動力鋰電池的需求量和報廢量不斷增長

 

2015 年中國鋰電池總產量 47.13Gwh，其中，動力電池產量 16.9Gwh，占比 36.07%；消費鋰電池產量 23.69Gwh，占比 50.26%；儲能鋰電池產量1.73Gwh，占比 3.67%。

 

我們測算，到 2020 年動力鋰電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達32.2Gwh ，約 50 萬噸；到 2023 年，報廢量將達到101Gwh，約116萬噸。規(guī)模龐大的動力鋰電市場伴生的將是鋰電池回收和下游梯次利用的行業(yè)機遇，發(fā)展鋰電池回收和梯次利用在避免資源浪費和環(huán)境污染的同時也將產生可觀的經濟效益和投資機會。

 

2016 年上半年，中國新能源汽車產銷分別達到 17.7 萬輛和 17 萬輛，依舊是全球最大的新能源車市場。1-2 月受春節(jié)和政策因素影響而產銷較低，隨著政策調整推進，上半年的 3-6 月新能源車逐步實現(xiàn)恢復性增長，6 月沖刺到 3.5 萬臺水平。下半年的 7-8 月新能源車處于 3 萬臺左右的位穩(wěn)定狀態(tài)，等待進一步的增長動力。

 

據中汽協(xié)會統(tǒng)計，8 月新能源汽車生產 21303 輛，銷售 18054 輛，同比分別增長 2.9 倍和 3.5 倍，其中純電動汽車產銷分別完成 13121 輛和12085 輛，同比增長 3.8 倍和 6.1 倍，插電式混合動力汽車產銷分別完成 8182 輛和 5969輛，同比分別增長 2 倍和 1.6 倍。

 

根據工信部的相關政策規(guī)定，純電動乘用車補助標準在綜合考慮規(guī)模效應、技術進步等因素后逐年退坡；此外，在 16 年上半年政府加大查騙補力度之后，考慮對于政策進行調整和修改。

 

國家將對補貼政策進行多方面的改善，研究建立動態(tài)調整機制，調整產品結構，提升補貼產品的先進性水平。

 

政府查騙補的力度增大，有助于規(guī)范行業(yè)發(fā)展，提升企業(yè)自主技術研發(fā)和產業(yè)升級的動力；也有助于防止行業(yè)產能過度擴張，完善新能源車行業(yè)發(fā)展的政策和制度環(huán)境。

 

新能源汽車行業(yè)目前和未來 3~5 年仍將處于高速發(fā)展的階段，政策轉型和產業(yè)結構調整都是使得產業(yè)發(fā)展更加健康完善的必經之路。隨著電動汽車技術的不斷升級和產業(yè)集中度的不斷提高，未來行業(yè)仍將經歷較快發(fā)展。

 

通過綜合考慮補貼因素變化、充換電設施數(shù)量、油電價差和電動產品性能等方面的因素，我們建立如圖表 4 的預測：

 

動力電池的需求量和報廢量不僅與新能源車新增產量密切相關，還與不同車型的占比、電池技術路線的轉移趨勢、不同動力電池的使用壽命及不同電動車型的報廢年限等有關。目前行業(yè)內的平均標準如下，可以作為預測動力電池需求量和報廢量的假設條件：

 

不同動力電池的平均質量分別為：插電式乘用車 275kg、插電式商用車 235kg、純電動乘用車 550kg、純電動商用車 1900kg；

 

根據公路部門統(tǒng)計，轎車、輕型車年平均行駛里程為 5 萬 km、中型車為 4 萬 km、重型車為 3 萬 km；在同樣的行駛條件下，純電動乘用車動力電池的使用壽命約為 4-6 年；而純電動商用車日行駛次數(shù)多、行駛里程長、充電較為頻繁，其動力電池的使用壽命約為 2-3 年。

 

目前我國私人乘用車平均報廢年限在 12-15 年，商用車強制報廢年限為 10 年，電動汽車在其壽命周期內至少更換 2次動力電池，而且由于不確定性因素（意外事故、人為原因等），動力電池的壽命周期會不斷變化。

 

據我們的測算，按商用車（按3 年電池壽命假設）和乘用車（5 年）所使用的動力鋰電池報廢量，將在2020年分別達到27Gwh和4.2Gwh，在2023年分別達到84Gwh和17.5Gwh

 

根據測算，從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰及鐵和鋁等金屬所創(chuàng)造的市場規(guī)模將會在 2018 年開始爆發(fā)，達到 52 億元，2020 年達到136億元，2023 年將超過300 億元。

 

這些因為發(fā)展新能源汽車產業(yè)而產生的電池報廢量如果不得到妥善的處置，將會對環(huán)境造成較大的污染；此外，廢棄的鋰離子電池具有顯著的資源性，下文我們將分析鋰離子電池回收的技術可行性和成本經濟性。

 

