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2022年中国电池回收市场发展现状及产业链优势分析报告(41页).pdf

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2022年中国电池回收市场发展现状及产业链优势分析报告(41页).pdf

1、2022 年深度行业分析研究报告 2 正文目录正文目录 “三重逻辑”催化电池回收市场三重逻辑”催化电池回收市场 . 3 “碳中和”对可持续和环境友好发展提出要求. 3 动力锂电池规模化退役开启,打开市场空间 . 4 原材料涨价,催化回收快速发展 . 5 行业全面复盘:铅酸回收与国外模式行业全面复盘:铅酸回收与国外模式 . 8 回收产业积淀 20 余年后迎退役狂潮 . 8 铅酸回收时间点有望复刻,回收率高达 99% . 9 国外回收是生产方付费,国内回收是回收方付费 . 10 三元回收已盈利,铁锂回收新突破三元回收已盈利,铁锂回收新突破 . 14 梯次利用要求高,拆解回收渐主导 . 14 三元梯

2、次利用少,拆解回收盈利 . 20 铁锂梯次利用盈利,拆解直接受益原材料上涨. 21 产业链分析:渠道方产业链分析:渠道方+回收方是主力回收方是主力 . 24 市场需求催生新玩家,龙头强者恒强 . 24 整车和电池企业,有电池渠道优势 . 25 电池中游厂商扩张回收业务,业务闭环优势 . 26 xUdYlXgZiXmUmYtUiYbR9RbRmOrRnPtRiNnNtPlOoMvN9PmMzQwMoNvNvPsRnR 3 “三重逻辑”催化电池回收市场三重逻辑”催化电池回收市场 “碳中和”对可持续和环境友好发展提出要求“碳中和”对可持续和环境友好发展提出要求 碳中和方向明确,环境友好的可持续发展模

3、式是目标碳中和方向明确,环境友好的可持续发展模式是目标。2021 年 3 月 5 日,2021 年国务院政府工作报告中指出,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,制定 2030 年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构。新能源作为碳中和的主要产业,其目标是构建环境友好型、资源闭环型的产业形态,最终降低碳排放的总量。现阶段电池产业快速增长,早期的电池产品正在逐渐进入准退役阶段,电池回收是实现产业链可持续发展的必由之路。 图表图表1: 中国中国碳中和进程示意图碳中和进程示意图 资料来源: 中国数字科技馆,华泰研究 十三五、十四五规划顶层设计,电池回收政策导向明晰。十三五、十四五规划顶层设计,电池回

4、收政策导向明晰。新能源汽车及动力电池政策是新能源汽车行业发展的重要风向标。2016 年 12 月,十三五规划为新能源汽车的发展指出方向,2021 年 7 月,国家发改委将废旧动力电池循环利用行动写入“十四五”循环经济发展规划。我们认为在明确的政策宣导下,动力电池回收市场将获得蓬勃发展。 图表图表2: 动力电池回收相关法规与政策动力电池回收相关法规与政策 资料来源: 工信部,商务部,华泰研究 行业政策助推梯次利用成未来发展方向。行业政策助推梯次利用成未来发展方向。根据工信部出台的新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件及公告管理暂行办法 ,对于废旧电池要进行分级处理,即按照先梯次利用,后再生

5、利用的原则进行综合利用。根据前瞻网数据,2017 年,全国报废拆解和梯次利用的锂电池(含数码锂电)共 8.3 万吨,其中拆解占比高达 95%,而该比例在2018 年为 85%。这一文件实际上为废旧电池的处理提供了指引,未来梯次利用的占比或将慢慢扩大。 4 图表图表3: 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范行业规范 资料来源:工信部节能司,华泰研究 动力锂电池规模化退役开启,打开市场空间动力锂电池规模化退役开启,打开市场空间 新新能源汽车市场高景气,能源汽车市场高景气,动力锂电池回收市场崛起。动力锂电池回收市场崛起。中国新能源汽车产销量自 2012 年以来快速

6、增长,2021 年我国新能源汽车全年产销量分别为 354.5 万辆和 352.1 万辆,同比增长 159.52%和 157.57%,创历史新高。2022 年 2 月产销量分别为 36.8 万和 33.3 万辆,同比增长 197.9%和 204.4%。动力电池出货量方面,2014 年以前年出货量一直低于1GWh,2014 年首次突破 3GWh 达 3.7GWh,2021 年我国动力电池出货量为 220GWh,同比增长 175%。随着新能源汽车市场规模扩张,动力锂电池需求激增。 图表图表4: 2013-2021 年中国新能源汽车销量及增速年中国新能源汽车销量及增速 资料来源:中汽协,华泰研究 20

