行業觀察 | 電池級碳酸鋰價格暴漲,回收動力電池到底賺不賺錢?

近期,電池級碳酸鋰的市場價格暴漲,報價已高達43萬元/噸,而在去年年初,這個數字僅為5.3萬元/噸。

原材料的價格暴漲讓很多人嗅到了商機,不少從事電池回收的企業甚至開始大量囤貨,以防後續價格持續上揚。這也讓一直不溫不火的動力電池回收產業進入了大眾和資本的視線。

同時,今年2月11日,工信部、國家發展和改革委員會、科學技術部等八個部門近日印發《關於加快推動工業資源綜合利用的實施方案》,其中提出完善廢舊動力電池回收利用體系,推進廢舊動力電池在備電、充換電等領域安全梯次應用。

其實在去年8月,工信部、科技部、生態環境部、商務部、市場監管總局就聯合印發了《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》提出鼓勵梯次利用企業與新能源汽車生產、動力蓄電池生產及報廢機動車回收拆解等企業協議合作,加強信息共享,利用已有回收渠道,高效回收廢舊動力蓄電池用於梯次利用。

如果再將時間線拉長,就能看到近年來與動力電池回收相關的政策文件可謂一條接一條,從公式白名單企業到明確回收責任主體再到出台指導管理辦法,幾乎每年都會有新的政策和各種針對動力電池回收的提案、建議出現。

這些政策文件的目的自然是為了規範動力電池回收市場、加快產業秩序的建立,但同時也從側面說明,目前動力電池回收市場的規範程度和完善程度並不高。

這種情況是顯而易見的,畢竟動力電池的回收是伴隨着新能源汽車產業發展而發展的一個新興市場。即便我國從2014年開始大力發展新能源汽車開始,就考慮到了動力電池回收問題,但當時動力電池才剛剛被用在電動汽車上,沒有退役的電池讓回收政策停留在了紙面上。

所以準確的說,我國動力電池回收市場是近兩年才開始真正出現的。

根據相關數據顯示,截至2021年底,全國新能源汽車保有量達784萬輛,占汽車總量的2.60%,與上年相比增長59.25%,且仍在保持高速增長。這勢必會對動力電池回收產業帶來增量。

退役的動力電池無論如何都不能變成「垃圾」,這對相關從業者而言,絕對是個邏輯清晰、目標明確的賺錢機會。

但事實真的如此嗎?

梯次利用和拆解回收

我們需要了解一下目前動力電池回收利用的兩種主要途徑:梯次利用和拆解回收。

新能源汽車動力電池退役后,一般仍有80%的剩餘容量,可降級用於其他場景,實現余能最大化利用。經過幾年的探索和發展,目前我國退役動力電池梯次利用已經應用在了電力儲能系統、通信基站備用電源、低速電動車以及智能路燈等領域。

例如2020年7月,上汽通用五菱的寶駿基地兆瓦級大型光伏風能一體化梯次利用儲能電站就投入了使用。

而目前的動力電池梯次利用一般會選擇磷酸鐵鋰電池,這是基於經濟性和安全性的考量。

磷酸鐵鋰電池中的貴金屬含量並不多,在拆解回收中無法產生太高的經濟價值和資源規模化效益;同時三元鋰電池在電池容量衰減后安全性大大降低,且其自燃溫度要比磷酸鐵鋰電池低得多,這就使得利用退役三元鋰電池進行梯次利用是不明智的。

磷酸鐵鋰電池的梯次利用一般包括電池組拆解獲得單體、篩選檢測、配對重組、系統集成等步驟,其中余能檢測和配對重組是梯次利用工藝流程中較為關鍵的環節,也是比較有技術含量的一環

由於動力電池電芯種類多,在退役后單隻電芯參數個性化很強,剩餘效能也有區別。目前,相關部門已經發佈了《車用動力電池回收利用余能檢測》國家標準,規範了退役動力電池的檢測流程與方法。通過余能檢測,企業可將使用情況(主要指充放電情況)類似、可以重組的電芯篩選出來,進行後續加工。

