动力电池是各种电动工具的动力源,主要是为电动汽车、电动自行车、电动船舶等提供动力的蓄电池,常见的动力电池有三元锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池等。动力电池工艺技术要求高,技术壁垒较高。作为新能源汽车的重要组成部分,新能源汽车产业的高质量发展,将极大地推动我国动力电池行业的发展进程。当下,在我国“双碳”发展目标的引领下,新能源汽车产业规模快速发展,为动力电池的发展提供了良好的市场需求环境。
常见动力电池的主要特点
动力电池回收利用是指将废旧的电池进行回收,并根据废旧动力电池的不同性能状态,对其进行检修处理后梯次利用或者是拆解利用。根据回收处理工艺差异,动力锂电池回收处理可分为梯次利用模式和回收拆解模式。
动力电池回收模式分类
梯次利用主要针对磷酸铁锂电池回收,商业化程度仍有待进一步开拓。动力电池的梯次利用是将电池容量下降到80%以下的电池经过拆解、检测、筛分、重组等多个流程后,应用于对储能、电动汽车等电池性能要求较低的场合,实现废弃动动力电池的梯次利用。磷酸铁锂电池的循环寿命更长,安全性也更高,梯次利用的价值更高。相比三元锂电池,磷酸铁锂电池的电池容量下跌至80%以下时,其性能仍较为稳定,容量衰减速度较为平稳,安全性和热稳定性较好;与此同时,磷酸铁锂拆解回收的金属主要为锂,拆解回收的价值相对不搞,因而动力电池的梯次利用主要针对磷酸铁锂电池的回收。但梯次利用的技术要求较高,同时,梯次利用标准体系仍有待进一步完善,由于动力电池和储能电池的性能要求不同,废旧的动力电池进行梯次利用后应用于储能等领域的电池存在一定的安全隐患。多重因素下,梯次利用的商业化程度仍有待进一步开拓。
退役动力电池梯次利用流程
动力电池拆解回收流程
动力电池回收行业商业模式
1、生产者责任制下的回收模式
所谓生产者责任制,是以现代环境管理原则实现产品系统环境性能改善的一种主要制度。它是传统“污染者付费原则”的深化和延伸,其中心思想是指将原始产品生产者对于产品的环境责任扩展到产品的整个生命周期之中,不仅包括在产品的生产和使用过程中,还包括产品废弃后的回收和处置。生产者责任制是欧盟目前防治小电池污染的主要制度。对于我国动力电池回收,该回收模式的适用性还需进一步研究。
生产者责任制下的回收模式
2、整车企业为主体的回收模式
由于动力电池的寿命或者消费者使用不当导致动力电池先于电动汽车报废,维修或者更换下来的电池由整车企业承担回收责任,整车企业可利用丰富的4S店资源进行回收。
电池自身的金属材料和能梯次利用的单体使动力电池具有价值,该部分的价值可以抵扣一部分回收过程产生的包装、运输等费用。同时由于缩短了回收流程,整车企业直接将废旧动力电池交至动力电池处理单位,更有利于保障动力电池的技术、设计等商业机密不被泄露。整车企业还可从动力电池处理单位了解不同类型的动力电池报废后处理的难易程度,以反馈指导整车企业从生产设计时就考虑到报废时的拆解和处理,实现绿色设计。
整车企业为主体的回收模式
3、强制回收政策模式
强制回收政策模式
动力电池回收产业链解析
根据国家规定,动力电池的容量衰减到80%以下是就需要进入到退役回收环节。动力电池回收利用环节包括电池设计制造、电池使用、电池回收渠道、评价、预处理、梯次利用以及拆解回收等等,其中核心环节是梯次利用环节和拆解利用环节。
动力电池回收利用产业链
动力电池回收行业发展历程
动力电池回收可分为蓄力期、增长期以及爆发期三个时期: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。
动力电池回收行业发展阶段
动力电池回收行业政策汇总
动力电池回收行业发展现状
当动力电池容量衰减至低于80%时,动力电池就无法满足电动汽车/电动自行车等的动力需求,动力电池就需要进行报废处置。一般动力电池的使用寿命为5年左右。通常根据动力电池需求量增长幅度和趋势、动力电池使用寿命来推测动力电池报废量。2022年动力电池报废量约为110.23GWh。其中电动汽车领域动力电池报废量增长较快,2022年电动汽车领域动力电池报废量达到36.2GWh。2022年电动自行车及其他领域动力电池报废量达到74GWh。