7、25 年退役动力电池规模年退役动力电池规模将将超过超过 100Gwh。新能源汽车动力锂电池的平均寿命为 5-7 年。据中国汽车技术研究中心数据预测,2021 年国内累计退役的动力电池约 32 万吨(40GWh) 。从环境保护及经济效益角度考虑,对废旧锂电池进行回收刻不容缓。随着20122014 年装车的动力电池退役期临近,预计 2021 年起动力电池将面临大量退役。 锂电池产品失效变化大致遵循“可靠性浴盆曲线” ,即锂电池产品会在锂电池使用早期失效率较高并呈现递减趋势,使用中期性能稳定,使用晚期因产品老化失效率又开始升高。根据 EVTank 测算,预计 2025 年国内退役动力电池规模超过 1

8、00Gwh, 2025 年国内废旧锂电池回收市场规模达 784.1 亿元。 -50%0%50%100%150%200%250%300%350%400%050030035040020001920202021销量增长率% 5 图表图表5: 可靠性浴盆曲线(锂电池产品)可靠性浴盆曲线(锂电池产品) 图表图表6: 2021-2025 年中国动力锂电池退役规模预测年中国动力锂电池退役规模预测 资料来源:太平洋汽车网,华泰研究 资料来源:华泰研究预测 原材料涨价,催化回收快速发展原材料涨价,催化回收快速发展 金属价格从金属价格从 2020

9、年末进入上升通道,带动回收产业盈利性增强。年末进入上升通道,带动回收产业盈利性增强。受锂电池正极材料需求驱动,上游金属普遍出现较大涨幅。2022 年 3 月底,金属钴价达到 57 万元/吨,镍价达到23 万元/吨,锰价格达到 2 万元/吨,碳酸锂价格达到 50 万元/吨,同比均有大幅增长。锂电池金属的高价给予回收产品更高附加值。以赣锋循环 34000t/a 废旧锂电池综合回收项目为例,1)若按照 21 年 9 月的金属价格采购和出售,利润约为 3.3 亿元,利润率为 38%;2)若按照 22 年 3 月的金属价格计算,则利润上升为 9 亿元,利润率为 58%;3)若按照钴 35 万元/吨、镍

10、12 万元/吨、碳酸锂 20 万元/吨的稳定价格测算,利润为 2.6 亿元,利润率为 30%。经测算,21 年 9 月到 22 年 3 月(金属价格高位时期)的碳酸锂价格涨幅高达 194%,而回收利润增幅达 167%,回收利润对碳酸锂价格的弹性约 85%。 图表图表7: 镍钴锰锂价格走势(单位:元)镍钴锰锂价格走势(单位:元) 图表图表8: 三元电池回收对金属价格的弹性约三元电池回收对金属价格的弹性约 85% 资料来源:Wind,华泰研究 资料来源:SMM, 华泰研究估算 2025 年金属回收规模达年金属回收规模达 170 亿元亿元。假设单 Gwh 铁锂的正极材料耗用 0.23 万吨,单 Gw

11、h三元电池的正极材料耗用 0.17 万吨,2020 年锂回收率为 80%,此后每年增加 2%;2020年镍钴锰回收率为 98%,此后为 99.5%。根据稳定的金属价格测算,2021 年国内动力电池回收金属市场规模约为 44 亿元,2025 年将达到 170 亿元,年复合增长率为 40%。若按照 21 年 9 月的金属价格测算,2025 年市场规模为 175 亿元;若按照当前高位金属价格测算,2025 年国内市场规模为 480 亿元。金属价格上涨带动回收行业基本面向好,22 年回收企业的收益将高速增长。 66.3%32.3%49.6%14.5%11.7%0%10%20%30%40%50%60%7

12、0%020406080021E2022E2023E2024E2025E退役电池量(GWH)NCM(GWH)LFP(GWH)其他(GWH)退役电池量增长率0100,000200,000300,000400,000500,000600,000700,0---------03现货均价:1#钴现货均价:1#镍板现货均价:1#电解锰现货价:碳酸锂8.0

13、25.492.5314.379.694.680246810121416收入总计(亿元)成本总计(亿元)利润总计(亿元)情形1:现有金属价格情形2:现有金属价格翻倍 6 图表图表9: 金属价格对三元电池单吨利润敏感性分析(单位:万元)金属价格对三元电池单吨利润敏感性分析(单位:万元) 锂金属单价锂金属单价 260 270 280 290 300 310 320 330 单吨电池收入 7.99 8.17 8.36 8.54 8.72 8.90 9.09 9.27 电池回收价格 2.52 2.61 2.69 2.78 2.86 2.95 3.03 3.12 单吨电池成本 3.13 3.21 3.30