廢棄動力鋰電池具有顯著的資源性，其中鈷和鋰潛在價值最高

 

組成鋰離子電池的正極、負極、隔膜、電解質等材料中含有大量的有價金屬。不同動力鋰電池正極材料中所含的有價金屬成分不同，其中潛在價值最高的金屬包括鈷、鋰、鎳等。例如，三元電池中鋰的平均含量為 1.9%、鎳 12.1%、鈷 2.3%；此外，銅部分、鋁部分等占比也達到了 13.3%和12.7%，如果能得到合理回收利用，將成為創(chuàng)造收入和降低成本的一個主要來源。

 

鈷是一種銀灰色有光澤的金屬，有延展性和鐵磁性。因具有很好的耐高溫、耐腐蝕、磁性性能，鈷被廣泛用于航空航天、機械制造、電氣電子、化學、陶瓷等工業(yè)領域，是制造高溫合金、硬質合金、陶瓷顏料、催化劑、電池的重要原料之一。

 

鈷資源多伴生于銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和黃鐵礦礦床中，獨立鈷礦物極少，陸地資源儲量較少，海底錳結核是鈷重要的遠景資源。 再生鈷的回收也是鈷資源的重要來源之一。據 USGS 數(shù)據，2015 年全球產出鈷礦 12.38萬金屬噸，剛果（金）產出鈷礦 6.3 萬噸，占比超過 50%，中國僅產出鈷金屬 7700 噸，占比 6.2%。

 

鈷礦擴產項目包括：2016 年剛果（金）的 Etoile Leach SX-EW plant、澳大利亞的 Nova Nickel、美國的 ldaho Cobalt 和 NorthMet,phase 1 等，合計新增產能 7235 噸； 2017 年新增項目較少，僅加拿大 NICO 和贊比亞Cobalt converter slag 等，合計新增產能 2215 噸；2018 年澳大利亞Gladstone Nickel 和剛果（金）Project Minier 的新礦山投產，合計新增產能 9600 噸。

 

鈷礦減產項目包括：嘉能可的 Katanga 和 Mopani 項目、巴西的Votorantim metais 礦山，預計減產金屬量 5200 噸。未來隨著銅鎳價的繼續(xù)低迷，不排除其它大型礦企也會加入減產的陣營。

 

由于 2016 年上半年動力鋰電池市場的快速發(fā)展所帶動的對于鈷的需求提振以及各大礦山減產的預期，鈷價在 2016 年年中出現(xiàn)了拐點 ，預計未來兩年內仍將維持供給緊平衡的態(tài)勢 。從全球市場來看，鈷的需求 42%集中在鋰電池領域，其次是高溫合金（16%）和硬質合金（10%）；從中國市場來看，電池材料占比高達 69%。隨著新能源車下游需求逐步明確，國內動力電池廠商2016 年-2017 年紛紛擴大產能，對于鈷的需求將進一步提升。因此從廢舊電池中回收再利用鈷也越來越具有經濟性。

 

鋰元素作為廣泛用于動力鋰電池中的元素，其用途非常廣泛，且目前市場上碳酸鋰的價格不斷走高， 需求端尤其是新能源汽車驅動的需求擴大以及供給端產能釋放的難度共同作用于碳酸鋰的價格，促使越來越多的企業(yè)開始關注鋰電池回收的經濟效益。
 

鋰資源在自然界中廣泛分布，然而鋰資源的提取工藝行業(yè)壁壘較高，因此供需格局較為穩(wěn)定，近年來的供應端變動主要有：銀河資源復產（Mt Cattlin 礦山）；SQM 成立合營公司開發(fā) 4 萬噸的阿根廷鹽湖Cauchari-Olaroz 項目；ALB 與智利本土企業(yè)加強合作，2020 年有望在智利形成 3 座鋰鹽廠、合計 7 萬噸 LCE 生產規(guī)模。

 

2015 年，鋰電池占全部鋰需求的 50% 以上；根據 SQM 的預測，2016 年到 2025 年鋰需求的復合增速將達到 8%-12% ，其中動力鋰電的鋰需求復合增速將達到18%-24% ，根據該預測，2025 年全球鋰需求將達到 49萬噸（折 LCE ）。

 

Tesla Model 3 的揭幕同時帶來了對于高端氫氧化鋰需求的增加。Tesla設置的目標是在 2020 年達成整車制造 50 萬輛/年、超級電池廠35Gwh/年的既定產能建設目標，假設能夠達成目標的 80%、碳酸鋰單耗為 0.6 噸/kwh，則對應鋰需求 1.68 萬噸（折 LCE）。該現(xiàn)象級事件同時也會對整個產業(yè)的發(fā)展起到推動作用。

 

