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1、动力电池梯次利用产业加力破局目录编者按1前言21 .积极探索多场景梯次利用2.商业模式创新仍需推进32 .电池标准、本钱等难题有待突破4.华丽转身“小鲜肉”?中车电动动力电池梯次利用,成破局者54. 1. What?中国铁塔? 54. 2. “电池箱整包梯次利用”是什么?为何说“破局”?54. 3.参与国家工程,推动产业开展65. 4. “云智通”大数据平台,电池可追溯65.动力锂电池回收痛点及破局之道65.1. 动力锂离子电池回收产业开展背景: 65. 2.动力锂离子电池回收产业市场预测: 75. 3.相关政策法规盘点: 85. 4.动力锂离子电池回收公司及模式盘点: 85. 4. 1.动力
2、锂离子电池回收工艺85. 5.动力锂离子电池回收的痛点: 95. 5. 1.市场混乱,劣币驱逐良币95. 5.2.渠道难题,体系是关键105. 5. 3,市场待培育,目前难以出现规模效应105. 5.4.废旧电池利用本钱高于采购新电池105. 6.通过经济性分析看破局之道:10编者按2021年,我国新能源汽车销量突破350万辆,动力电池也迎来快速增 长,全年累计装车量达154.5吉瓦时,同比增长142.8%。按照纯电动汽车动 力电池使用寿命推算,2018年之前销售的超过130万辆纯电动汽车陆续进入 报废期。做好废旧动力电池的回收利用工作,对保护生态环境和社会平安、提高资第1页共11页 放。他们
3、以更高价格回收电池,不仅扰乱本来就不成规模的市场,而且埋下极 大的环境和平安隐患。我国汽车报记者就了解到,一些打着梯次利用旗号 的贸易商往往以高价向整车厂购买动力锂离子电池,回收后直接人工拆解,然 后变卖用于老年代步车、捕鱼机甚至手机充电宝。5. 5. 2.渠道难题,体系是关键车企能否通过其售后渠道把电池收回来,是行业面对的一个重要问题,因 为电池卖出后产权属于用户。从某种意义上说,把其从用户手中收回来,比后 续处理还要难。假如电池的流向是非正规处理公司,或被不恰当地处理,风险 不可控,因此回收环节应在体系建设管理中放在第一位一一我国汽车技术研究 中心汽车产业政策研究室副主任黎宇科5. 3.市
4、场待培育,目前难以出现规模效应在2015年之前,毕竟新能源电动汽车销量非常有限,目前可回收利用的 电池有限,导致公司难以形成规模化效应。6. 5. 4.废旧电池利用本钱高于采购新电池本钱高昂高于新电池无疑是核心挑战。报废电池检测、拆解、再成组、维 护等本钱甚至比采购新电池还高,拆解回收电池内的金属物质也是相同,目前 比采购碳酸锂等纯原材料的价格还要高。援引电动汽车百人会的说法,一家采用机械法和湿法回收废旧磷酸铁锂离 子电池的公司,回收处理1吨废旧磷酸铁锂动力锂离子电池的本钱为8540 元,而再生材料的收益仅8110元,亏损430元。由于锂离子电池回收技术路 线比拟复杂,回收工艺本钱高,而除三元
5、系正极回收价值高外,像锦酸锂、磷 酸铁锂系正极回收价值偏低。邦普就面对这种考验。余海军介绍称:“退役电 池的机械拆解本钱高;化学分解难度大,研发本钱高。”通过经济性分析看破局之道:抛去政策性因素和社会其他因素,单就看这门生意,赚钱的关键点,还是 在降低本钱的技术和能力。本报告试图通过比拟格林美和华友钻业进行分 析。锂离子电池回收技术是否能够到达电极材料制造商对原材料纯度(性能) 要求;第10页共11页锂离子电池回收技术本钱及营利性需求是否额能够满足电池制造商对原材 料本钱要求;以上市公司格林美为例,重要对上述第二个问题进行粗略测算;废弃电子产品回收业务情况(单位,百万元人民币)钻银废弃回收业务