14、 3.38 3.47 3.56 3.64 3.73 单吨电池利润 4.86 4.96 5.06 5.15 5.25 5.35 5.45 5.54 钴金属单价 50 52 54 55 56 57 58 59 单吨电池收入 8.83 8.89 8.95 8.98 9.01 9.05 9.08 9.11 电池回收价格 2.69 2.79 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.16 单吨电池成本 3.30 3.40 3.50 3.55 3.61 3.66 3.71 3.76 单吨电池利润 5.53 5.49 5.45 5.43 5.41 5.39 5.37 5.34 锰金属单价 1.4

15、 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 单吨电池收入 9.00 9.00 9.01 9.01 9.01 9.02 9.02 9.02 电池回收价格 2.35 2.52 2.68 2.84 3.00 3.16 3.32 3.49 单吨电池成本 2.96 3.12 3.28 3.45 3.61 3.77 3.93 4.09 单吨电池利润 6.04 5.88 5.72 5.57 5.41 5.25 5.09 4.93 镍金属单价 19 20 21 22 23 24 25 26 单吨电池收入 8.76 8.83 8.89 8.95 9.01 9.08 9.14 9.20 电池回收价格 2

16、.49 2.62 2.75 2.87 3.00 3.13 3.25 3.38 单吨电池成本 3.10 3.23 3.35 3.48 3.61 3.73 3.86 3.99 单吨电池利润 5.66 5.60 5.53 5.47 5.41 5.34 5.28 5.22 资料来源:SMM,华泰研究预测 图表图表10: 金属价格对铁锂电池单吨利润敏感性分析(单位:万元)金属价格对铁锂电池单吨利润敏感性分析(单位:万元) 锂金属单价锂金属单价 260 270 280 290 300 310 320 330 单吨电池收入 4.49 4.63 4.76 4.90 5.03 5.17 5.30 5.44 电池

17、回收价格 1.34 1.39 1.44 1.48 1.53 1.57 1.62 1.66 单吨电池成本 1.64 1.68 1.73 1.77 1.82 1.87 1.91 1.96 单吨电池利润 2.86 2.95 3.03 3.12 3.21 3.30 3.39 3.48 资料来源:SMM,华泰研究预测 图表图表11: 不同金属市场规模推衍不同金属市场规模推衍(按金属历史平均价格水平(按金属历史平均价格水平测算)测算) 资料来源:SMM, 华泰研究预测 0204060800E2022E2023E2024E2025E锂金属市场规模(亿元)锰金属市场

18、规模(亿元)镍金属市场规模(亿元)钴金属市场规模(亿元) 7 图表图表12: 动力电池回收金属量市场空间测算动力电池回收金属量市场空间测算 2025E(按稳定金属价格)(按稳定金属价格) 2025E(按高位金属价格)(按高位金属价格) 2025E(按(按 21 年年 9 月金属价格)月金属价格) LFP 回收量(Gwh) 44.20 44.20 44.20 三元回收量(Gwh) 59.43 59.43 59.43 单 Gwh 铁锂正极重量(万吨) 0.23 0.23 0.23 单 Gwh 三元正极重量(万吨) 0.17 0.17 0.17 LFP 正极回收量(万吨) 10.08 10.08 1

19、0.08 三元正极回收量(万吨) 9.92 9.92 9.92 单吨 LFP 中锂金属含量(吨) 0.05 0.05 0.05 锂回收率(%) 90% 90% 90% LFP-锂金属回收量(万吨) 0.43 0.43 0.43 单吨三元中钴金属含量(吨) 0.12 0.12 0.12 单吨三元中镍金属含量(吨) 0.36 0.36 0.36 单吨三元中锰金属含量(吨) 0.11 0.11 0.11 单吨三元中锂金属含量(吨) 0.07 0.07 0.07 镍钴锰回收率(%) 99.50% 99.50% 99.50% 锂回收率(%) 90% 90% 90% 三元-钴金属回收量(万吨) 1.18

20、1.18 1.18 三元-镍金属回收量(万吨) 3.55 3.55 3.55 三元-锰金属回收量(万吨) 1.09 1.09 1.09 三元-锂金属回收量(万吨) 0.63 0.63 0.63 锂金属总回收量(万吨) 1.05 1.05 1.05 钴金属单价(万元/吨) 35.00 56.61 36.90 镍金属单价(万元/吨) 12.00 23.00 14.30 锰金属单价(万元/吨) 1.50 2.00 3.10 锂金属单价(万元/吨) 80.00 313.00 73.00 钴金属市场规模(亿元) 41.47 67.07 43.72 镍金属市场规模(亿元) 42.65 81.75 50.8

