鉅大LARGE | 點擊量：1070次 | 2018年09月06日
動力電池回收有望爆發(fā)式增長 三元電池拆解具有很大潛力
目前回收拆解市場相對分散，且在當前退役的電池中，三元材料電池占比相對較低，但由于鎳、鈷等貴金屬仍然是上游產(chǎn)業(yè)的稀缺資源，因此，三元電池的拆解具有很大潛力。
●對于新能源汽車來說，當電池容量衰減到初始容量的70%至80%就需要對電池進行更換。其中，電動乘用車電池的使用周期為4至6年，商用車的電池使用率更高，因此，使用壽命約為3至5年。由于新能源汽車大力推廣是從2013年以后開始，因此能夠推算出第一批電池更新?lián)Q代的時點將會在2018年左右，屆時動力電池的退役與更新有望迎來爆發(fā)式增長。
●對于三元材料電池，常用的回收手段仍為拆解，其拆解產(chǎn)物鎳鈷鋰銅鋁等金屬具有較高的經(jīng)濟價值，一般用于動力電池的再制造。目前回收拆解市場相對分散，且在當前退役的電池中，三元材料電池占比相對較低，但由于鎳、鈷等貴金屬仍然是上游產(chǎn)業(yè)的稀缺資源，因此，三元電池的拆解具有很大潛力。
新能源汽車進入穩(wěn)定發(fā)展期
與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車在環(huán)保方面的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：1。有害顆粒物低排放。由于采用電、氫氣或混合能源，所含鉛、苯及顆粒物等有害物質(zhì)更少，其自身的廢氣排放污染相對傳統(tǒng)燃油車更小，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，造成的污染也少于傳統(tǒng)汽車，因為發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換率更高，而且集中排放可以更方便地加裝減排治污設(shè)備。2。提升能源利用率。以電動汽車為例，按每百公里耗電15至20kWh計算，考慮發(fā)電廠和電動機的損耗，能耗約等于7kg標準煤；傳統(tǒng)汽車按每百公里耗油量10L計算，能耗約等于10kg標準煤。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
基于新能源汽車在環(huán)保方面所擁有的優(yōu)勢，相關(guān)部門針對新能源汽車的生產(chǎn)、銷售和購買等環(huán)節(jié)出臺了不少支持政策，刺激新能源汽車行業(yè)迅速發(fā)展。新能源汽車市場迎來了產(chǎn)量、銷量雙雙爆發(fā)后繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢，2013年至2015年新能源汽車市場實現(xiàn)爆發(fā)式增長，產(chǎn)量逐年成倍攀升。2016年以來，新能源汽車市場的增長由爆發(fā)轉(zhuǎn)向平穩(wěn)高增長，近兩年均維持50%以上的產(chǎn)量增速，2017年的產(chǎn)量為79.4萬輛，同比增長53.6%。
動力電池爆發(fā)后轉(zhuǎn)向平穩(wěn)高增長
動力電池作為新能源汽車的配套設(shè)備，同樣經(jīng)歷了由爆發(fā)到平穩(wěn)高增長的發(fā)展過程。整體來看，2017年動力電池總出貨量為38.2GWh，同比增長37.0%。在動力電池的開發(fā)、運用過程中，各大廠商將高性能的鋰電池作為主要對象，根據(jù)正極材料的不同主要分為：磷酸鐵鋰電池和鎳鈷錳、鎳鈷鋁等為代表的三元電池，其中磷酸鐵鋰正極化學性質(zhì)穩(wěn)定且使用壽命較長，同時由于原材料價格低廉，其仍占據(jù)動力電池半壁江山；而三元材料電池高能量密度、更強的耐溫性和充電效率等優(yōu)勢使其近年來越來越受到市場青睞，占比迅速提升。2017年磷酸鐵鋰電池的裝機量為19.97Gwh，占比50%；而三元材料電池裝機量為16.15Gwh，占比已達44%。