在配對重組環節,廠家需要利用電池均衡技術來解決多個電芯的一致性問題。目前這幾乎是一個世界難題,需要工程技術人員考慮不同電芯的充放電電壓和充放電效率,並制定最優的解決方案,避免電池出現熱失控等不良狀態。

而系統集成環節需要引入新的BMS系統,使電池管理系統能夠更好地應用這個「新」電池組的效能,並結合壽命預測技術保證其可以長時間穩定工作。最後通過封裝、打包,應用在具體的客戶端。

除了梯次利用,動力電池最終歸宿的是拆解回收。

拆解回收就是將退役動力電池進行拆解、破碎、提煉,進而得到貴金屬化合物(主要是鎳、鈷、錳、鋰化合物),再將這些化合物出售,以此獲取利潤。目前市場上較為常見的回收工藝主要是干法回收和濕法回收兩種。

干法回收是指不藉助溶液等媒介,而實現材料或有價金屬的直接回收。干法回收中最常用的技術手段是高溫熱解法,即採用高溫焚燒分解去除黏結劑,實現材料分離,而且經過高溫焚燒,電池中的金屬及其化合物會氧化、還原、分解、蒸汽揮發,然後通過冷凝將其收集。

利用高溫熱解發回收動力電池原理簡單、應用廣泛,且能夠回收如汞、鋅等多種重金屬。但是高溫熱解法能量消耗大、回收效率低,而且有二次污染和安全性的問題。例如電解液中的 LiPF6遇水易發生水解,產生有毒氣體;有機溶劑則因為較低的閃點,在回收過程中可能發生燃燒和爆炸。

濕法回收則是對廢舊電池進行破碎分選-溶解浸出-分離回收的處理過程,包括濕法冶金、化學萃取及離子交換等流程。採用濕法冶煉回收,首先應該對已失活的廢舊電池進行粉碎與研磨,以實現均質化,然後物理分選粉碎后的產物,以達到濕法回收的要求。

濕法回收應用較為廣泛,回收退役動力電池時能夠較大程度的回收稀有金屬和其他金屬,回收率和純度較高,且設備投資成本較低。但這種方法往往會因工藝過程較長而造成整體成本的上升,且化學試劑的持續使用會造成環境污染,如在回收過程中無機酸會產生有害氣體,使用的萃取劑對土壤和水也有影響。

此外市場上還出現了一些新的動力電池回收方法,例如動力電池回收企業賽德美就是通過精細機械拆分得到電池零部件后,再將其進行修復,最終形成可復用的外殼、電解液、隔膜、銅箔、鋁箔、正極粉、負極粉等。這種方法沒有生成金屬化合物原料,而是將合格的電池零部件直接供給到電池生產製造環節。同時這種方法也能較好地控制化學污染。

還有生物回收技術,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並選擇性地溶解出來,實現目標組分與雜質組分分離,最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。但是目前這種技術還處於初期發展階段,存在很多不確定性。

體量不足和技術困境

目前影響動力電池回收產業的最大原因之一,很可能是市場體量不足。

我國從2015年開始大力發展新能源汽車,按照動力電池平均5-8年的使用壽命來計算,2020年我國已經迎來了動力電池第一批退役潮。據央視財經頻道報道,2020年我國動力電池累計退役總量達到了約20萬噸,而到2025年這一數字將升至約近百萬萬噸。

數十萬噸的體量看着比較嚇人,但其實並不高。

以生活垃圾為例,我國2020年生活垃圾產生量在3.6億噸左右,相比比數十萬噸的退役動力電池,億噸級別的體量才較好地支撐了垃圾回收產業的發展,滋養了包括回收裝備製造、集中處置、轉運、焚燒發電、有害物處理等多個環節的公司。