6、的毛利率随着业务量的上升逐年降低,并且稳定在22% 左右;电子废弃回收业务的本钱情况钻银回收业务的本钱70%左右来自废弃物原料的购买;根据公司2009年上市披露的招股书,公司约xx%的钻银产品来自于再生 资源;对依赖回收资源技术公司(格林美)钻产品业务的毛利率与矿产依赖性公 司(华友钻业)的钻产品业务的毛利率进行比拟:钻和镇物理化学性质非常相似,工业级别高精度的别离壁垒较高。从上表 中可看出,代表回收技术的格林美在钻产品方面的毛利率优势正在逐步被削弱 直至与矿产消耗性公司持平。单就这方面可以看出,破局之道,一方面在于电池回收公司要整合渠道, 扩大产量;一方面在于要提升相关产品的纯度;同时,还要
7、及时水平,不断降 低工艺本钱。第11页共11页 源综合利用率具有重要意义,同时也有利于促进新能源汽车产业健康开展。当 前,废旧动力电池回收利用试点工作进展如何?面临的难题有哪些?各试点地 区和企业进行了哪些有益探索?本版今起刊发“废旧动力电池回收利用调查” 系列报道,敬请关注。编者1刖三时下的北京,树木苍翠,鲜花盛开。在海淀区蓝靛厂南路玲珑公园南门 外,一座高耸的通信塔下,身穿蓝色制服的运维人员翻开基站机房,进行例行 检查。“这就是梯次利用动力电池。中国铁塔动力电池梯次利用业务主管王鼎 乾指着机房右侧两个黑色的“大家伙”介绍,这座基站建于2016年8月,去 年5月,电池换成了梯次利用的磷酸铁锂
8、电池。”两组电池共150安时,可满 足4小时备电需求,使用寿命一般可达8001500次循环,对环境的污染 少,比铅酸电池强太多了。”王鼎乾说。近年来,工信部会同有关部门制定了适合我国国情的动力电池回收利用管 理政策及标准体系,并在京津冀等17个地区及中国铁塔公司开展了动力电池 回收利用试点。”截至2021年底,像这样使用梯次电池的基站,公司已经有 约50万个。”中国铁塔副总经理刘国锋说,这些基站遍布31个省份,总计使 用了 51万组梯次电池,累计使用量达3吉瓦时,相当于5万辆乘用电动车的 废旧电池。1 .积极探索多场景梯次利用下午两点,在湖南省长沙市天心区芙蓉南路,长沙交通集团旗下的格林香 山
9、公交站场稍稍清闲,位于西侧的光储充站场却热闹了起来。134路纯电动公 交车驶入充电车位,开始为后续运营进行90分钟的补电。“站场内布置了 230千瓦的光伏发电设施,还装配了一座1.1兆瓦时的储 能系统。其中最特别的是,从电动公交车上回收利用的磷酸铁锂电池,被用来 储能。”长沙交通集团格林香山光储充工程建设负责人丁宇介绍。据了解,长沙公交集团2013年开始服役的新能源公交车,去年底动力电第2页共11页 池到达年限,总容量达26兆瓦时。“2020年5月,我们与长沙矿冶研究院签 订合作协议,联合打造了格林香山光储充站场试点工程。”长沙交通集团湘行 新能源公司总经理陶然介绍,目前,储能系统承当了每天1
10、0台长运营公交车 的补电工作,每年峰谷转移电量29.2万千瓦时,通过光伏发电节约外部电网用 电量18万千瓦时,降低用电本钱约25万元,年均减少标准煤耗68吨、二氧 化碳排放量145吨。基站备电和储能系统,只是梯次利用动力电池场景中的一种。晚上9点,在江苏省南京市,忙碌一整天的快递员完成了投递工作,回到 位于将军大道光一科技园的顺丰快递水阁路网点,为自己的快递车充电。“去 年7月,南京地区100台顺丰电动三轮车参与了集团与华友钻业合作开展的铅 酸电池换锂电池测试工程。”顺丰速运有关负责人介绍,测试显示,梯次利用 锂电池比普通铅酸电池重量轻、动力强、续航长、充电速度快,目前已平安行 驶50万公里。
11、2 .商业模式创新仍需推进基站备电、公交站场储能、快递三轮车充电尽管产业链上下游企业在 动力电池梯次利用的场景上已实现一些成功探索,但在业内专家看来,目前其 商业模式尚不成熟。以全国新能源汽车动力电池回收利用试点省份江苏省为例,梯次利用的场 景主要是铁塔通信基站备电和电网侧储能示范电站,商业模式单一,下游实际 市场体量较小,使用规模有限,运行效率不高,梯次利用多处于起步和试点阶 段。急需探索梯次利用电池在交通、金融、医疗、建筑、家庭等场景中的新模 式、新业态。“大力推动梯次利用电池的商业模式创新迫在眉睫。” 一位行业专家表 示,除支持梯次利用电池率先在通信基站备用电源、电力储能、充换电、低速