21、3 锰金属市场规模(亿元) 1.63 2.17 3.37 锂金属市场规模(亿元) 84.23 329.57 76.86 合计金属市场规模(亿元) 169.98 480.56 174.78 注:稳定金属价格根据历史平均水平测算,高位金属价格根据目前市场价测算。 资料来源:华泰研究预测 8 行业全面复盘行业全面复盘:铅酸回收与国外模式铅酸回收与国外模式 回收产业回收产业积淀积淀 20 余年后迎退役狂潮余年后迎退役狂潮 行业全面复盘,行业全面复盘,动力电池动力电池回收行业回收行业已经历已经历二十二十载载。铅酸电池方面,我国铅酸电池于 2000年首次被应用在动力领域,电动两轮、三轮车的铅蓄电池寿命较短

22、(约 3-5 年) ,2004-2005 年进入回收的放量期,再生铅企业竞争加剧,传统再生铅企业、铅蓄电池企业、原生铅冶炼企业均有布局,行业集中度不断提高。2016 年起,随着铅蓄电池征收 4%的消费税,锂电池在新能源车的强势崛起,铅酸电池产量和回收量逐步进入萎缩时期,行业格局也基本稳定。锂电池方面,我国磷酸铁锂电池和三元电池装车量分别在 2015 年和 2017 进入放量期,之后专业回收商、国内外车企、电池厂和电池材料厂均布局回收行业,随着2020 年动力电池回收规模扩张,未来竞争格局有望趋于稳定。 图表图表13: 回收行业整体复盘回收行业整体复盘 资料来源: 生态环境部,天能股份招股书,华

23、泰研究 铅电池回收于铅电池回收于 2019 年开始规范化,目前进入平台期。年开始规范化,目前进入平台期。新能源汽车动力电池从 2014 年飞速发展,仅 4 年就出台回收标准,而废铅酸蓄电池经历了多年演变。1996-2004 年是我国铅酸电池回收的起步阶段,此阶段核心是加大铅的回收力度,2004 开始铅电池产量和回收量高增;2008-2016 年是发展和加速阶段,2008 年才认定废铅蓄电池为危险废物,2016 年开展生产者责任延伸制度试点,出台了生产者责任延伸制度推行方案 ,但此期间约 80的废铅电池流入非正规渠道;2019 年, 废铅酸蓄电池回收技术规范出台,意味着废铅蓄电池回收行业步入合规

24、之路,非正规渠道比例仍占 60%以上,而废铅电池的产量和回收量进入平台稳定期。 图表图表14: 废铅酸电池回收政策规范过程废铅酸电池回收政策规范过程 资料来源:ofweek,华泰研究 007005,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00020002000420052006200720082009200001920202021E2022E2023E2024E2025E(GWh)(万KVAh)铅酸电池回收规模(万KVAh)三元锂电池退役规模(GWh)磷

25、酸铁锂电池退役规模(GWh) 9 图表图表15: 废铅酸电池回收发展历程废铅酸电池回收发展历程 资料来源: 前瞻网,SMM,华泰研究 铅酸回收时间点有望复刻,回收率高达铅酸回收时间点有望复刻,回收率高达 99% 铅酸电池回收已有成熟产业化经验。铅酸电池回收已有成熟产业化经验。随着回收技术的发展,我国对废旧铅蓄电池中铅金属的回收率已超过 99%,回收具备经济性且已全面实现产业化,再生铅的产量及应用持续增加。这说明重要金属材料通过循环,可以实现产业化。目前锂电池(三元)回收率也已超过 99%,可以推测在未来回收规模放大后,也会形成成熟业态,同时再生金属占使用量的比重逐步赶超原生金属。 铅酸电池回收

26、主要以火法为主,湿法为辅。铅酸电池回收主要以火法为主,湿法为辅。火法冶炼为主流回收工艺,首先进行预处理,再采用冶金的方法处理极板、铅膏等含铅物料,包括粗铅熔炼、粗铅精炼、电解铅和铅合金等工艺流程。对于电池中的废硫酸,用碱进行湿法处理后,一般管道输送至脱硫系统中和生产中和石膏。铅酸电池和锂电池回收技术具有互通性。早期的回收企业回收铅酸电池的火法/湿法工艺,可以直接用在三元电池的回收。 图表图表16: 我国再生铅及占比我国再生铅及占比 资料来源:商务部,华经产业研究院,华泰研究 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%005006007002014201

27、5200192020铅总产量(万吨)再生铅产量(万吨)再生铅产量占比(%) 10 图表图表17: 铅酸电池回收工艺流程铅酸电池回收工艺流程 资料来源:雄韬环保环境影响报告书,华泰研究 中国再生铅行业进入产业结构深度调整期,集中度明显提高中国再生铅行业进入产业结构深度调整期,集中度明显提高。目前,年产 10 万吨以上的企业达到约 40 家。根据 SMM,2020 年我国废铅蓄电池处理能力超过 1000 万吨,主要企业包括传统的再生铅企业、铅蓄电池厂商延伸产业链建立的再生铅企业和原生铅等有色金属冶炼企业。 图表图表18: 我国主要铅酸电池回收企业我国主要铅酸电池回收企业 公司