事實上,我國工信部在2018年9月公布的第一批符合《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件》企業名單中的五家企業:華友新材料、豪鵬科技、格林美、邦普循環、光華科技,他們的退役動力電池處理能力總和就已經超過了60萬噸。

某電池回收企業高管告訴36氪記者:「現在動力電池回收產業體量還是不足,產業鏈也不完善,而且這種情況是無法利用資本『催熟』的,有的投資者希望馬上看到一個千億級甚至萬億級的市場,這是不現實的。」

但在退役動力電池體量不足的情況下,回收企業的資產投入卻是巨大的。

以退役動力電池梯次利來說,不同車型的動力電池包設計多樣,拆卸成本很高,電池拆解下來后,還需要經過余能檢測、電池模組重新分組、系統集成、電池管理和運輸等環節才能真正被使用。

在整個流程中,企業的需要進行大量的技術投入和設備投入,由於產業鏈還不成熟,在余能檢測、重組集成等環節可應用的自動化、智能化設備比較少,從現有的資料來看企業不得不依靠人工來完成相關作業任務。

同時為保證電池的一致性,企業必須引入電池均衡技術,但這種技術的研發難度也很大,市場上的電池均衡器的研發進展非常緩慢,特別是高效的轉移式實時電池均衡技術,掌握這項技術的研發機構和企業非常少。

而且在實際的梯次利用過程中,即使一致性極佳的電池裝配在一起,幾十個充放電循環后仍然會發生不同程度的差異,並且這種差異會隨着使用時間的延長逐漸加重,電池組的一致性會越來越差。

除了生產端的技術困難,在應用端,梯次利用也在面臨市場萎縮的威脅。

2018年,寧德時代副董事長兼首席戰略官黃世霖在一個行業論壇上表示:「我們把到了生命末端的電池拿來反覆地充放電,然後再把它解剖開,看看在物理層面有什麼變化。目前,梯次應用電池基礎數據的積累還遠遠不夠,在生命末端到底會發生什麼,這件事情其實是個問號,弄明白至少還需要幾年的時間。」

也就是說,動力電池的梯次利用很可能會在安全上存在隱患,而要解決這個隱患,企業可能要付出更高的成本。

2021年6月22日,國家能源局組織起草的《新型儲能項目管理規範(暫行)(徵求意見稿)》就提出,在電池一致性管理技術取得關鍵突破、動力電池性能監測與評價體系健全前,原則上不得新建大型動力電池梯次利用儲能項目。已建成投運的動力電池梯次利用儲能項目應定期評估電池性能,加強監測、強化監管。

這意味着利用退役動力電池才建設大型儲能設施的「大項目」可能被暫停了,但諸如通信基站、低速電動車等「小項目」是否有相應的需求體量,並能覆蓋企業的生產成本,目前還有待判斷。

其實,從華為以及很多電池廠商近期在大型儲能項目上的動作也可以看到市場風向。相較於退役的磷酸鐵鋰電池這種「二手貨」,如今企業新建儲能項目時更傾向於使用全新的三元鋰電池作為儲能主體,大廠技術的加持也會讓儲能項目本身的安全性更高。

而在拆解回收方面,雖然自動化設備得到了一定的發展,但廠家的設備成本和其他固定資產投入同樣較高。《電動汽車觀察家》就曾發文寫到:一個擁有一定自動化能力的、符合環保政策的動力電池回收企業,固定資產投入基本在1000萬元以上。

某電池回收企業進行相關設備的調試與安裝

某業內人士表示,以去年平均的動力電池回收價格和原料價格來計算,算上設備折舊費用、環境處理費用、人工費用、能源耗材費用等,每噸三元鋰電池的回收成本在2萬元左右。如果以NCM523型三元鋰電池為例,其每噸可提煉出約71kg的鋰、300kg的鎳、122kg的鈷以及170kg的錳(均為化合物),如果講這些貴金屬化合物銷售,產生的收益基本在4萬元左右。

