我國新能源汽車動力電池回收市場空間預測

【摘要】隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，動力電池裝車量迅速升量，現(xiàn)有動力電池的使用壽命約為5～8年，未來我國將面臨著動力電池大規(guī)模的集中退役，動力電池回收市場潛力巨大。通過數(shù)據(jù)測算，保守預計至2030年我國動力電池總退役量將達380.3 GW·h，回收市場總規(guī)模可達787.9億元，其中，梯次利用市場的規(guī)模有望在2025年后實現(xiàn)快速增長，再生利用市場將成為動力電池回收企業(yè)競爭的主場景，為全行業(yè)前期發(fā)展貢獻核心增量。

關鍵詞：動力電池回收；市場規(guī)模預測；磷酸鐵鋰電池；三元鋰電池；梯次利用；再次利用

中圖分類號：U469.72" "文獻標志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230280

Market Space Forecast for Power Battery Recycling of New Energy Vehicles in China

Zhu Qing， Zhang Lin

（China Automotive Information Technology （Tianjin） Co.， Ltd.， Tianjin 300300）

【Abstract】 With the vigorous development of new energy vehicles industry in China， the installed capacity of power batteries has rapidly increasing. The service life of existing power batteries is about 5～8 years， large-scale centralized retirement of power batteries will come， and the market potential for power battery recycling is enormous. According to calulated data， it is conservatively estimated that the total retirement of power batteries in China will reach 380.3 GW·h by 2030， and the total scale of the recycling market can reach 78.79 billion RMB， the scale of the cascading utilization market will grow rapidly after 2025， and the recycling market will become the main competition scenario for power battery recycling enterprises， contributing core increment to the early development of the entire industry.

Key words： Power battery recycling， Market size forecast， Lithium Iron Phosphate（LFP）battery，Nickel Cobalt Manganese（NCM）battery，Cascade utilization，Recycling

0 引言

隨著“碳中和”目標成為全球發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，2020-2022年，各國相繼出臺新能源汽車推廣政策，政策端的傾斜帶來了產(chǎn)業(yè)端的紅利，全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年，我國新能源汽車全年銷售量達688.7萬輛，同比增長93.4%，呈現(xiàn)持續(xù)高速增長態(tài)勢。動力電池作為新能源汽車最為核心的零部件，亦得到了長足發(fā)展，裝車量快速提升。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年，我國動力電池全年裝車量為294.6 GW·h，同比增長90.7%。在當前的技術條件下，動力電池的使用壽命一般為5～8年，隨著動力電池裝車量的持續(xù)走高，我國將面臨動力電池的大規(guī)模集中退役，其回收處置需求將呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。

動力電池雖然不含鉛、汞等有害重金屬，但報廢的動力電池中常用的組成材料的一些化學特性仍會對環(huán)境產(chǎn)生潛在的危害。如動力電池正極常用的鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等材料與水、酸或者強氧化劑發(fā)生劇烈反應會產(chǎn)生有害的金屬氧化物導致環(huán)境重金屬污染；同時，動力電池中富含鈷、鎳、錳等金屬，可通過食物鏈在人體中逐漸富集，嚴重威脅人體健康；此外，近年來動力電池的原材料鎳、鈷、鋰等金屬價格持續(xù)走高，我國鈷、鎳資源已探明儲量極少，供需嚴重失衡，且受限于開采條件和鋰資源品質，我國鋰資源的實際供應能力也相對較弱，資源對外依存度很高。因此，對廢舊的動力電池進行回收處理，不僅環(huán)保、經(jīng)濟，還能循環(huán)利用鋰、鈷等對外依存度高的資源，是實現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、稀缺資源循環(huán)利用的重要舉措，動力電池回收再利用市場的潛力巨大。

本文旨在對新能源汽車動力電池回收利用空間進行預測，與以往研究成果相比，更加注重對動力電池回收利用市場的動態(tài)變化、技術發(fā)展趨勢及政策環(huán)境的綜合分析。通過深入挖掘動力電池回收利用的技術路徑、經(jīng)濟效益及環(huán)境影響，力求為行業(yè)提供更加精準的未來發(fā)展趨勢預測，明確動力電池回收利用的潛在市場空間，為相關企業(yè)、政府及投資者提供決策支持，以系統(tǒng)性、前瞻性和實用性為導向，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻新的思路和方法。

