要配合動(dòng)力電池企業(yè)的回收。消費(fèi)者將報(bào)廢的電池交回附近的電動(dòng)汽車銷售服務(wù)網(wǎng)點(diǎn),電動(dòng)汽車生產(chǎn)商以協(xié)議價(jià)格轉(zhuǎn)運(yùn)給電池生產(chǎn)企業(yè)。另外,報(bào)廢汽車拆解企業(yè)在回收廢舊電動(dòng)汽車時(shí),也需將拆解的廢舊動(dòng)力電池直接銷售給動(dòng)力電池生產(chǎn)商。在回收形式上,要用“以舊換新”的方式促使消費(fèi)者主動(dòng)交回廢舊電池。
行業(yè)聯(lián)盟回收模式
該模式下主要由業(yè)內(nèi)的動(dòng)力電池生產(chǎn)商、電動(dòng)汽車生產(chǎn)商或者電池租賃公司組成,并共同出資設(shè)立專門的回收組織,負(fù)責(zé)動(dòng)力電池的回收。該模式的主要特點(diǎn)是在行業(yè)內(nèi)成立統(tǒng)一回收組織、影響力強(qiáng)、覆蓋面廣,易于消費(fèi)者交回電池?;厥绽盟玫氖找嬗糜诨厥站W(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營。
第三方回收模式
該模式需要獨(dú)自構(gòu)建回收網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)物流體系,來回收委托企業(yè)售后市場的廢舊動(dòng)力電池,先運(yùn)回回收處理中,再進(jìn)行專業(yè)化處理。另外,汽車拆解企業(yè)也可以將廢舊動(dòng)力電池直接銷售給第三方企業(yè)。不過該模式的建立,所需的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及人力投入較大,成本較高。
三種模式比較,行業(yè)聯(lián)盟回收成本效益性最佳,但需要行業(yè)內(nèi)各企業(yè)配合建立,目前動(dòng)力電池政策及法規(guī)尚未明確及完善的情況下可操作性難度較大。綜合來看,以動(dòng)力電池生產(chǎn)商為主導(dǎo)的回收模式成本較低,且易于實(shí)現(xiàn)。
國外電池回收體系
德國:政府立法回收,生產(chǎn)者承擔(dān)主要責(zé)任,設(shè)立基金完善回收體系建設(shè)。德國電池回收法規(guī)主要依托于《歐盟廢棄物框架指令》和《電池回收指令》?;厥辗ㄒ?guī)要求電池生產(chǎn)商、銷售商、回收商和消費(fèi)者均負(fù)有對(duì)應(yīng)的回收責(zé)任和義務(wù),其中電池生產(chǎn)商承擔(dān)主要回收責(zé)任,銷售商要配合電池生產(chǎn)商的回收工作,而消費(fèi)者應(yīng)當(dāng)將廢舊電池交回相應(yīng)的回收體系。
日本:生產(chǎn)商主導(dǎo)電池回收,直接進(jìn)入“循環(huán)再利用”模式,各類企業(yè)廣泛參與電池回收。日本當(dāng)前已經(jīng)初步建立起“蓄電池生產(chǎn)銷售-回收-再生處理”的電池回收利用體系,同時(shí)日本民眾自發(fā)成立很多民間組織,參與到廢舊電池產(chǎn)品回收的各個(gè)環(huán)節(jié)。2000年起,日本政府規(guī)定生產(chǎn)商應(yīng)對(duì)鋰電池的回收負(fù)責(zé),并給予資源回收面向產(chǎn)品的設(shè)計(jì);電池回收后運(yùn)回電池生產(chǎn)企業(yè)處理,政府提供相應(yīng)的補(bǔ)助。此外,日本很多企業(yè)也參與到電池回收體系中,除了電動(dòng)汽車及專門的回收企業(yè)外,日本主要的通信公司也聯(lián)合成立了鋰電池自主回收促進(jìn)會(huì),聲明其由責(zé)任推到鋰電池的回收利用工作,爭取大幅提高鋰電池的回收率。
美國:市場調(diào)節(jié)為主,政府從環(huán)境保護(hù)角度進(jìn)行管理,輔助推動(dòng)廢舊動(dòng)力電池回收。政府采取附加環(huán)境費(fèi)的方式,由消費(fèi)者購買電池時(shí)收取一定數(shù)額的手續(xù)費(fèi)和電池生產(chǎn)企業(yè)出資一部分回收費(fèi),作為產(chǎn)品報(bào)廢回收的資金支持,同時(shí)廢舊電池回收企業(yè)以協(xié)議價(jià)將提純的原材料賣給電池生產(chǎn)企業(yè)。美國市場上主要有美國可充電電池回收公司(RBRC)和美國便攜式可充電協(xié)會(huì)(pRBA)兩大組織宣傳及引導(dǎo)公眾配合廢舊電池的回收,保護(hù)自然環(huán)境。RBRC是一個(gè)非盈利性的公共服務(wù)組織,主要是促進(jìn)可充電電池的循環(huán)利用;pRBA則是由電池企業(yè)組成的非盈利性電池協(xié)會(huì),主要制定回收計(jì)劃和措施來實(shí)現(xiàn)工業(yè)用電池的循環(huán)利用。其中,RBRC提供了三個(gè)方案來收集、運(yùn)送和重新利用廢舊可充電池:零售回收方案、社區(qū)回收方案以及公司企業(yè)和公共部門回收方案。
可回收型儲(chǔ)能鋰電池或?qū)柺?/strong>
中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測,到2020年,我國汽車動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12-17萬噸的規(guī)模,電池回收問題引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。為加強(qiáng)新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理,規(guī)范行業(yè)發(fā)展,推進(jìn)資源綜合利用,12月1日,國家工信部網(wǎng)站公布《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(征求意見稿),向社會(huì)公開征求意見,這意味著動(dòng)力電池的回收工作將有法規(guī)可依。