每噸2萬元左右的利潤從廢品回收的角度來說並不低,但目前我國退役的數十萬噸動力電池中大多數是磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池佔比非常小。有機構預測,我國到2023年以後,三元鋰電池退役量才會出現明顯增長。

這就讓現階段的動力電池回收產業非常尷尬,有拆解回收價值的三元鋰電池還沒到大規模退役年限,已經退役的磷酸鐵鋰電池中主要成分磷酸鐵含量在95%左右,基本不具備拆解價值,去做拆解回收是要賠錢的。

人大代表、天能集團董事長張天任就曾指出,一家普通的回收企業從一噸磷酸鐵鋰廢電池中提取出來的材料價值為8110元,但回收成本卻高達8540元。這樣的企業往往還需要政府補貼,最終收益甚至不如賣廢鐵高。

所以就整個市場來看,目前數十萬噸的電池體量還不夠幾個電池回收大廠「塞牙縫」,市場上絕大多數動力電池回收企業的回收量都遠遠低於建廠時的設計產能。

電池渠道

三元鋰電池是好東西,而且目前來說是個又好又缺的東西,那麼它就一定會被很多雙眼睛盯上。

相關從業者表示,退役電池渠道對從事拆解回收的企業是除了技術之外的最重要的一環。由於整個動力電池回收市場規模還沒有形成,在這種情況下誰能擁有好的電池渠道,誰就能在行業發展初期較好地生存、發展甚至盈利。

根據相關數據顯示,我國現存動力電池回收相關企業3.6萬家,但其中有超過60%的為註冊資本在500萬元及一下的中小型企業。取得相關環保資質的企業則更少,根據工信部公布的符合《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件》的企業名單來看,目前符合電池回收行業標準的企業只有47家。

第三批動力電池回收企業白名單

在這個行業中不乏手工作坊式的公司和一些非正規渠道。

2020年初,中國汽車報曾有一篇報道指出,大量退役動力電池其實是靠一些非正規回收企業消化的。上文中提到的2018年五家動力電池回收白名單企業,合計擁有60萬噸動力電池回收能力,但實際數據是,2018年我國退役動力電池7.4萬噸,五家白名單企業當年一共才回收了0.5萬噸。

也就是說超過當年90%的退役動力電池流向了「渠道商」和非正規回收企業,而且這種情況現在仍十分普遍。

例如在購物平台中搜索關鍵詞「拆機動力電池」,就可以看到大量的、種類豐富的電池組和電芯,品牌包括寧德時代、松下、力神等等。商家不僅會標註電池的剩餘容量和放電電壓,甚至還能「一顆起售」、「批量優惠」。

對於沒有取得電池回收資質的商家來說,這種銷售行為並不合規,但其利潤要比將電池拆解,然後提煉貴重金屬化合物再出售的模式要高得多,也容易的多。

從獲取退役動力電池的渠道來看,大多數動力電池回收點都是通過拍賣來獲得電池,但是拍賣流程並不嚴格,一些沒有資質的企業想要獲得競拍資���是比較容易的。在取得競拍資格后,由於這些企業不會在環保、設備上進行過多投入,其利潤非常可觀,也往往能給出更高的競拍價格拿到電池。

為此2021年9月初,浙江杭州儲能行業協會還組織了合眾汽車、吉利、威馬汽車、零跑、萬向一二三、瑞浦能源、天能、超威、南都電源等9家新能源汽車及電池生產重點企業共同發起了聲明,要在交易拍賣廢舊動力蓄電池環節增加限制性條件,競買企業須為經工信部公告的規範性廢舊動力電池綜合利用企業,確保電池流向規範性企業。