1 動力電池回收政策梳理

近年來，我國政府出臺了系列政策支持新能源汽車動力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策發(fā)展歷程可分為3個階段，車用動力電池回收利用體系也隨著政策深入推進而逐步完善。2012-2016年，動力電池回收利用相關內容僅作為推廣新能源汽車專項文件的部分條款；2016-2018年，發(fā)改委、工信部、科技部等國家部委相繼出臺新能源汽車動力蓄電池回收的專項政策；2018年至今，廢舊動力電池回收政策密集出臺，行業(yè)規(guī)范化進程明顯加快，進入試點實施階段，見表1。

2 動力電池回收利用方法

2.1 梯次利用

通常情況下，當動力電池容量降至80%以下時，其性能將不再能滿足汽車正常行駛的動力需求，但仍然可以用于其他方面，可對退役動力電池中剩余容量較高的電池進行篩選、拆解、重組后應用于對電池性能要求不太高的低速電動車、儲能領域，即實現(xiàn)梯次利用。磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命長，在電池容量降至80%以下后仍能保持較好的電化學功能，電池容量亦不會加速衰減，同時，磷酸鐵鋰電池有耐高溫的特性，安全性高，具有更高的梯次利用價值。

2.2 再生利用

當動力電池容量降至20%以下時，其容量和性能均不再能滿足商業(yè)化需求，不再具有梯次利用價值，此時應對廢舊動力電池實施分解、切碎、熔煉等工序，從中分離提取出有價值的鎳、鋰、鈷、銅、錳等金屬離子，再應用于電池生產(chǎn)，從而實現(xiàn)資源的循環(huán)再生利用。目前，動力電池回收行業(yè)已形成以火法冶金、濕法冶金、生物冶金為標桿的多項再生回收工藝，其中，濕法工藝擁有回收率高、可定向回收金屬的優(yōu)勢，現(xiàn)已成為動力電池回收的主流技術路線。從資源視角看，廢舊三元鋰電池富含鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，具備極高的再生利用價值。

3 動力電池回收市場空間預測

3.1 動力電池退役量

根據(jù)沙利文公司預測，至2026年，我國動力電池裝車量將達到762 GW·h，其中三元鋰電池為305.8 GW·h、磷酸鐵鋰電池為456 GW·h[12]，見圖1。2021-2026年，我國動力電池裝車量的復合年均增長率高達37.6%，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池裝車量的復合年均增長率分別為32.67%、41.71%。

同時，根據(jù)《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》[1]的相關規(guī)定，對于新能源汽車的關鍵零部件（電池、電控、電機），乘用車車企應提供不少于8年或12×104 km的質保，商用車車企應提供不少于5年或2×105 km的質保。基于此規(guī)定，本文假設新能源汽車動力電池的使用壽命為5～8年，分別以10%、40%、30%、20%的比例退役，見表2。

根據(jù)以上假設，本文新能源汽車動力電池退役量核心測算公式設定如下：

[RT?=0.1×IT?5?+0.4×IT?6?+0.3×IT?7?+0.2×IT?8?]" " （1）

式中：[RT?]為第T年的退役量，IT為第T年的裝機量，IT?N為第T-N期的裝機量。

綜上所述，如表3所示，預計至2030年我國動力電池總退役量可達到380.3 GW·h，其中，磷酸鐵鋰電池為219.6 GW·h、三元鋰電池為160.4 GW·h。2021-2030年，我國動力電池退役量將以每年49%的復合年均增長率快速升量；2021-2025年，三元鋰電池退役量的年均復合增長率高達89%，遠高于同期磷酸鐵鋰電池退役量的增長率；2026-2030年，磷酸鐵鋰電池退役量有望快速增長，年均復合增長率可達67%，同期三元鋰電池退役量增速則放緩至40%。

3.2 動力電池回收市場規(guī)模測算

根據(jù)《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》[2]，廢舊動力蓄電池的利用應遵循先梯次利用、后再生利用的原則。三元鋰電池的循環(huán)壽命與耐高溫性均較差，梯次利用存在安全風險，適合直接再生利用；磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命長且耐高溫，更適合先梯次利用后再生利用，但目前梯次利用市場存在標準體系與商業(yè)模式尚不清晰的應用難題，退役磷酸鐵鋰電池大規(guī)模的梯次利用暫不現(xiàn)實。