28、公司 主营业务主营业务 回收铅酸电池产能回收铅酸电池产能 传统再生铅企业 春兴合金 废铅酸电池等含铅废料研究开发和综合利用 具备年产铅及铅合金 10 万吨的能力 金洋冶金 废铅蓄电池综合利用、废铝回收利用、铅基系列合金及铝合金研制与生产 年处理废铅酸蓄电池 10 万吨、年产再生铅 6 万吨、铅合金 10 万吨、铝合金 10 万吨 华鑫铅业 废旧电瓶回收和再生铅冶炼加工,产品包括再生粗铅、精铅、合金铅等 日产再生铅超过 300 吨 华铂铅业(南都电 源 全 资 子 公司) 废旧蓄电池的回收和加工,主要产品有粗铅、电解铅、精铅、合金铅、ABS 塑料等 一期项目产能在 25-26 万吨,二期项目新增

29、处理废旧蓄电池 60 万吨以上,新增再生铅产能超过 45 万吨 铅蓄电池企业延伸产业链 骆驼股份 铅酸电池、再生铅、锂电池 废铅蓄电池回收处理能力 86 万吨/年 天能股份 新能源材料、铅酸电池、再生铅、镍氢及锂电池等 废旧铅蓄电池回收产能规划 40 万吨 超威动力 铅酸电池、电动车电池、可重用废弃电池、锂电池等 原生铅等有色金属冶炼企业 豫光金铅 电解铅、白银、黄金等有色金属及贵金属产品的冶炼及进出口贸易 三条废旧铅酸蓄电池预处理生产线,年处理废旧铅酸蓄电池 54 万吨,年产再生铅 20 万吨,塑料 1.6 万吨 资料来源:各公司公告,各公司官网,华泰研究 国外回收是生产方付费,国内回收是回

30、收方付费国外回收是生产方付费,国内回收是回收方付费 国外普遍以电池生产企业承担主要回收责任,并且需要付费处理电池。国外普遍以电池生产企业承担主要回收责任,并且需要付费处理电池。美国方面,政府规定了电池生产企业负责主要电池回收责任,并推动建立电池回收利用网络。此外,美国国际电池协会还制定了押金制度,促使消费者主动上交废旧电池产品;德国方面,电池生产和进口商必须在政府登记,经销商要组织收回机制,同时用户有义务将废旧电池交给指定的回收机构。这种生产者责任延伸制度的落实和建立了完善电池回收体系;日本方面,主要由电池企业通过“逆向物流”构建回收渠道。由于日本国民对垃圾分类与循环利用有较强的认同感,可以利

31、用零售商、汽车经销商、电池租赁企业加油站的服务网络向消费者免费回收废旧电池进行处理。 11 图表图表19: 国外电池回收模式国外电池回收模式 资料来源:电池中国网,华泰研究 国外锂电池回收技术以火法为主。国外锂电池回收技术以火法为主。以 Umicore 为例,该公司开发了独特的 ValEas 工艺,通过特制的熔炉用高温冶金法回收锂离子电池制得 Co(OH)2/CoCl2,石墨和有机溶剂则作为燃料放出能量。其技术特点是:1)不进行电池解体破碎,避免了解体破碎困难、安全风险高的问题;2)回收得到的钴等化合物纯度高,可直接返回电池材料生产,实现金属的循环利用;3)高温熔炼既综合回收了钴、镍、锰、铜等

32、有价金属,又利用了其中塑料与石墨碳、铝箔等,并产出清洁无害的炉渣。公司能够每年处理 7000 吨左右的废旧二次电池。 图表图表20: Umicore 火法回收工艺流程火法回收工艺流程 资料来源:中工电池回收网,华泰研究 12 图表图表21: 国外锂电池回收公司工艺总览国外锂电池回收公司工艺总览 国家国家 公司公司 回收技术回收技术 工艺流程工艺流程 回收产品回收产品 英国 AEA 湿法冶金+电化学 在低温下破碎后,分离出钢材后加入乙腈作为有机溶剂提取电解液,再以 NMP 为溶剂提取 PVDF,然后对固体进行分选,得到 Cu、Al 和塑料,在 LiOH 溶液中电沉积回收溶液中的 Co,产物为 C