12、动力等领域实现规模化、商业化应用之外,还应拓展应用场景,支持车电分 离、换电、租赁、能源服务外包等模式创新。“目前,蓝谷能源开展的梯次电池回收利用,以电池贸易为主,辅以小动 力电池包租赁运营和储能站销售。”蓝谷智慧(北京)能源科技副总经 理孙杉说。2021年,蓝谷能源作为符合新能源汽车废旧动力蓄电池综合利第3页共11页 用行业规范条件的企业(俗称“白名单”企业),全年累计回收动力电池数百 兆瓦时,已成为国内回收规模较大、品类较多、模式多样的动力电池回收及梯 次利用企业之一。华友钻业有关负责人介绍,近年来,公司打造了 “城市智慧能源互联网梯 次利用”服务模型,积极推进物联网、智慧城市、新能源储能
13、等领域的梯次锂 电池应用,包括5G无人物流车、外卖或快递电动车、城市环卫电动车、通信 备电产品、冷库备电、数据库备电、储充一体化等应用场景,已在北京、上 海、深圳、广州等60多个城市运营。3 .电池标准、本钱等难题有待突破“2020年,公司采购梯次电池的含税价格为0.4元/瓦时,而同期采购全 新锂电池的含税价格为0.5元/瓦时左右,新旧电池的价差并不明显。”一位电 池梯次利用企业的负责人告诉记者。“前年,回收废旧动力电池平均市场价格超过0.2元/瓦时,回收后的检 测、加工、运输等费用平均本钱为0.18元/瓦时,这么一来,企业很难赚到 钱。”另一位电池梯次利用企业负责人透露,去年以来,锂电池大幅
14、涨价,废 旧动力电池价格也水涨船高,不过,新旧电池的价差被拉大了。“这让不少梯 次利用企业看到了机会。”“不管市场供需关系如何变化,梯次利用的最大价值都是低本钱。”刘国 锋说,只有以较低的本钱获得较高的性能,从而在某些应用场景获得良好的经 济效益,才会有更多企业选择使用梯次电池,废旧动力电池回收利用产业链才 能畅通。刘国锋认为,作为应用企业,低本钱不仅要求一次性采购本钱有竞争力, 还要具备较低的维护本钱。”这对梯次利用全产业链提出了很高的要求。”他 解释,为了让梯次电池更有市场竞争力,动力电池生产企业和整车企业,应在 研发设计阶段就主动统一标准,力争做到电池包结构设计、组装工艺的通用, 方便梯
15、次利用企业进行低本钱的自动化拆解、材料分选和检测重组。能否有效 控制拆解、测试、分组、成组、电池管理等各环节工艺及物料本钱,将系统成 本控制在新电池本钱的20%-30%,是梯次利用商业模式成功与否的前提。当前,在废旧电池总量尚未到达预期、规模效益很难达成的情况下,工信第4页共11页 部遴选发布的3批共计45家“白名单”企业,在本钱控制方面依然存在较大 难度。“我去看过广州附近的几家废旧电池拆解企业,它们位置偏僻、厂房简 陋、人工操作、污染严重。最让人担忧的是,收购来的动力电池包,经手工拆 解成模组后,只需简单测试一下性能,就会拣选组装成不同规格的梯次电 池。”一家废旧电池回收厂负责人不无担忧地
16、说,一些操作不规范的企业,生 产本钱低,可以在市场上高价回收废旧动力电池,给规范企业带来了较大本钱 负担。河北中化锂电科技有关负责人建议,相关部门如能帮助废旧电池 公司和“白名单”企业直接对接,减少中间环节,将会推动废旧动力电池回收 利用更加合法、合规。4.华丽转身“小鲜肉”?中车电动动力电池梯次利用,成 破局者中国首批新能源汽车至今,亦有io余年了。随着我国新能源汽车产业的 快速开展,动力电池迎来大规模“老龄化”,那如何将这些“老大爷”变成 “小鲜肉”,绿色环保的充分利用“新价值”,已经成为社会各界关注的焦点 之一。近日,由中车电动负责的中国铁塔通讯基站“电池箱整包梯次利用”项 目,顺利完成
17、,且于湖南试运行。该工程打破了传统的电池梯次利用方法,以 全新的方式“破局”,使电池“老大爷”华丽转身“小鲜肉”!4. 1. What?中国铁塔?中国铁塔股份(简称“中国铁塔”),在中国的信息产业中,有着 极其重要的地位,主要从事铁塔等基站设施和室内分布系统的建设、维护和运 营。仅用了四年就做到全球第一。4. 2. “电池箱整包梯次利用”是什么?为何说“破局” ?传统的电池梯次利用,是将回收的“电池包”拆散,对每颗电芯重新组 装,但拆解、重组电池的本钱较高,且效率低、拆解过程中易发生短路等平安 事件。第5页共11页而本次“电池箱整包梯次利用”工程,是将回收的“电池整包”不再拆解 重组,直接利用