從三元材料銷量來看，全球市場三元材料銷量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，由2009 年的 1.2 萬噸快速增長至 2015 年的超過 9 萬噸，年均復合增速達到40% 。根據對未來三元材料企業(yè)發(fā)展趨勢的分析， 未來國內三元材料龍頭企業(yè)產能占比仍維持在較高水平，預計未來前十大企業(yè)的產能占比將維持在 80%以上。

 

從三元材料的產能來看，預計2016 年動力三元材料產能將超過 7.1 萬噸/年，2016~2018 年的年復合增長率將達到 56% 。

 

碳酸鋰作為鹽湖和鋰礦提取的直接產品，是其他鋰產品的基礎原料， 氫氧化鋰目前則主要用于 NCA 三元材料和高鎳 NCM 三元材料的生產， 需求都隨著三元材料 需求的增長而增長 。

 

由于氫氧化鋰穩(wěn)定性高，反應過程中不產生一氧化碳干擾物，有助于增大材料的振實密度，相比于碳酸鋰更適合作為三元正極材料合成的基礎鋰鹽。

 

氫氧化鋰為富鋰錳基正極材料的合成必須基礎原料。富鋰錳基正極材料 xLi2MnO3•(1-x)LiMO2 具有高比容量(200~300 mAh/g)，能很好地滿足鋰電池在小型電子產品和電動汽車等領域的使用要求，是最具潛力的下一代動力鋰離子電池正極材料。

 

我國碳酸鋰主要從鋰輝石中提取，采用硫酸法、石灰石焙燒法等，成本較高約為 2.2-3.2 萬元每噸。少數(shù)碳酸鋰來自鹽湖鹵水提取，針對我國鹽湖鎂鋰比較高，鹵水品位差的現(xiàn)狀，采用煅燒法和溶劑萃取法，成本較從礦石中提取低，但依然高于國外鹽湖提鋰成本，且受制于惡劣生產條件產量十分有限。

 

國外比如 Albermarle 公司和 SQM 在美國銀峰鹽湖和智利阿塔卡瑪鹽湖，主要采用蒸發(fā)沉淀法提取碳酸鋰。這種方法成本最低，在 1.2-1.9萬元每噸，是目前碳酸鋰生產的主流方法。

 

金屬進行回收再利用的節(jié)能率在 70%~90% 之間，如果使用電池回收原材料生產電池，在節(jié)能減排方面具有絕對優(yōu)勢。考慮鋰離子電池回收的經濟性問題，需要站在電池的全生命周期考慮。電池原材料以有色金屬為主，我國有色金屬工業(yè)的能源消耗水平與國際先進水平存在明顯的差距，能源消耗主要集中在礦山、冶煉和加工三大領域。但有色金屬回收過程的能源消耗遠小于原生金屬。

 

廢棄動力電池威脅環(huán)境和人類健康， 影響社會可持續(xù)發(fā)展

 

廢舊動力電池對環(huán)境和人類健康的潛在威脅 。現(xiàn)有的廢舊電池處理方式主要有固化深埋、存放于廢礦井和資源化回收，但目前我國電池資源化回收的能力有限，大部分廢舊電池沒有得到有效的處置，將會給自然環(huán)境和人類健康帶來潛在的威脅。

 

雖然動力電池中不包含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但也會帶來環(huán)境污染。例如其電極材料一旦進入到環(huán)境中，電池正極的金屬離子、負極的碳粉塵、電解質中的強堿和重金屬離子，可能造成重環(huán)境污染等，包括提升土壤的 PH 值，處理不當則可能產生有毒氣體。

 

此外，動力電池中含有的金屬和電解液會危害人體健康，例如鈷元素可能會引起人們腸道紊亂、耳聾、心肌缺血等癥狀。

 

動力電池回收問題影響到了社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。電動汽車有應對環(huán)境污染和能源短缺的優(yōu)勢，如果動力電池在其報廢之后不能得到有效回收，會造成環(huán)境污染和資源浪費，有違發(fā)展電動汽車的初衷。對企業(yè)來說，動力電池的回收蘊藏著巨大的商機，經過回收處理，可以為電池生產商節(jié)約原材料成本。此外，動力電池回收還關系到政府建設低碳經濟和環(huán)境友好型社會。

 

 

目前以小作坊回收渠道為主，隨規(guī)模擴大必將走向規(guī)范化

 

動力電池的生命周期包括生產、使用、報廢、分解以及再利用。動力電池在其報廢后除了化學活性下降之外，電池內部的化學成分并沒有發(fā)生改變，只是其充放電性能不能滿足車輛的動力需求，但是可以運用到比汽車電能要求更低的地方。動力電池的梯次利用因此也成為目前業(yè)內探討較多的回收利用方式之一，即將用于汽車的電池在淘汰后利用在儲能或者相關的供電基站以及路燈、低速電動車身上，最后再進入回收體系，但這種商業(yè)模式還面臨著是否能夠盈利的考量，涉及到渠道和技術的問題。

 

