韓忍冬
預計2025年全球動力電池回收行業規模將達到122億美元,到2030年達181億美元,中國將是最大的動力電池回收市場之一。
2021年11月18日,為進一步加強鋰離子電池行業管理,推動行業轉型升級和技術進步,工業和信息化部電子信息司組織修訂了《鋰離子電池行業規范條件(2021年本)》(征求意見稿)(以下簡稱《規范條件》)和《鋰離子電池行業規范公告管理辦法(2021年本)》(征求意見稿),同時向社會公開征求意見。
《規范條件》提出,鼓勵企業在產品前端設計增加資源回收和綜合利用,健全鋰離子電池生產、銷售、使用、回收、綜合利用等全生命周期資源綜合管理。
近年來,隨著國家政策持續支持新能源汽車產業發展,新能源汽車和儲能市場呈快速增長態勢,鋰電池行業也在積極擴產、快速擴張。這也意味著,未來退役的電池量自然也會跟著上漲。
集邦咨詢(Trend Force)發布的研究報告顯示,隨著中國新能源汽車產業的快速發展,動力電池退役量逐年走高,到2025年將達91億瓦時,大約是2020年的3倍多。有機構預測,到2030年,我國電池材料回收的規模或許達到1000億元以上。
伴隨著我國新能源汽車產業的不斷發展,動力電池回收再利用行業或許將迎來一次“大爆發”。
退役之后
我國鋰電池廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動自行車、電動汽車、電動工具、數碼相機等眾多下游領域,主要可歸為3類:儲能、消費及動力電池。
近年來隨著3C產品對鋰電池需求量的穩定增加,以及新能源汽車的市場規模逐步擴大和儲能電池的需求擴大,我國鋰電池產量規模逐年增加。2019年,我國鋰離子電池產量157.22億只,同比增長12.40%;2020年達到188.5億只,累計增長14.4%。
電池因其本身的原材料和制造工藝,廢棄后若隨意亂扔,則會給生態環境造成巨大的災難。據專家測試,1粒鈕扣電池能污染60萬升水,1節1號電池爛在地里能使1平方米的土地失去利用價值,1塊20克的手機電池可使1平方公里的土地被污染50年左右……
而更大更重的電動汽車動力電池,內含鎳、鈷、錳等重金屬,電解液中的六氟磷酸鋰在空氣中容易水解產生五氟化磷、氟化氫等有害物質,將會給環境帶來更大的威脅。
新能源汽車的動力電池使用年限一般為5年~8年,有效壽命為4年~6年。照此標準計算,2013年-2014年我國首批推廣生產的新能源汽車動力電池目前已逐步進入退役期。據央視財經頻道報道,截至2020年,我國國內退役的新能源汽車動力電池超過了20萬噸,未來5年,累計退役電池總量將超過80萬噸。
對于如此大體量的退役動力電池,首先要考慮的是隱藏在其身后的污染性,除此之外,能夠引起行業內外重視的另一個原因在于動力電池的回收利用。
目前動力電池回收利用主要分為梯次利用和再生利用。
作為新能源汽車的動力電池,一般情況下,當電池容量衰減至額定容量的80%~70%以下時,就不再用于電動汽車,但剩余的電池容量仍能滿足其他很多設備的能源需要。這時,將此類電池進行回收拆解成模組或電芯,從而形成小型電池,用于低速電動車、太陽能路燈等產品,同時也可以將多個完整的電池包并在一起,為風、光電等場景儲能,這在行業內也被稱為梯次利用。
梯次利用可延長動力電池的生命周期和使用壽命,主要應用方向包括:通信基站(鐵塔為代表)、電力儲能(國家電網為代表)、低速電動車、光儲能等。
事實上,電池的梯次利用在我們的日常生活中早已存在。舉個簡單的例子,干電池在電動玩具中使用之后,可以在遙控器中繼續使用,這就是最簡單的電池梯次利用。
當動力電池容量繼續下降至20%時,將面臨強制報廢,進行循環利用。對于報廢動力電池,則需要將電池模組進行精細拆分,隨后投入極片破碎裝置,再從中提取鎳、鈷、鋰等金屬材料,制成碳酸鋰等產品,可再次用于新電池生產,實現資源循環利用。
電池的再生利用包括前期拆解預處理及后期濕法冶金。
例如,某公司就在動力電池回收領域采用定向循環工藝:首先將廢舊動力電池拆解,獲得金屬外殼,再經熱解去除有機溶劑,過程用旋風除塵,堿液噴淋吸收。最后,通過機械破碎分選分離出塑料外殼、正極、負極和隔膜等材料。正極材料經過酸浸出,經P204、P507萃取除銅、除鐵鋁后,凈化液通入氨水堿化沉淀生成鎳鉆錳氫氧化物,作為原料供應到三元材料前驅體的制備步驟,再添加回收的碳酸鋰,燒結制備三元材料。
事實上,我國廢舊電池再生利用已有一定規模,2020年市場規模已達24億元人民幣,預估2025年中國廢舊動力電池再生利用市場規模將達到260億元人民幣。
目前電池原材料價格處于迅速增長中,而在此基礎上,退役動力電池的“價值”可以繼續挖掘,隨著其規模的擴大,一個新興的電池回收產業將日漸壯大。