动力电池回收行业竞争格局
行业内企业数量众多,小作坊式企业占据绝对数量优势。2021年起,动力电池回收良好的市场前景吸引了一大批企业入局,2021年中国动力电池回收企业首次突破两万家,达到20153家,同比增长了192.3%,2022年延续高速增长态势,进一步增长至38183家,同比增长89.5%。而这些企业中,仅有86家企业位列工信部的动力电池回收白名单,其余企业均为技术实力、回收流程、商业模式有待进一步完善和发展的“小作坊式”企业。
注:仅统计企业名称、品牌产品、经营范围含动力电池回收的企业
本文内容摘自智研咨询发布的《2023-2029年中国动力电池回收行业市场调查研究及未来趋势预测报告》
行业正规军数量持续扩大,梯次利用是批准重点。截至2022年11月16日,我国已有86家动力电池回收进入工信部批准的动力电池回收白名单,行业正规军数量不断扩大,拥有规范回收流程、先进回收技术、全面回收渠道、完善商业模式的动力电池回收企业有望进一步扩大市场份额,有利于规范动力电池回收行业的发展。从批准企业类型来看,动力电池梯次利用企业成为工信部批准的重点,第四批次批准的41家企业中,有27家动力电池梯次利用企业,占比高达65.89%。
动力电池回收行业促进及阻碍因素
(一)中国动力电池回收行业发展有利因素分析
从发展驱动力来看,动力电池回收行业受到环保诉求、战略价值、经济性三大要素合力:
1、环保诉求
废旧动力电池环境危害大,不经回收处理将造成严重污染。动力电池的各部分材料都能与环境中某些物质发生化学反应而产生污染物,一旦进入土壤、水体和大气就会造成严重污染;另外,动力电池中富含的钴、镍、铜、铝、锰等金属还具有富集效应,会通过食物链累积在人体,危害人体健康。因此,对废旧锂离子电池进行集中无害化处理、回收其中的金属材料,是确保人类健康和环境可持续发展的重要举措。
对动力电池进行回收利用能有效节能减排,符合“双碳”目标。动力电池制造是高能耗产业,制造过程将会产生大量的温室气体,碳排放主要集中在正极材料、负极材料和电池生产环节。而根据国际清洁交通委员会(ICCT)的研究显示:从全生命周期来看,新能源车每公里的二氧化碳排放量约为130g/km,但若能对废旧的动力电池进行梯次运用、再生应用,其所对应的新能源车每公里碳排放量将分别下降22g、4g,进而显著降低新能源汽车全生命周期的碳排放量。
2、战略价值
我国钴、镍资源供需严重失衡,已探明储备量极少。受限于锂资源的品质(镁锂比较高)以及开采条件(地理气候条件差)等因素,我国锂资源实际供应能力较弱,对外依存度高。动力电池回收再利用能够有效缓解我国电池金属的供给约束。根据《废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法(2019年本)》的政策要求,我国动力电池再生利用企业对钴镍锰的综合回收率应不低于98%,锂的回收率不低于85%,金属回收率已经达到了较高水平。因此,通过对电池金属的循环利用,将能有效缓解我国锂镍钴资源的供给约束,保障产业链安全稳定,具有极高战略意义。
3、经济性
废旧动力电池的资源性强,再生利用的价值高。退役后的锂离子动力电池的正极、负极、隔膜、电解质等电池材料中仍含有大量的有价金属(锂、镍、钴、锰、铝、铜等)和其他可再生利用成分(石墨等),蕴藏的资源品类丰富,仍具备极高的再生利用价值。
正极材料的资源价值最高,为再生利用的主要对象。电池材料供不应求,市价持续攀升。受下游需求旺盛与电池金属产能受限的双向促进,电池材料价格在过去两年中连续上涨。资源价格上涨推高动力电池回收利用的经济性,企业资本积极布局。
中国动力电池回收行业发展不利因素
(二)中国动力电池回收行业发展不利因素分析
1、政策支撑体系不完善
动力电池回收企业的管理规范和标准体系缺失,行业管理缺乏强有力的政策支持,导致电池回收行业比较混乱,一些缺乏资质、不规范的小作坊承担了主要的电池回收利用工作,在回收利用上不具备专业的处理技术和管理意识,存在较大的安全隐患和环保风险。同时,对动力电池回收利用技术研发、财政上的政策支持较少,对于电池回收利用过程中的一些关键环节,如电池的存储、运输等,缺乏详细的操作标准和规范。