如上所述，動力鋰電池的回收利用可以分為兩個循環(huán)過程：（1 ）梯次利用：主要針對電池容量降低使得電池無法使電動車正常運行，但是電池本身沒有報廢，仍可以在別的途徑繼續(xù)使用，例如用于電力儲能； （2 ）拆解回收：主要針對電池容量損耗嚴重，使得電池無法繼續(xù)使用，只有將電池進行資源化處理，回收有利用價值的再生資源。

 

動力鋰電池的回收渠道目前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。目前我國動力電池回收市場的廢舊動力電池大多流入了缺乏資質的翻新小作坊，這些公司工藝設備落后，但如果交由依法注冊納稅的正規(guī)企業(yè)，取得資質并按照國家標準排放，勢必會造成價格上競爭力的缺失，因此如何更進一步地完善政策來保障電池回收產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是非常必要的。

 

回收小作坊：回收成本低廉，可以抬高回收價格，高價回收是他們最大的競爭優(yōu)勢。但是這些小作坊在經過回收后，僅對廢舊動力電池進行簡單修復并重新包裝后就流回市場，擾亂了動力電池市場的正常秩序。此外，由于這些小作坊不具備相關資質，容易產生安全隱患及環(huán)保問題。

 

專業(yè)回收公司：專業(yè)回收公司是國家批準專門回收處理廢舊動力電池的專業(yè)企業(yè)，綜合實力雄厚、技術設備先進、工藝規(guī)范，既能最大化回收可用資源，又能夠降低對環(huán)境的影響。目前，我國專門動力電池的回收公司包括深圳格林美、邦浦循環(huán)科技、超威集團和芳源環(huán)保等。目前來看雖然進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。

 

政府回收中心：地方各政府依照國家相關法律，設置的國家回收中心，有利于科學規(guī)范地管理電池回收市場、完善回收網絡、合理布局回收網絡和回收市場，提高正規(guī)渠道的回收量。目前我國還沒有動力電池的政府回收中心，但未來可以根據我國現(xiàn)實情況，有選擇進行發(fā)展。

 

發(fā)達國家電池回收產業(yè)以市場調節(jié)為主 、政府約束為輔

 

德國： 政府立法回收，生產者承擔主要責任，設立基金完善回收體系市場化建設。

 

歐盟廢棄物框架指令（2008/98/EC ）和電池回收指令（2006/66/EC）是德國電池回收法規(guī)的立法依據。回收法規(guī)要求電池產業(yè)鏈上的生產商、銷售商、回收商和消費者均負有對應的回收責任和義務，比如電池生產商必須在政府登記，承擔主要回收責任，銷售商要配合電池生產商的電池回收工作，而終端消費者需要將廢舊電池交回指定的回收網絡。

 

此外，德國利用基金和押金機制建立了廢舊電池回收體系，實現(xiàn)了良好的效果，該回收體系由電池制造商和電子電器制造商協(xié)會聯(lián)合成立的 GRS 基金負責運轉，是歐洲最大的鋰離子電池回收組織，該組織從 2010 年開始回收工業(yè)用電池，未來也會將電動汽車動力電池納入該體系回收，積極的開展動力電池的回收利用工作

 

2015 年，博世集團、寶馬和瓦滕福公司就 動力電池再利用展開合作項目，該項目利用寶馬 ActiveE 和 i3 純電動汽車退役的電池建造2MW/2MWh 的大型光伏電站儲能系統(tǒng)。該儲能系統(tǒng)由瓦滕福公司負責運行和維護，項目將建在德國柏林，預期將于 2015 年年末投入使用。

 

日本： 生產方式逐步轉變?yōu)?ldquo;循環(huán)再利用”模式，企業(yè)作為先鋒參與到電池回收中。

 

1994 年，日本的電池生產商開始實施回收電池計劃，在每位參與者都自愿努力的基礎上，利用零售商、汽車經銷商或者加油站的服務網絡向消費者回收廢舊電池，回收路線與銷售路線相反。

 

2000 年起， 政府規(guī)定生產商應對鎳氫和鋰電池的回收負責，并基于資源回收面向產品的設計；電池回收后運回電池生產企業(yè)處理，政府給予生產企業(yè)相應的補助，提高企業(yè)回收的積極性。

 

此外，日本很多企業(yè)也參與到電池回收活動中。日產公司與住友商事合作成立了 4R Energy 公司，致力于電動汽車鋰電池的回收利用；本田公司正在研究提取電池內可回收貴金屬的技術，同時與其他金屬廠商合作以推進資源的循環(huán)利用；三洋公司研究制定了回收電池的路線，積極開展了可充電電池的回收再利用工作。

 

日本主要的通信公司還聯(lián)合成立了鋰電池自主回收促進會，聲明其有責任推動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： 市場調節(jié)為主，政府通過制定環(huán)境保護標準對其進行約束管理，輔助執(zhí)行廢舊動力電池的回收。