2018年動力電池回收量增速有望超200%
對于新能源汽車來說，當電池容量衰減到初始容量的70%至80%就需要對電池進行更換。其中，電動乘用車電池的使用周期為4至6年，商用車的電池使用率更高，因此，使用壽命約為3至5年。由于新能源汽車大力推廣是從2013年以后開始，因此能夠推算出第一批電池更新?lián)Q代的時點將會在2018年左右，屆時動力電池的退役與更新有望迎來爆發(fā)式增長。
大量的退役電池將對環(huán)境帶來潛在的威脅，尤其是動力電池中的重金屬、電解質(zhì)、溶劑及各類有機物輔料，如果不經(jīng)合理處置而廢棄，將對土壤、水源等造成巨大危害且修復過程時間長、成本高昂。因此，回收需求迫切。
我們假設(shè)新能源乘用車電池使用周期為5年，商用車為4年，到期后更新率逐年提高，則根據(jù)近年動力電池的產(chǎn)量能夠測算出到2018年動力電池新增報廢裝機量或?qū)⑦_11.14GWh，同比大幅增長278.9%；若假設(shè)磷酸鐵鋰和三元材料電池能量密度在0.11MWh/t和0.18MWh/t維穩(wěn)，則對應(yīng)重量約為9.22萬噸，同比增長273.3%。
回收再生方案的梯次利用仍有提升空間
梯次利用指退役動力電池經(jīng)過測試、篩選、重組等環(huán)節(jié)，再次用于低速電動車、備用電源、電力儲能等運行工況相對良好、對電池性能要求較低的領(lǐng)域，目前梯次利用的主要領(lǐng)域仍在儲能和調(diào)峰。以中國鐵塔為例，其鐵塔備電、削峰填谷站等儲備電量需求約為8800kWh（目前主要使用壽命短、能量密度低、價格低的鉛酸電池），而隨著環(huán)保要求的不斷提高，對鉛酸電池的替代將為動力電池梯次利用打開巨大的需求缺口。
目前以PACK（多級串并聯(lián)電池構(gòu)成模組）+BMS（電池管理系統(tǒng)）為主的梯次利用技術(shù)是較為主流的選擇。PACK工序分為加工、組裝、包裝三大部分，其核心是將多個單一的電芯通過機械結(jié)構(gòu)串聯(lián)和并聯(lián)起來形成電池包。在具體操作過程中，由于需要考慮整個電池包的機械強度、系統(tǒng)匹配等問題，需要涉及熱管理、電流控制與檢測、模組拼裝設(shè)計以及計算機虛擬開發(fā)等大量成熟技術(shù)相互交叉協(xié)作。
BMS電池管理系統(tǒng)的主要功能是智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并實時監(jiān)控電池狀態(tài)，從而起到保護電池使用壽命的作用。BMS是管理系統(tǒng)、控制、顯示、通信、信息采集模組的集合，起到了銜接整車、電池和整個電池系統(tǒng)的紐帶作用。對于電池廠商而言，BMS體現(xiàn)了廠商的核心技術(shù)競爭力，而對于動力電池梯次利用而言，BMS則決定了再利用電池的適用范圍、壽命和整體價值。
目前梯次利用面臨技術(shù)和商業(yè)化兩方面的問題。從技術(shù)角度來看，由于動力電池一致性較差、壽命不一，BMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將會和電池實際狀況發(fā)生背離，從而使梯次利用過程面臨安全、產(chǎn)品品質(zhì)等方面的挑戰(zhàn)。從商業(yè)化角度來看，目前梯次利用的產(chǎn)物標準化程度相對較低。此外，因為電池型號不一，配組時需要的電池量基數(shù)將很大，篩選、配組和加工成本相對較高，只有少數(shù)技術(shù)成熟的企業(yè)才能獲取經(jīng)濟效益。
盡管如此，目前已經(jīng)有多家行業(yè)龍頭與中國鐵塔等下游利用企業(yè)達成了研究和應(yīng)用的戰(zhàn)略合作協(xié)議，隨著動力電池各類標準的不斷出臺和實施，電池的一致性將大幅提高，而緊密的合作關(guān)系將使梯次利用的應(yīng)用問題迎刃而解。