33、oO 氢氧化锂、氧化钴、铝、铜、电解液、钢 瑞士 BATREC 火法冶金 将锂离子电池进行压碎,分选出 Ni、Co、氧化锰、其他有色金属和塑料 镍基合金,有色金属,钴,二氧化锰 德国 IME 火法冶金+湿法冶金 对粉末进行破碎、筛选、将大颗粒(主要含有 Fe 和 Ni)和小颗粒(主要含有 Al 和电极材料)分离。采用电弧炉熔解小颗粒部分,制得钴合金;采用湿法溶解烟道灰和炉渣制得Li2CO3 碳酸锂、钴基合金,电解液,铝,铁-镍 日本 Mitsubishi 火法冶金 采用液氮将废旧电池冷冻后拆解,分选出塑料,破碎、磁选、水洗得到钢铁,振动分离,经分选筛水洗后得到铜箔,剩余的颗粒进行燃烧得到 Li

34、CoO2 钴酸锂、铝、铜、铁 美国 OnTo 超临界恢复 对电池调节适当的压力和温度,液态的 CO2 溶解电池中的电解液转移到回收的容器后,改变温度和压力使 CO2 气化,电解液析出。电解液被循环的超临界 CO2 携带出来,注入新的电解液后用环氧树脂封口,使电池恢复充放电能力 钴酸锂、电极材料,电解液,铜,铝,钢 法国 Recupyl 湿法冶金 在惰性混合气体保护下对电池进行破碎,磁选分离,以 LiOH 溶液浸出部分金属离子,过滤后滤液溶液中加入 NaClO 氧化处理得到 Co(OH)3 沉淀和 Li2SO4 的溶液,将惰性气体中的二氧化碳通入含 Li 的溶液中得到 Li2CO3 沉淀 磷酸锂

35、或碳酸锂、钢、铜、合金 美国 Toxco 低温球磨 在-198下将电池破碎后加入固体 NaOH,此时金属 Li 转化成 LiOH,再加入二阶碳酸根使 LiOH 反应生成 Li2CO3。球磨后,粉末在颠选板上洗涤、分离 碳酸锂、钴,镍,废金属 比利时 Umicore 火法冶金 通过特制的熔炉回收锂离子电池和镍氢电池制得 Co(OH)2/CoCl2 和 Ni(OH)2,石墨和有机溶剂则作为燃料放出能量,Cu、Zn、Mn 和 Fe 则用湿法回收,CoCl2 制备电极材料LiCoO2 出售 氯化钴、铜、炉渣 芬兰 AkkuserOY 机械破碎+火法 先进行破碎研磨处理,然后采用机械分选出金属材料、塑料

36、盒纸等 合金 资料来源:中工电池回收网, 车用动力电池回收技术进展 ,华泰研究 国内回收市场整车厂为第一责任人,回收厂付费模式国内回收市场整车厂为第一责任人,回收厂付费模式。根据新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用管理暂行办法规定,汽车生产企业负责建立回收渠道回收动力汽车退役锂电池。同时鼓励汽车生产企业、电池生产企业及第三方回收企业合作共建动力蓄电池回收体系。 图表图表22: 锂离子电池全生命周期流程锂离子电池全生命周期流程 资料来源:中国废旧车用锂离子电池回收利用概况,华泰研究 根据新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法 ,整车厂和电池厂承担承担回收电池的回收电池的责任责任,整车厂应该建立溯源

37、系统及回收网点,向车主提供回购、以旧换新、补贴等鼓励措施,及时共享电池拆卸贮存技术、回收网点等信息;电池厂的产品结构设计应标准化易拆解,进行电池编码管理,并加强与汽车生产企业协同池拆卸贮存技术、回收网点等回收相关信息,并且把电池信息上传到国家建立的溯源信息系统中。梯次利用和再生利用企业(第三方)为承担回收后端电池承担回收后端电池综合综合利用关键性角色利用关键性角色,由整车商提供拆解技术信息的支持。新能源汽车 4S 店、电池租赁等运营企业承担回承担回收辅助性角色收辅助性角色,在电池维修、拆卸和更换时核实新能源汽车车主信息,将废旧电池移交至回收网点,不得移交其他单位个人。一般来说,电池厂与综合利用

38、企业需要合作进行回收,均可以进行处理前的检测。 13 图表图表23: 回收过程中各方回收过程中各方职能角色分解职能角色分解 资料来源:新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法,华泰研究 无资质企业搅乱回收市场,退役锂电池有效回收率低。无资质企业搅乱回收市场,退役锂电池有效回收率低。目前动力蓄电池回收市场最大问题是回收渠道不完善:定价机制尚不清晰,回收角色多为小作坊、个人等无资质企业,市场动力蓄电池报废量显著高于有效回收量。 利润空间低成电池回收盈利掣肘。利润空间低成电池回收盈利掣肘。1)当前退役锂电池回收业务存在人力、技术、设备、缺乏进项抵扣等因素致整体成本高企,多数正规回收主体对退役电池的回