 

美國市場上相繼成立了美國可充電電池回收公司（RBRC ）和 美國便攜式可充電電池協(xié)會（PRBA ），不斷向公眾進行宣傳教育，提高公眾的環(huán)保意識，引導公眾配合廢舊電池的回收，從而保護自然環(huán)境。

 

RBRC 是一個非盈利性的公共服務組織，主要是促進鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池以及小型密封鉛電池等可充電電池的循環(huán)利用，PRBA是由相關電池企業(yè)組成的非盈利電池協(xié)會，其主要目標是制定回收計劃和措施，促進工業(yè)用電池的循環(huán)利用。

 

RBRC 提供三個方案來收集、運送及重新利用廢舊可充電池。包括（1）零售回收方案；（2）社區(qū)回收方案；（3）公司企業(yè)和公共部門回收方案。

 

便攜式可充電電池協(xié)會（PBRC）主要涉及了三個方面內容：（1）美國 DOT 關于鋰離子電池、鋰金屬電池的相關規(guī)定以及運輸途中的相關規(guī)定；（2）CPSC 對于筆記本電池、手機電池的召回；（3）電池主要法律法規(guī)。

 

在學術界，加州大學戴維斯分校的混合電動汽車研究中心在 2010 年也開展了動力鋰電池的二次利用和價值分析等方面的研究，研究內容包括 4～5 個電池二次利用領域對電池性能的具體要求、用于家庭儲能系統(tǒng)(HESA)的產品研發(fā)，以及評價電池整體價值(電動汽車和二次利用領域的價值之和)的方法體系。

 

我國明確采用生產者責任延伸制度，隨政策不斷完善，產業(yè)正逐步走向規(guī)范化

 

目前我國現(xiàn)狀：動力電池回收處理技術發(fā)展較為成熟，但管理相對落后，阻礙了動力電池回收產業(yè)的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：

 

（1）回收網絡不健全。回收網絡主要由中小回收公司組成，難以得到有效回收；

 

（2）回收企業(yè)規(guī)模較小，工藝水平不健全，較難保證資源回收效率；

 

（3）存在沒有經營許可的企業(yè)非法從事廢舊動力電池回收，帶來安全和環(huán)保隱患。

 

隨著新能源汽車產銷量持續(xù)增長，電動車動力電池的回收利用問題也會越來越突出，國家和地方政府相繼出臺政策 ，加快建設良性產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的進程 。

 

2012 年 7 月，《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出要“制定動力電池回收利用管理辦法，建立動力電池梯級利用和回收管理體系，引導動力電池生產企業(yè)加強對廢舊電池的回收利用，鼓勵發(fā)展專業(yè)化的電池回收利用企業(yè)”。

 

2014 年 7 月，《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》提出要研究制定動力電池回收利用政策，探索利用基金、押金、強制回收等方式促進廢舊動力電池回收，建立健全廢舊動力電池循環(huán)利用體系。

 

2015 年 3 月 ，《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》規(guī)定， 系統(tǒng)企業(yè)應會同汽車整車企業(yè)研究制定可操作的廢舊動力蓄電池回收處理、再利用的方案。

 

2016 年 1 月工信部、發(fā)改委、環(huán)保部、商務部、質檢總局 5 部委聯(lián)合下發(fā)《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015 年版)》明確建立動力電池編碼制度，建立可追溯體系。明確采用生產者責任延伸制度，電動汽車生產企業(yè)承擔電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，動力蓄電池生產企業(yè)承擔電動汽車生產企業(yè)售后服務體系之外的廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，梯級利用電池生產企業(yè)承擔梯級利用電池回收利用的主要責任，報廢汽車回收拆解企業(yè)應負責回收報廢汽車上的動力蓄電池。在激勵措施上，國家將在現(xiàn)有資金渠道內對梯級利用企業(yè)和再生利用企業(yè)的技術研發(fā)、設備進口等方面給予支持。在技術研發(fā)方面，國家支持動力蓄電池相關回收利用技術和裝備的研發(fā)。

 

2016 年 2 月，工信部出臺《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》和《新能源汽車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》，明確廢舊電池回收責任主體，加強行業(yè)管理與回收監(jiān)管。

 

2016 年2 月，《廢電池污染防治技術政策》征求意見稿對外發(fā)布。新政策中與鋰電池有關的亮點主要有：1）廢電池涵蓋的范圍納入了新興的鋰電池、太陽能電池和燃料電池，并且對電池的資源再生工廠的態(tài)度從審慎保守變?yōu)槌珜Ш痛龠M；2）明確了鋰離子電池再生處理企業(yè)必需具備危險廢物經營許可證后方可運行，相關環(huán)保企業(yè)將在資質上更加具有優(yōu)勢；3）鼓勵研發(fā)鋰原電池、動力電池、儲能電池等逆向拆解成套設備，鋰離子電池的隔膜、金屬產品和電極材料再生處理裝備等新技術。