爆發前夜
動力電池,首先是新能源汽車的關鍵部件。
截至2020年年底,中國新能源汽車保有量已接近500萬輛,其中純電動汽車達到400萬輛,新能源汽車增量連續3年超過100萬輛。2021年12月10日,我國汽車工業協會公布的數據顯示,2021年前11個月,我國新能源汽車無論是產量還是銷量,再次創造了“歷史新高”,產量已達到300萬輛以上,銷量也接近300萬輛。
作為新能源汽車的核心,動力電池的裝機量自然也在上漲。數據顯示,2021年前10個月,動力電池的裝機量同比增長了168.1%,達到了107.5億瓦時。
新能源汽車的快速增長,勢必產生大量退役動力電池。當動力電池走向衰退時,它的后續處理變得尤為重要。如何促進動力電池高效循環利用、打造動力電池循環經濟體系、彌補產業短板,已經成為行業熱議的焦點。
隨著電動汽車產業的高速發展,動力電池回收利用產業也迎來了廣闊的市場契機。據估算,從廢舊動力電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創造的回收市場規模在2020年超過了100億元,2023年廢舊動力電池市場將達250億元。
但是,由于廢舊動力電池材料無害化再利用技術起步較晚,資源回收利用效率較低,再生金屬提取及應用技術亟待提升。電池中的金屬鈷、鎳、錳、鋰以及電解液等有價物質全回收難度較大,且成本較高。
相對來說,作為推動新能源汽車電池循環經濟的第一環節,動力電池梯次利用延長了電池使用壽命,在資源安全、節能環保、經濟效益和延長產業鏈條等多方面具有重要意義。事實上,業內人士認為70%的退役動力電池可實現梯次利用,相較于直接資源回收,將退役電池梯次利用的經濟成本優勢更加顯著。
《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》指出,支持動力電池梯次利用產品在儲能、備能、充換電等領域創新應用,加強余能檢測、殘值評估、重組利用、安全管理等技術的研發。
目前,我國有關動力電池梯次利用的政策已經明確。
早在2012年,國務院發布《節能與新能源汽車產業發展規劃》,提出要制定動力電池回收利用管理辦法,建立動力電池梯次利用和回收管理體系,對動力電池回收利用體系及制度建設提出明確要求。
2019年以來,工業和信息化部發布《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范公告管理暫行辦法》,鼓勵從事梯次利用的綜合利用企業在基站備電、儲能、充換電等領域開展動力電池梯次利用,提高電池綜合經濟效益。
2021年7月1日,國家發展改革委印發《“十四五”循環經濟發展規劃》,對動力電池回收利用溯源管理體系、梯次利用作出重要指導;8月,工業和信息化部等5部門印發《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》,生態環境部發布《廢鋰離子動力蓄電池處理污染控制技術規范》,規范指導廢鋰離子動力蓄電池處理過程。
隨著相關政策完善,及動力電池“退役潮”的開啟,動力電池回收梯次利用和再生利用市場空間廣闊,汽車生產企業、電池生產企業、梯次利用企業、汽車拆解企業、再生利用企業、材料企業紛紛加快產業布局,通過自建或者合作方式搶占市場。
目前,已經有大量企業瞄準了動力電池回收市場,2020年我國動力電池回收企業注冊數量達到2579家,遠超之前幾年的總和。
中國汽車技術研究中心在考慮汽車報廢年限、動力電池壽命等因素的前提下經綜合研究得出,到2025年,報廢電池數量將超過35萬噸,市場規模達到379億元,其中梯級利用的市場規模約282億元,再生利用約97億元;到2030年,市場規模將超過千億元。
雖然目前電池回收行業還面臨諸多瓶頸,如動力電池全生命周期信息的碎片化,退役電池缺乏檢測標準,梯次利用技術標準有待完善,以及金屬價格波動影響材料回收經濟性等,皆是制約動力電池回收再利用的因素。
但我國新的電池回收政策,未來將促進電池行業的有序健康發展,并有助于突破全球鋰等重點資源的約束。
數據顯示,截至2021年10月末,全國范圍內的動力電池回收網點已經達到了10048個,而我國也已經培育了26家梯次和再生利用的“骨干企業”,預計到2025年,這一體系將較為完善。
美國市場調查與咨詢公司MarketsandMarkets的數據顯示,預計2025年全球動力電池回收行業規模將達到122億美元,到2030年達181億美元,中國將是最大的動力電池回收市場之一。
動力電池回收行業,未來可期!
中國新時代 2022年1期