39、收动力不足。2)不同电池的回收经济效益不同,三元锂电池回收价格可达磷酸铁锂电池数倍,而目前市场上退役电池以磷酸铁锂电池为主。未来提升盈利需要企业、产业联盟和政府的共同发力。 图表图表24: 无资质企业回收量占实际回收市场八成以上无资质企业回收量占实际回收市场八成以上 图表图表25: 退役锂电池市场提升盈利方法探索退役锂电池市场提升盈利方法探索 资料来源:电池招聘网,华泰研究 资料来源:全国能源信息平台,华泰研究 14 三元回收已盈利,铁锂回收新突破三元回收已盈利,铁锂回收新突破 梯次利用要求高,拆解回收渐主导梯次利用要求高,拆解回收渐主导 锂电池回收分为锂电池回收分为蓄力期、增长期、爆发期三个

40、蓄力期、增长期、爆发期三个时期:时期:1)蓄力期(2015 年前) :锂电池渗透到动力领域,政策加持下开始发展,但 70%的装车电池为磷酸铁锂电池,主要用于客车或大巴,锂电池回收也刚起步,以小作坊为主。2)增长期(2015-2021 年) :该阶段锂电池装车量激增,并且三元电池装机量赶超磷酸铁锂,同时回收行业形成一批比较优质的合规企业,回收工艺以湿法为主,火法为辅。3)爆发期(2021 年后) :锂电池装机量仍保持高速增长,三元电池的回收竞争白热化,并且磷酸铁锂回收的经济性随金属价格上涨和技术进步也增强,玩家不断增多。 图表图表26: 锂电池回收行业复盘锂电池回收行业复盘 资料来源:各公司官网

41、,华泰研究 退役锂电池回收方式分为梯次利用与拆解回收,拆解回收占主导。退役锂电池回收方式分为梯次利用与拆解回收,拆解回收占主导。电动汽车的退役锂电池在电池容量剩余 80%以下时,视情况采取梯次利用及拆解回收两种方式进行循环利用。梯次利用是将退役电池经检测、改装、修复后重新用于等同级或降级类应用,多用于磷酸铁锂电池。三元循环寿命衰减快,通常直接拆解而不进行梯次利用。根据头豹研究院,2019年市场中 85%的回收方式为拆解回收。 15 图表图表27: 梯次利用模式使用场景梯次利用模式使用场景 资料来源:头豹研究院,华泰研究 梯次利用和拆解回收构成动力电池再利用的闭环。梯次利用和拆解回收构成动力电池

42、再利用的闭环。动力电池的生命周期包括生产、使用、报废、分解以及再利用。车用动力电池容量降低为 80%后,仍有 20%容量可用于电量需求较小的领域,因此可以将这类电池重组后,梯次应用于基站、电网储能等领域。对于再利用循环寿命小,容量低于 60%的动力电池,进行拆解回收。 图表图表28: 动力电池再利用闭环动力电池再利用闭环 资料来源:中国动力电池回收利用产业商业模式研究,华泰研究 行业发展存在三大突出问题,检测技术、回收体系与再生工艺为企业核心资源。行业发展存在三大突出问题,检测技术、回收体系与再生工艺为企业核心资源。 (1)针对退役电池的筛选及评估标准难统一。动力锂电池溯源性较差,评估体系与标

43、准不健全,拆解环节安全性不稳定。目前国内因机械化水平限制,在拆解阶段容易会出现不规范操作导致起火爆炸。在筛选电池、余能检测方面也可能会产生一致性偏差。 (2)技术及设备短板。对退役电池的检测技术及核心设备存在不足。目前国内的废旧电池检测技术在动力锂电池剩余寿命及电池状态无法系统评估,直接导致其回收利用经济性大打折扣。 (3)电池回收系统及盈利模式有待完善。主要体现在市场上未建立成熟高效的,多方协作且监管到位的回收体系,多数蓄电池回收网点有效回收率不足。 16 图表图表29: 动力电池回收核心资源动力电池回收核心资源 资料来源:动力锂电池回收利用现状与展望,华泰研究 梯次利用企业回收退役的动力电

44、池梯次利用企业回收退役的动力电池具备五步处理工序。具备五步处理工序。1)分类:筛选出未损坏的电池 ,并进行 SOH 评估;2)拆解:在自动拆解线上将电池包拆解,得到电池模块;3)梯次利用性能检测,包括外部特性测试、解体测试、热失控分析等,并确定适合的应用场景;4) 重组:将电芯重组成模块,加入 BMS、电池外壳等,设计容量和功率匹配;5)检测认证新的电池包。 图表图表30: 梯次利用流程梯次利用流程 资料来源:中国动力电池回收利用产业商业模式研究,华泰研究 注:蓝色字体为现有技术难点 梯次利用流程较复杂,对筛选和重组技术及管理方法有很大考验。梯次利用流程较复杂,对筛选和重组技术及管理方法有很大