 

除國家政策層面鼓勵支持外， 我國不少地方政府也在積極探索動力鋰電池的回收再利用的具體實施方式 ：

 

上海：2014 年上海市發(fā)布《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》，要求車企回收動力電池，政府給予 1000 元/套的獎勵。車企回收動力電池政府將補助 1000 元/套；

 

廣州：2014 年 11 月《廣州市人民政府辦公廳關于印發(fā)廣州市新能源汽車推廣應用管理暫行辦法的通知》，提出在本市建立車用動力電池回收渠道，按照相關要求對動力電池進行回收處理。

 

北京：2016 年 1 月 27 日，以“合作創(chuàng)新、共謀發(fā)展”為主題的《汽車有形市場未來發(fā)展趨勢論壇》在北京召開。北京市科委雙新處處長許心超在論壇上表示：對于中央提出的 關于新能源汽車不限行、不限購、不繳稅的“3 不政策”，北京市均已落實；與此同時，北京動力電池回收問題可通過“3 個環(huán)節(jié)”有效解決。（1）車企是動力電池回收的第一責任主體。（2）退役的動力電池還可以梯次利用。（3）技術的革新使得廢舊電池回收處理后利用率能達到 99%，且對環(huán)境無害。

 

深圳：2015 年深圳發(fā)布《深圳市人民政府關于印發(fā)深圳市新能源汽車推廣應用若干政策措施的通知》，內容顯示要求制定動力電池回收利用政策，由整車制造企業(yè)負責新能源汽車動力電池強制回收，并由整車制造企業(yè)按照每千瓦時 20 元專項計提動力電池回收處理資金，地方財政按照經審計的計提資金額給予不超過 50%比例的補貼，建立健全廢舊動力電池循環(huán)利用體系。

 

2016 年 9 月，深圳市發(fā)改委聯(lián)合市財委發(fā)布《深圳市 2016 年新能源汽車推廣應用財政支持政策》的通知。在動力電池回收方面，“新規(guī)”要求新能源汽車生產企業(yè)應負責回收利用，對按要求計提了動力電池回收處理資金的，按經審計確定的金額 50%對企業(yè)給予補貼，補貼資金應專項用于動力電池回收。

 

商業(yè)模式比較 ：構建經濟激勵下的生產者回收體系

 

從歐美發(fā)達國家的電池回收經驗可以看出，在建立廢舊電池的回收體系時，動力電池生產商承擔電池回收的主要責任。當動力電池配套電動車一起銷售給運營商、集團客戶或者個人客戶等消費者，消費者擁有動力電池的所有權，也有義務交回報廢的動力電池。該模式下的回收網絡由動力電池生產商利用電動汽車生產商的銷售服務網絡改建，而且電動汽車生產商有責任配合對其產品中所使用的動力電池進行回收。

 

生產商在產品全生命周期中最具控制力，占有多種資源，負責產品的設計架構。可以說生產商掌握著產品的全部信息，決定了產品對環(huán)境的影響程度。

 

回收流程為動力電池生產商利用電動汽車生產商的銷售網絡，以逆向物流的方式回收廢舊電池。消費者將報廢的電池交回附近的電動汽車銷售服務網點，依據電池生產商和電動汽車生產商的合作協(xié)議，電動汽車生產商以協(xié)議價格轉運給電池生產企業(yè)，由其進行專業(yè)化的回收處理，電池生產商可以繼續(xù)利用回收的金屬材料。

 

另外，報廢汽車拆解企業(yè)在回收廢棄電動汽車時，也需要將拆解的廢舊動力電池直接銷售給動力電池生產商。

 

在回收形式上，實施“以舊換新”的制度促使更多的消費者交回廢舊電池，保證動力電池的回收量。在消費者更換新電池時，舊電池可以抵扣新電池的部分價格。報廢汽車拆解企業(yè)在回收帶有動力電池的電動汽車時，應給予消費者一定的現(xiàn)金補償，之后將廢舊動力電池銷售給動力電池生產商。

 

行業(yè)聯(lián)盟回收動力電池模式是指由行業(yè)內的動力電池生產商、電動汽車生產商或電池租賃公司組成，并共同出資設立專門的回收組織，負責動力電池的回收。這種方式可以避免由于電池生產商單個企業(yè)實力有限導致的回收電池數(shù)量不夠、資金有限和回收渠道少的問題。

 

該模式的主要特點是在行業(yè)內成立統(tǒng)一回收組織，影響力強、覆蓋廣泛，獨立運營；且回收網絡龐大，易于消費者交回電池。回收利用所得的收益用于回收網絡的建設和運營。

 