18、“电池整包”,作为通讯基站供电设备,打破了传统方式,有 着效率高、本钱低、性能稳定的特点。4. 3.参与国家工程,推动产业开展2019年3月24日,由清华大学牵头的国家重点研发计划“退役动力电池 异构兼容利用与智能拆解技术”工程启动,公司与中国铁塔均为该工程承当单 位之一。公司积极联系工程团队,屡次对整包利用方案进行探讨和试验。华丽转身“小鲜肉”?中车电动动力电池梯次利用,成破局者-有驾公司从开展退役动力电池生命周期综合性能检测评估和溯源管理、研究退 役动力电池商业化运行模式、建立退役动力电池全生命周期价值链综合评价体 系三局部着手研究,经过近两年的研发,实现了对“电池箱整包梯次利用”的 技术
19、突破。华丽转身“小鲜肉”?中车电动动力电池梯次利用,成破局者-有驾4. “云智通”大数据平台,电池可追溯只有正确判断退役电芯的工作状态,才能匹配相应的梯次利用。“我们是整车企业,每组电池都能通过大数据分析,追溯出厂情况、使用 情况、退役电池情况等。通过这些数据,才能更好匹配相应的梯次利用。”公 司技术专家介绍。目前,公司已利用成熟的“云智通”大数据平台,通过资深电芯博士团队 和BMS团队对电池数据进行分析和提炼,在电池余能检测方面取得了显著的 突破。通过对储能整包梯次利用关键技术的突破,公司有信心将电池整包梯次利 用技术迈上新的台阶。未来,公司还将瞄准5G通讯基站、微网储能等领域的 电池PAC
20、K产品,持续在动力电池梯次利用领域发力,加大力度布局,助力行 业高质量开展。5.动力锂电池回收痛点及破局之道5.1. 动力锂离子电池回收产业开展背景:我国从2009年开始推广应用电动汽车至今,已超过7年时间。随着近年第6页共11页 来我国新能源汽车推广使用数量的快速上升,动力锂离子电池陆续开始进入大 规模报废期。日前,工信部公布了新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行 方法,此后,国务院办公厅又印发生产者责任延伸制度推行方法(以下 简称方法),倡导绿色制造,保护生态环境,其中对汽车生产和动力锂离 子电池回收提出具体要求。我国目前已具备技术能力强、环保水平较高的银氢电池、锂离子电池回收 利用公司。
21、局部已在汽车动力锂离子电池拆解、回收利用上开展了大量工作, 积累了实践相关相关经验;于此同时,为适应新能源汽车大规模推广带来的市 场需求,一些科研院所正积极开展动力锂离子电池回收利用工艺研究,并联合 公司开展商业化探索。5. 2.动力锂离子电池回收产业市场预测:动力锂离子电池回收场景来源于新能源车的推广,市场盘子取决于新能源 汽车整体情况。据我国汽车工业协会数据统计,2015年新能源汽车产量达 34.05万辆,销量33.11万辆,同比分别上升3.3倍和3.4倍。2016年,我国 新能源汽车销量达50.7万辆,同比上升超过50%,其中,新能源乘用车销量 达32.9万辆。我国新能源汽车销量在整个车
22、市的占比到达1.8%,保有量接近 100万辆。我国新能源汽车在销量、销量占比、保有量等方面均保持着前列的地位。 同时,据我国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,我国公共类充电桩建设、 运营数量接近15万个,相较于2015年末的4.9万个新增2倍以上,我国也已 成为充电基础设施开展最快、保有量最大的国家。预计2017年我国新能源汽车销量将达80万辆,其中乘用车销量占比将从 去年的65%提升至70%左右。伴随新能源汽车的开展,车用动力锂离子电池的需求量和报废量将与日俱 增。预计到2020年,我国汽车动力锂离子电池累计报废量将会到达20万吨的 规模。作为新能源汽车的核心零部件,动力蓄电池出货量持续高上