但這種協會和企業搞出來的聯合聲明能起到的作用非常有限。

體量不足的同時渠道也無法保證,這讓具備自動化拆解和貴重金屬回收能力的企業無法大規模獲利,回收規模也就無法擴大。

當然從業者也可以另闢蹊徑,在擁有相關拆解回收技術的前提下,將自己變成技術提供商。某動力電池回收解決方案供應商就表示:「我們第三方企業不用擔心渠道問題,不用考慮怎麼拿到退役動力電池,也不用考慮把回收回來的貴重金屬賣給誰。我們提供的是技術和服務。」

價格回落和市場競爭

從世界範圍內來看,鋰礦資源主要集中在南美洲等地,由於疫情原因,很多大型鋰礦不能夠按計劃擴產,已經被開採出來的原來也因疫情不能按時交付到中國市場。

而中國市場恰恰是近幾年新能源汽車最大的增量市場,這種嚴重的市場供需失衡是這場電池原材料持續大漲價的最主要原因。

所以,近期出現的退役動力電池與新電池「係數倒掛」(舊電池價格高於新電池)現象,會隨着疫情結束、國內電池製造產能釋放逐漸消失。當原材料價格趨於平穩時,企業依然要靠自動化設備、先進的回收技術以及回收規模來保證盈利。

我國現階段動力電池回收產業的問題有很多,電池類型、退役數量、配對重組及拆解回收的技術成本都是影響動力電池回收產業發展的因素。

甚至環評也影響了電池回收。某從業人員告訴36氪:「目前我國大部分企業的回收手段還是高溫熱解法,這種方法對環境有一定污染,所以回收工廠只能建在環評要求不高的四五線城市,但這會增加電池的運輸成本。」

而這些問題基本不能在短時間內得到根本性解決。所以對於回收企業來說,目前的市場競爭情況是:殘酷又不清晰。

根據研究機構EVTank、伊維經濟研究院聯合中國電池產業研究院共同發佈的《中國鋰離子電池回收拆解與梯次利用行業發展白皮書(2021年)》來看,格林美和邦普是2020年鋰電子電池回收的兩家頭部企業,在實際處理量方面,兩家企業合計佔據的市場份額在50%以上。

但即使是格林美這樣的頭部廠商,電池回收也並是不其主要業務。根據格林美2020年年報來看,來自「動力電池綜合利用」的營收依然極少,該業務全年收入9300多萬元,佔總營收比重僅為0.75%。

而且從回收產業發展的角度來看,將車企或電池製造商作為電池回收責任主體已經成為一種趨勢,這麼做一方面能減輕回收過程中由於電池型號、數據混雜造成了技術壓力,另一方面車企天然擁有銷售網點,能從更好地掌握電池渠道。

但車企或電池製造商往往會和第三方回收企業進行深度綁定,當這種高粘度的合作關係達成后,會極大擠壓中小型回收廠商的市場空間。比如蔚來與華友能源就達成了戰略合作,寧德時代早在2015年就收購了廣東邦普。

這意味着對於中小型回收廠商來說,其在目前退役動力電池市場體量明顯不足的情況下,還要面臨行業「巨頭」和「非正規軍」對電池分流的壓力,這種情況下,盈利困難似乎已經成為現階段的行業共識。

長遠來看,動力電池的類型和電池成分也在快速發展,氫燃料電池、鈉離子電池等新型電池已經開始在市場上應用。

尤其是鈉離子電池,包括寧德時代、中科海納、三峽能源在內的多個廠家,已經宣布將量產鈉離子電池,用於低速電動車、智能路燈、基站等場景。而這也會直接影響動力電池回收產業,畢竟鈉化合物太不值錢了。

我國是世界上發展新能源汽車最積極的國家,不出意外的話,在未來我國將擁有世界上最大的動力電池回收市場。但即使是世界最大,這個行業目前仍然面臨著很多不確定性,即需要政策、技術的持續推動和發展,同時也容易收到全球資源市場波動的影響。

即使大量的研究報告都顯示,未來我國動力電池回收市場有着超千億的規模,但總的來看,這個新能源時代的「煉金」產業對於中小型企業來說並不友好,「誘惑」可能要大於「回報」。


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