45、考验。当前梯次利用技术主要有两种方案,方案一:将退役动力电池进行集中拆解,并集中筛选电芯,重新组装成标准模块。优点是有利于退役电芯集中筛选与维护,选取优质电芯保证质量,最终的电池模块能实现标准化保证兼容。方案二:在退役动力电池基础上直接改造。优点是有利于电池组梯次利用的简单模块化,供应量充分,生产方式简单易行。缺点是由于电池组本身结构形状限制,对占地要求较高且电池来源有限。 图表图表31: 梯次利用梯次利用两种两种方案方案 资料来源:通信基站中梯次电池的应用价值分析,华泰研究 17 梯次利用壁垒较高,难点亟待突破。梯次利用壁垒较高,难点亟待突破。 (1)电池缺乏统一标准,拆解成本高昂:长期以来

46、,动力电池并没形成统一标准,难以采用同一套拆解线,导致自动化程度极低。 (2)离散整合技术:退役模组芯片系统(SOC)检测模拟技术和电源管理系统(BMS)技术是需要突破的技术难点。 (3)寿命预测技术:是整个综合利用技术的关键点,目前在不同温度下的容量衰减机理、余能检测以及新技术精确测量定量技术方面,还亟待突破,关键要建立全生命周期检测。 (4)重组技术:主要难点是分组技术和成组技术,如分组参数设定不合理、模组离散性大、性能不稳定、系统集成困难,一致性评估等技术不成熟。 图表图表32: 梯次利用关键技术梯次利用关键技术 资料来源:电池中国网,产业信息网,华泰研究 梯次利用已有诸多项目,未来企业

47、需落实生产者责任及溯源管理要求。梯次利用已有诸多项目,未来企业需落实生产者责任及溯源管理要求。当前我国在电网储能、基站、调峰调频和低速电动车等领域均有梯次利用项目试点,而梯次利用企业作为梯次产品的生产者承担生产责任,承担保障梯次产品质量及产品报废后回收的义务。梯次利用企业需落实动力电池溯源管理要求,对梯次产品生产、使用及回收利用等过程实施监控,确保全过程可追溯。 图表图表33: 我国我国梯次利用项目列举梯次利用项目列举 项目类型项目类型 工程工程 相关单位相关单位 电网储能 360KWh 废旧电池梯次利用于智能电网储能系统 北京海博思创科技股份有限公司,国网北京市电力公司 郑州市尖山真型输电线

48、路试验基地的电动汽车动力梯次利用技术研究与示范项目工程,联调成功,一年时间积累发电超 45MWh,国内首个真正意义上的基于退役动力电池的混合微电网系统 国网河南省电力公司,国网电科院,河南环宇赛尔 100KWh 梯次利用储能系统示范工程应用于家庭储能系统 国网北京市电力公司、中国电科院、北京交通大学 储能基站 开展梯次利用电池替换铅酸试验,旗下约 200 万个基站所用电池,统一采购梯次利用电池 中国铁塔公司 调峰调频 广州投产南网首个有序充电试点,实现有序充电的充电桩超过 500 台,配电负荷巅峰可以削减 30%,高峰时段的平移显著缓解了充电负荷叠加对配电的压力,大大增加了电网接纳充电负荷的空

49、间 广州市供电公司、中国南方电网公司 低功率电动车 对电动汽车退役动力电池的电芯进行改造重组,用于48V 电动自行车的动力电源 国网浙江电力公司 资料来源:工信部,退役动力电池应用潜力分析,华泰研究 18 拆解回收回收率高,利于资源循环利用。拆解回收回收率高,利于资源循环利用。拆解回收是将退役电池通过化学、物理、生物等手段进行进行拆解,以回收其中的 Ni、Co、Mn、Li、Cu 等金属元素及其他可收回材料,金属的回收率和纯度基本均可达 90%以上,多用于三元锂电池。三元锂电池中含有的 Ni、Co、Mn 等金属元素含量远高于原矿,以 NCM523 材料为例,三者化学计量分别为30.4%、12.2

50、%和 17.1%;磷酸铁锂电池中 1.1%的锂元素含量亦高于我国开发利用的品位仅为 0.8%1.4%(Li2O)的原矿(对应到 Li 含量仅 0.4%0.7%)。拆解回收法可提高矿产资源的循环利用,较直接开采矿石的生产方式更具成本优势。 图表图表34: 拆解回收工艺流程(以三元锂电池为例)拆解回收工艺流程(以三元锂电池为例) 资料来源:中国废旧车用锂离子电池回收利用概况,电动汽车废旧电池回收工艺研究,华泰研究 拆解回收工艺流程有三大技术,分别为物理法、火法和湿法。目前国内回收代表性企业格林美、邦普普遍以湿法工艺为主,并与火法工艺相结合。 (1)物理法回收技术:将废旧动力电池内部成分,如电极活性

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