23、升。按照相应 的报废标准,2015年国内报废动力锂离子电池累计为2万4万吨,对应的电 池回收率仅2%。根据我国汽车技术研究中心的预测,到2020年,我国累计第7页共11页 报废动力锂离子电池将达12万20万吨。业内预计,废旧动力蓄电池回收市场将从2018年开始爆发,当年即可达 50亿元规模;到2020年和2023年,废旧动力蓄电池回收市场规模将进一步 上升至136亿元和311亿元。结合汽车报废年限、动力锂离子电池寿命等因 素,对电动汽车动力锂离子电池报废量进行了预测,到2025年我国电动汽车 用动力锂离子电池年报废量或可到达35万吨的规模。5. 3.相关政策法规盘点:随着近年来我国新能源汽车推
24、广使用数量的快速上升,局部动力锂离子电 池开始进入报废期。政府高度重视动力锂离子电池回收利用,已经开始研究制 定相关政策和标准。日前,工信部公布了新能源汽车动力蓄电池回收利用管 理暂行方法,此后,国务院办公厅又印发生产者责任延伸制度推行方法 (以下简称方法),倡导绿色制造,保护生态环境,其中对汽车生产和动 力锂离子电池回收提出具体要求。盘点历年政策,要求愈发具体,为产业开展 指明了方向。目前,专门进行动力锂离子电池回收公司有邦普集团、格林美、金泰阁、 芳源环保、江门市长优实业等。5.4. 动力锂离子电池回收公司及模式盘点:梯次利用方面,国家电网、我国电科院、北汽新能源、普莱德等进行了梯 次利用
25、、商业储能等示范。5.4.1. 动力锂离子电池回收工艺针对废旧动力锂离子电池回收的需求,目前代表性的重要有邦普公司的定 向循环工艺和格林美公司社会集散与公司收购相结合的模式。A:定向循环工艺(邦普为代表):产品一一废弃物一一再生资源一一原 产品首先通过物理拆解得到电池单体,之后切割得到外壳、电芯;之后电芯部 分球磨、破碎、热解、浸出等预处理工艺得到银、钻、镒、锂的精料溶液,之 后经特制萃取剂萃取,可将Li离子萃出。剩余银钻镒通过化工盐和煨烧等手段 制备银钻镒酸锂三元材料。此种银钻锦综合回收率达98.5%,经济性显著。第8页共11页B:动力锂离子电池材料再合成工艺(中科院过程所、中南大学、哈工大
26、 为代表):机械拆解一一粉碎分选一一分别处理一一材料修复一一电池再制 造。以中南大学为例,在自动化程度较高的情况下(已经建立中试线),废旧 电池壳体分解为电解液、隔膜、铜粉、铝粉、正极废粉、负极废粉。其中,电 解液以混合溶液形式回收,正负极材料进行材料修复,最终重新修复为电池能 用的材料。回收率方面估算:铝合金外壳、铜块、铜粉、橡胶、废塑料、不锈钢都有 95%及以上的回收率,磷酸铁锂、铝粉、石墨也具有90%-93%的回收率。经济性方面估算:毛利率33.4%,净利率25%C:格林美对电池等含银钻废弃物采用向社会集散采集收购和向公司收购 相结合的回收模式。区域部点,培育个体收购商一一建立废旧电池回
27、收体系公司收购模式:废料一一深度循环一一深加工;D:江门市长优实业,采用机械+湿法工艺,生产球形氢氧化银, 银钻镒氢氧化物等。E:其他进展:国网北京市电力公司、北京工业大学、北京普莱德建立的汽车动力锂离子 电池梯次系统利用及回收示范线开始运营,实现了动力锂离子电池利用效率最 大化及环保回收。在电动场地车、电动叉车、电力变电站直流系统上进行改装 示范,经实测电池性能优于铅酸电池,建于北汽新能源基地的废旧锂电子动力 锂离子电池回收示范线,处理能力到达日均100颗电芯,利用再生法正极材料 回收利用率达85%以上,锂电芯回收率80%以上,极片的铜箔、铝箔回收率 达99%,同时电解液可进行无害化处理。5. 5.动力锂离子电池回收的痛点:5. 5.1.市场混乱,劣币驱逐良币国内法规对电池回收公司有严格规定,要申请许可证,才能从事废旧电池 回收和处理。由于技术和资金所限,真正具有资质的公司并不多。相反,许多 个人和无资质公司,不仅技术落后,而且不顾环境污染处理废旧电池,任意排第9页共11页
限制150内