三元電池拆解技術(shù)相對成熟
對于三元材料電池，常用的回收手段仍為拆解，其拆解產(chǎn)物鎳鈷鋰銅鋁等金屬具有較高的經(jīng)濟價值，一般用于動力電池的再制造。目前回收工藝主要分為干法、濕法和生物回收等三種。其中，濕法為目前的主要工藝，其回收率高且能夠?qū)F金屬進行定向回收；干法一般作為濕法的配套工藝，主要用于金屬的初步處理；而生物回收尚處于初級階段，技術(shù)發(fā)展仍不成熟。根據(jù)工信部2016年發(fā)布的《新能源汽車廢舊動力蓄電池利用行業(yè)規(guī)范條件和行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦理》，鼓勵綜合使用干法和濕法對動力蓄電池回收利用。
目前回收拆解市場相對分散，且在當前退役的電池中，三元材料電池占比相對較低，但由于鎳、鈷等貴金屬仍然是上游產(chǎn)業(yè)的稀缺資源，因此，三元電池的拆解具有很大潛力。
三元電池：貴金屬價格維持高位拆解收益空間廣闊
三元電池的回收拆解收益因近年貴金屬價格高漲而受益。考慮到三元電池回收企業(yè)在拆解貴金屬后以硫酸鹽的形態(tài)再銷售給下游企業(yè)，銷售價格應(yīng)該低于純金屬形態(tài)的市場價格，因此假設(shè)按市價70%的比率折價銷售，則三元電池的拆解收益為34000元/噸，那么到2023年，僅三元電池拆解市場的預期規(guī)模就可達54.1億元，未來5年的年均復合增長率可達61.9%。
磷酸鐵鋰電池：梯次利用市場潛力巨大
就拆解回收而言，目前使用最廣泛的濕法回收磷酸鐵鋰電池的成本為8500元/噸左右，而貴金屬再生材料收益僅為8100元左右，因此拆借虧損約400元/噸。因此，從經(jīng)濟性方面考量，我們僅測算磷酸鐵鋰電池的梯次利用空間。我們假設(shè)使用PACK+BMS技術(shù)進行梯次利用，PACK的成本大約在0.3元/Wh，BMS成本在0.1元/Wh，廢舊磷酸鐵鋰電池回收成本在0.05元/Wh，磷酸鐵鋰電池梯次利用成本合計約為0.45元/Wh，梯次利用的收益為0.6元/Wh。假設(shè)磷酸鐵鋰電池的能量密度為110Wh/kg，回收廢舊電池的能量衰減至70%，那么到2023年，梯次利用的收益空間有望超過50億元。
新能源汽車政策是目前新能源汽車發(fā)展的重要風向標，一方面，“十三五”規(guī)劃從頂層設(shè)計對新能源汽車的發(fā)展指明了方向，另一方面，針對產(chǎn)品準入、電池供應(yīng)、充電基礎(chǔ)設(shè)施、能耗管理和補貼等也提出了明確要求。隨著動力電池即將步入報廢期，2017年以來針對動力電池技術(shù)規(guī)范、管理等方面推出了一系列政策，尤其是2018年2月以來對動力電池的規(guī)格尺寸、編碼、余能監(jiān)測等技術(shù)規(guī)范的統(tǒng)一，將進一步推動梯次利用等回收手段的高效應(yīng)用。
目前已有部分地區(qū)開展對梯次利用的直接補貼。上海回收動力電池的車企有1000元/套的獎勵。深圳整車廠按20元/kWh專項計提動力電池回收處理資金。同時，6月份深圳已經(jīng)啟動動力電池回收試點計劃，主要在信息管理登記、車企回收補貼和渠道的建立等方面進行落地。而工信部等七部門前期印發(fā)的《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》，決定在京津冀、長三角、珠三角、中部區(qū)域等選擇部分地區(qū)，開展構(gòu)建回收利用體系、探索多樣化商業(yè)模式、推動先進技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用、建立完善政策激勵機制等四方面的試點工作。