2、回收网络不完善
3、回收利用技术不成熟
电池的循环利用虽然得到了政府的重视,部分企业也意识到了其重要性,但目前中国的电池回收利用技术还处于偏低的水平。如报废动力电池的检测技术,可梯次利用电池的剩余价值评估技术,电池自动化拆解技术不成熟。大部分回收企业拆解工艺简单,拆解流程不符合环保标准和要求,造成严重的二次污染问题。由于电池型号没有统一标准再加上生产技术不同,导致分类成本高、拆解难度大,拆解技术的落后导致回收拆解企业无法采用一套流水线拆解所有型号的电池。
4、回收利用经济效益低
受政策支撑体系不完善、回收利用技术不成熟、回收量少等因素的影响,中国的动力电池回收行业经济效益较低。目前普遍存在的一个情况是,正规拆解公司因为废旧电池收不上来,业务量少,导致这些企业利润低甚至没有利润。由于要控制废旧电池处理过程中易产生环境污染,国家电池的处理有较为严格的要求,回收企业需要花费大量资金进行回收利用技术改革、升级和设备更新等工作,而目前国家的补贴远远满足不了企业的投入需要,导致专业的回收利用企业难以盈利。
动力电池回收行业进入壁垒
锂电回收行业壁垒在于渠道与技术。
1、渠道壁垒
动力电池回收行最大的壁垒是渠道壁垒,难点在于以较低的成本收集到足够多的废旧电池。
(2)我国动力电池回收体系建设仍不够规范。
2、技术壁垒
动力电池回收行业存在技术壁垒,难点在于自动化率、金属提取率与处理非标原料的工艺能力。
(1)拆解环节的自动化水平仍有待提高。
由于不同类型的电池包拼装结构存在差异,智能拆解需要在模组拆解单体过程中进行多维识选,以及对模组连接铜片激光焊点进行精确化定位,智能化铣削,从而实现无损化拆解,技术难度较大。因此,现阶段大部分企业在拆解外壳、托架、隔板、高压线束、线路板、电池管理系统、冷却系统、高压安全盒等部件时,多采用人工拆解,很难实现全面机械化。随着电池回收规模的提升,人工拆解的方式将失去经济性,拆解环节自动化水平有待提高。
(2)梯次利用环节的技术难点在于检测技术与安全评估。
①无损检测:
电池的外观特征,例如表面平整度、结构完整度、电压、内阻、压痕、气胀、变形、漏液、漏电、油污、编号缺失等,可以间接反映电池的性能变化,对于性能不良的电池,可以通过外观分选剔除,不参与后续梯次利用。如何通过在线检测与快速分拣技术捕捉电池外观、尺寸以及其他关键特征信息,实现多种模组智能兼容的识选是电池检测的一大技术难点。
②一致性检测:
(3)再生利用环节的技术难点在于金属的提取率与处理非标原料的工艺能力。
金属提取率极大地影响着电池回收企业的获利能力。现阶段申请工信部白名单资质的其中一条技术要求便是镍、钴、锰的综合回收率应不低于98%,锂的回收率不低于85%。此外,由于回收企业回收的电池类型及型号五花八门,导致电池回收企业在原材料方面存在一定的非标性,这要求企业在回收利用的工艺方面具备相应的处理能力。能够处理的原料种类越多、工艺成本越低,企业的获利能力越强。
动力电池回收行业壁垒分析
动力电池回收行业发展趋势
1、产业链上下游企业联盟合作
未来随着电池性能的提升,梯次利用的价值也将越来越大,会有更多的整车厂和电池厂是来投资介入这一块领域,从而平摊电池全生命的成本。从布局主体上看,资源、材料、电池新能源汽车等产业链上下游企业均在积极开展再生利用布局,第三方的资源回收企业也有涉入。随着动力电池报废高潮的临近,各企业投资建厂及资本收购等动作逐渐密集。由于动力电池回收责任机制,和电池回收利用的系统性复杂性,产业链上下游的战略联盟合作是未来的必然趋势。
2、各环节企业共建回收网络
3、国企加入动力电池回收
●以上数据及信息可参考智研咨询(www.chyxx.com)发布的《2023-2029年中国动力电池回收行业市场调查研究及未来趋势预测报告》。
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