第三方回收模式 ：需要獨自構建回收網絡和相關物流體系，負責回收委托企業(yè)售后市場生產的廢舊動力電池，之后運回回收處理中心，進行專業(yè)化的回收處理。在電動汽車最終報廢進入汽車拆解企業(yè)后，汽車拆解企業(yè)可以將廢舊動力電池銷售給第三方企業(yè)。

 

回收模式的建立，需要投入大量的資金進行回收設備、回收網絡及人力資源的建設；成本也是其中的重要影響因素之一。在生產者責任延伸制的體系下，不同動力電池回收模式適用于不同類型的企業(yè)。

 

對于大型動力電池生產商，其產品種類繁多、產銷量較大，有較強的技術、經濟實力自己回收電池；對于中小型企業(yè)，產品種類、產銷量都較少，自己回收需要大量的投資，會影響企業(yè)核心業(yè)務的發(fā)展，所以可以選擇和其他組織合作回收。

 

比較而言，行業(yè)聯(lián)盟回收成本經濟性最佳，但因為需要行業(yè)中各企業(yè)協(xié)同合作，目前在法律法規(guī)還沒有很完善的情況下，可操作性較小。綜合成本方面，動力電池生產商直接回收的模式成本較低，而第三方回收模式成本較高。

 

 

鋰離子電池回收技術概況

 

廢舊鋰離子電池的資源化技術，是將廢舊鋰離子電池中有價值的成分，依據其各自的物理、化學性質，將其分離。一般而言，整個回收工藝分為 4個部分：（1）預處理部分；（2）電極材料修復；（3）有價金屬的浸出；（4）化學純化。

 

在回收過程中，按照不同的提取工藝分類，可將鋰離子電池的回收技術分為 3 大類：（1）干法回收技術；（2）濕法回收技術；（3）生物回收技術。

 

干法回收主要包括機械分選法和高溫熱解法（或稱高溫冶金法）。干法回收工藝流程較短，回收的針對性不強，是實現(xiàn)金屬分離回收的初步階段。主要是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)材料或有價金屬的回收方法，主要是通過物理分選法和高溫熱解法，對電池破碎進行粗篩分類，或高溫分解除去有機物以便于進一步的元素回收。

 

濕法回收技術工藝比較復雜，但各有價金屬的回收率較高 ，是目前主要處理廢舊鎳氫電池和鋰離子電池的技術 。濕法回收技術是以各種酸堿性溶液為轉移媒介，將金屬離子從電極材料中轉移到浸出液中，再通過離子交換、沉淀、吸附等手段，將金屬離子以鹽、氧化物等形式從溶液中提取出來。

 

生物回收技術具有成本低、污染小、可重復利用的特點，是未來鋰離子電池回收技術發(fā)展的理想方向。生物回收技術主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，得到含有效金屬的溶液，實現(xiàn)目標組分與雜質組分分離，最終回收鋰等有價金屬。目前，關于生物回收技術的研究剛剛起步，之后將逐步解決高效菌種的培養(yǎng)、周期長的問題以及對于浸出條件的控制問題。

 

從回收工藝的次序來看，第一步：預處理過程，其目的是初步分離回收舊鋰離子電池中的有價部分，高效選擇性地富集電極材料等高附加值部分，以便于后續(xù)回收過程順利進行。預處理過程一般結合了破碎、研磨、篩選和物理分離法。主要的幾種預處理方法包括：（1）預放電；（2）機械分離；（3）熱處理；（4）堿液溶解；（5）溶劑溶解；（6）手工拆解等。

 

第二步：材料分離。預處理階段富集得到了正極和負極的混合電極材料，為了從中分離回收 Co 、Li  等有價金屬，需要對混合電極材料進行選擇性提取。材料分離的過程也可以按照干法回收、濕法回收和生物回收的分類技術分為：（1）無機酸浸出；（2）生物浸出；（3）機械化學浸出。

 

第三步：化學純化。其目的在于對浸出過程得到的溶液中的各種高附加值金屬進行分離和提純并回收。浸出液中含有 Ni、Co、Mn、Fe、Li、Al 和Cu 等多種元素，其中 Ni、Co、Mn、Li 為主要回收的金屬元素。通過調節(jié)pH 將 Al 和 Fe 選擇性沉淀出后，再對浸出液中的 Ni、Co、Mn 和 Li 等元素進行下一步的處理回收。常用的回收方法有化學沉淀法、鹽析法、離子交換法、萃取法和電沉積法。

 

國內外企業(yè)動力電池回收的技術路線和趨勢 ：濕法工藝和高溫熱解為主流

 

比較國外主流電池回收公司的廢舊動力電池回收工藝可以發(fā)現(xiàn)，目前主流鋰電池回收工藝以濕法工藝和高溫熱解為主，且很大一部分已經投入了工業(yè)生產階段。

 

 