然而,動(dòng)力電池的回收還面臨諸多問題,有沒有一種方法,讓電池的成本降下來,讓回收更方便、污染更少?答案是有。在近日舉辦的“2016中國儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用大會(huì)”上,中科院電工研究所研究員陳永翀發(fā)表了“基于可回收理念的新型儲(chǔ)能鋰電池研究”主題演講,分享了其團(tuán)隊(duì)關(guān)于新型儲(chǔ)能電池的研究成果。這種新型結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能鋰電池,不但讓鋰電池真正做到可回收,還降低了電池的制造成本和使用成本,具有傳統(tǒng)鋰電池所不具備的很多優(yōu)點(diǎn),從技術(shù)創(chuàng)新的角度來說,電池的回收或?qū)⒂瓉硎锕狻?/p>
鋰電池回收難在哪兒
無論是圓柱鋰電池還是方型鋰電池,從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看,所有的鋰電池都是粘接電極,而粘接電極給動(dòng)力鋰電池的回收帶來很大困擾。Co元素和Li元素回收要拆解,由于雜質(zhì)太多,只能把粘接的電極全部打碎,里面碎的鋁箔、銅等材料重新用冶金方式回收。陳永翀表示,這樣回收不但成本高,污染也大,回收過程中產(chǎn)生的酸、堿的處理也是個(gè)問題。
其次,這樣的粘接結(jié)構(gòu)還導(dǎo)致鋰電池的動(dòng)態(tài)循環(huán)壽命縮短。如果將鋰電池用作靜態(tài)儲(chǔ)能,電池的循環(huán)壽命會(huì)很長,但是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中使用的話,使用環(huán)境會(huì)使電池壽命受到影響。此外,隨著不同季節(jié)溫度的變化,電池內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)膨脹、收縮等現(xiàn)象,久之活性顆粒接觸內(nèi)阻升高,電池極片松動(dòng)脫落,電池循環(huán)壽命會(huì)急劇下降。
“所以動(dòng)力電池的壽命和狹義的靜態(tài)儲(chǔ)能電池的壽命(不一樣),在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)下測試很好,但在動(dòng)態(tài)實(shí)際情況下使用壽命不見得會(huì)很好,這個(gè)要區(qū)別開來”,陳永翀說。
此外,動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池需要串聯(lián)、并聯(lián),要求電池具有較好的一致性。電池涂布厚度很薄,比如100微米,設(shè)備廠商要求精度要控制在±0.5微米,而一套普通的擠壓式涂布機(jī)約300萬一套,設(shè)備投資合0.3-0.5Wh/元,這就導(dǎo)致了大型鋰電池高昂的制造成本。
新型儲(chǔ)能鋰電池有望解決電池回收難題
針對(duì)傳統(tǒng)鋰電池回收的這些問題,陳永翀帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一種新型儲(chǔ)能鋰電池,他們從鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手,把鋰電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài),上面幾個(gè)問題則迎刃而解:
這種新型儲(chǔ)能鋰電池的漿料回收、再生容易,純度也很高,將缺少的元素補(bǔ)上之后,還可再用;漿料耐沖擊,不存在松動(dòng)脫落問題,電池動(dòng)態(tài)壽命更長;漿料電極片是傳統(tǒng)電極片厚度的5-10倍,絕對(duì)精度容易控制,電池的制造成本降低。
該新型儲(chǔ)能鋰電池的庫存效率很高,跟現(xiàn)有鋰電池一樣可高達(dá)99%以上,它的能量效率比目前現(xiàn)有鋰電池稍低,但大于90%,此外,該電池的循環(huán)性也非常好。陳永翀表示,低速電動(dòng)車和小型儲(chǔ)能領(lǐng)域是該新型電池未來的一個(gè)應(yīng)用市場。“我們不要求一個(gè)產(chǎn)品十全十美,可以應(yīng)用在任何場合,這做不到,找到它的應(yīng)用場合去做就行,百花齊放”,陳永翀說。
盡管鉛酸電池能量密度低,壽命短,還是有大量的商業(yè)電動(dòng)車和儲(chǔ)能基站采用,這主要是因?yàn)殇囯姵爻杀咎?。降低電池成本的途徑無外乎三個(gè)方面:降低材料成本、降低制造成本和降低使用成本。通常情況下,人們通過提升能量密度從而在某種程度上降低材料成本(隨著能量密度的增加,安全性能則會(huì)降低),通過擴(kuò)大規(guī)模來降低制造成本,通過提高靜態(tài)壽命來降低使用成本。
陳永翀團(tuán)隊(duì)把電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài),讓鋰電池真正做到了可回收和可再生,且回收殘值大于20%。他們不單單依靠規(guī)?;圃靵斫档统杀?,工藝結(jié)構(gòu)也降低了回收成本;漿料具有耐沖擊的特性,從而也提高了電池的動(dòng)態(tài)壽命。這種新型儲(chǔ)能鋰電池的研究,是一種新思路,為電池回收難題帶來了解決的曙光。
據(jù)悉,該新型儲(chǔ)能電池研發(fā)項(xiàng)目開始于2010年,小試成功,從2016年4月1日開始中試,目前已經(jīng)授權(quán)19項(xiàng)發(fā)明專利,并在進(jìn)一步研發(fā)當(dāng)中。