綜上本文設定如下假設：（1）每年退役的三元鋰電池將全部進行再生利用；（2）每年退役的磷酸鐵鋰電池將部分進入梯次利用環(huán)節(jié)，梯次利用3年后再進行再生利用，而同期未進入梯次利用環(huán)節(jié)的退役電池則直接再生利用。動力電池后續(xù)梯次利用、再生利用核心假設及測算公式見表4。

3.2.1 梯次利用市場規(guī)模

基于以上假設，如表5所示，我國2030年退役磷酸鐵鋰電池的梯次利用量有望達到131.8 GW·h。目前，梯次利用電池的價格約為全新電池價格的60%～70%，隨著動力電池領域的技術進步和規(guī)模效應，動力電池制造成本總體會呈現(xiàn)出下降趨勢，故本文假設全新電池價格將從2019年的156美元/kW·h線性降至2030年的61美元/kW·h，并按照6.5的匯率進行換算，保守估計梯次利用電池的價格為全新電池價格的60%，預計至2030年，我國退役動力電池梯次利用市場規(guī)模將達到313.5億元。

3.2.2 再生利用市場規(guī)模

基于以上假設，如表6所示，2030年退役動力電池的再生利用量有望達到265.6 GW·h，其中退役磷酸鐵鋰電池再生利用量為105.2 GW·h、三元鋰電池為160.4 GW·h，忽略極少量其他類型退役電池的影響。

根據(jù)正極材料中鎳、鈷、錳金屬的占比不同，三元鋰電池又可以分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811四種型號，不同型號的三元鋰電池在技術路線和能量密度上都存在差異。隨著鈷金屬材料價格的上漲，三元鋰電池行業(yè)高鎳低鈷化趨勢明顯，未來高鎳電池有望成為行業(yè)主流，故本文參照相關文獻設定了各型號三元鋰電池的裝機量占比如表7所示。不同類型正極材料所含金屬質量如表8所示。

根據(jù)《廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法（2019年本）》[3]，對鈷、鎳、錳的綜合回收率應不低于98%，對鋰的回收率不低于85%，故本文假定退役動力電池中鎳、鈷、錳金屬的回收率為98%，鋰回收率以1%的年增速自2020年的85%線性提升，至2030年可達95%。

同時，隨著全球汽車電動化的逐步深入，近年來電池金屬價格大幅上漲，而近期相關電池金屬價格也出現(xiàn)了較大波動，故本文選取2012-2022年各電池金屬價格的80%歷史分位點作為各電池金屬的預測價格，其中，鋰為80萬元/t，鈷為39萬元/t，鎳為12.9萬元/t，錳為1.6萬元/t。

綜合以上假設，如表9、表10、表11所示，本文預測至2030年我國退役動力電池再生利用市場規(guī)模可達474.4億元。

4 結束語

我國動力電池回收行業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ螅袌隹臻g廣闊，保守預計2030年動力電池回收的市場總規(guī)模將達到787.9億元，其中梯次利用市場規(guī)模313.5億元、再生利用市場規(guī)模474.4億元，2021-2030行業(yè)年均復合增長率可達54.6%。

梯次利用市場厚積薄發(fā)，2025年后規(guī)模有望實現(xiàn)快速升量。當前梯次利用市場標準體系與商業(yè)模式尚不清晰，預計行業(yè)未來2～3年仍將處于政策規(guī)范與商業(yè)化探索期，保守估計至2025年梯次利用市場規(guī)模將達到15.2億元，隨著行業(yè)標準與商業(yè)模式逐漸完善，梯次利用市場將在后續(xù)迎來指數(shù)式增長期，2030年市場規(guī)模有望達到313.5億元。

再生利用市場發(fā)展迅猛，技術日趨完備，在商業(yè)模式上已經(jīng)有了比較成熟的案例，是當前廢舊動力電池的主要利用方式，再生利用市場將成為動力電池回收企業(yè)角力的主場景，同時也將為行業(yè)發(fā)展貢獻核心增量，在再生利用市場中優(yōu)勢明顯的企業(yè)將有望成為未來行業(yè)的領軍者。

參 考 文 獻

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（責任編輯 明慧）