從 2015 年以來，隨著新能源汽車行業(yè)的爆發(fā)，以及電池材料的趨勢性變化（向著高鎳三元材料的方向發(fā)展），鈷、鎳及碳酸鋰/氫氧化鋰的價格將受到一定幅度的提振。這使得回收廢舊鋰離子電池的經濟性得到進一步重視。

 

我國私家車年平均行駛里程約為 1.6 萬公里，保守估計私家車的使用條件下，純電動/插電式汽車的動力電池組使用壽命為 4~6 年左右；而對于公交車、出租車等車型，由于其日均行駛里程長，充電較為頻繁，其動力電池組的壽命為 2~3 年。

 

不同類型動力電池金屬含量各不相同，根據我們對各類電動汽車占比以及單車鋰電容量的預測，對于我國未來動力鋰離子電池的報廢量進行了預測。預計到 2018 年，我國新增報廢的動力電池將達到 11.8Gwh，對應可回收利用的金屬為：鎳 1.8 萬噸、鈷 0.3 萬噸、錳 1.12 萬噸、鋰 0.34 萬噸；預計到 2023 年，新增報廢的動力電池將達到 101Gwh，對應可回收利用的金屬為：鎳 11.9 萬噸、鈷 2.3 萬噸、錳 7.1 萬噸、鋰 2 萬噸。

 

我們預計，除金屬鈷外，其他幾種金屬價格在未來幾年都將有不同程度的下降，據此推算，到 2018 年，可回收的有價金屬的市場規(guī)模將達到鎳 14億元、鈷 8.7 億元、鋰 26 億元；到 2023 年，可回收的有價金屬的市場價值可以達到鎳 84 億元、鈷 73 億元、錳 8.5 億元、鋰 146 億元。

 

通過建立經濟性評估模型針對動力電池回收過程中投入成本和回收材料產出的收益，可以以以下數(shù)學模型進行表示：

 

B pro = C total - C depreciation - C use - C tax

 

B pro 表示廢舊動力電池回收的利潤；C total 表示廢舊動力電池回收的總收益；C depreciation 表示廢舊動力電池設備的折舊成本；C use 表示廢舊動力電池回收過程的使用成本；C tax 表示廢舊動力電池回收企業(yè)的稅收。

 

廢舊動力電池回收和再資源化過程的使用成本主要包括以下幾項（1）原材料成本；（2）輔助材料成本；（3）燃料動力成本；（4）設備維護成本；（5）環(huán)境處理成本；（6）人工成本。

 

從毛利率 、可行性和可持續(xù)性三方面看， 我們認為：電池廠商直接回收利用形成閉環(huán)的模式以及第三方專業(yè)拆解機 構向電池廠商 購買廢舊電池的模式是目前主流的動力鋰電回收模式，且在鋰電綜合回收的情況下具有較好的經濟性。

 

假設：（1）目前的金屬價格（鈷 21.5 萬元/噸、鎳 7.77 萬元/噸、錳1.1 萬元/噸、鋰 70 萬元/噸、鋁 1.26 萬元/噸、鐵 0.2 萬元/噸）且不考慮其他回收產生的收益；（2）考慮各類動力電池的使用占比（磷酸鐵鋰 70%、錳酸鋰 7%、三元 23%）綜合回收鋰離子電池；（3）除原材料之外其他成本相同

 

結論及分析：第三方專業(yè)機構從小作坊收購廢舊鋰電池并進行拆解加工的毛利率最高，達到 60%；其次是行業(yè)聯(lián)盟回收加工的形式，毛利率達到 45%。但這兩種方式中，前者（第三方：購于小作坊）存在安全和環(huán)保性問題，且目前小作坊尚未認識到鋰電回收產業(yè)的巨大價值，收購價格較低，因此這種方式不具有可持續(xù)性；后者（行業(yè)聯(lián)盟）目前由于相關管理條例和法律環(huán)境不完善，可行性仍然較低，但未來將是趨勢之一。；其他三種方式可行性和可持續(xù)性都較好，但其中電池生產商直接回收利用和第三方專業(yè)拆解機構向生產商購買廢舊電池的模式毛利率較高，因此我們認為這兩種方式將構成目前主流的回收模式。

 

三元電池材料的回收價值較其他動力電池更高，如單獨考慮回收三元動力電池的情況，則 電池廠商 回收利用模式和向 電池廠商 購買廢舊電池的第三方拆解模式皆具備 優(yōu)質 的 投資價值 （2016 年測算到 毛利率分別達到55% 和48%)

 

我們認為，動力鋰電回收產業(yè)將在未來 5 年內逐步 實現(xiàn) 規(guī)范化 、規(guī)模化，行業(yè)聯(lián)盟的回收模式 有望在產業(yè)發(fā)展中后期形成，由于其規(guī)模效應，將擁有較高的毛利率。此外，原有的生產者回收利用模式和向生產者購買廢舊電池的第三方拆解模式仍具備較強經濟性。