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浮选专家系统 2024-09-30 20:18:36

电池回收项目(废旧电池回收物流网络设计)

一、电池电池鲶鱼效应凸显 特斯拉上线电池回收业务

特斯拉好像是回收回收全球新能源汽车领域的一只鲶鱼,总是项目能把新能源汽车领域这一摊水给搅得天翻地覆。而就在日前,废旧特斯拉悄然在官网上线电池回收服务,物流网络如此一来,设计特斯拉的电池电池触手便触及到了新能源汽车从设计生产制造销售到回收的全领域。那么特斯拉为何要打通这新能源汽车全寿命的回收回收最后一环,电池回收又能为特斯拉乃至国内整个电池回收行业带来何种影响?

在特斯拉中国官网上,项目我们可以看到电池回收计划的废旧页面信息。其中表示,物流网络特斯拉锂电池所使用的设计材料可以100%回收再用,避免环境污染。电池电池另外,回收回收此前特斯拉“掌舵人”马斯克就曾在社交媒体上表示,项目特斯拉的动力电池的寿命约为30万-50万公里,如需要更换,价格在3000美元-7000美元之间,电池价格根据车型不同有所不同。

以马斯克提出的价格来看,即便是更换电池最贵也仅需要不到5万元人民币,要知道,特斯拉容量最大的动力电池为100kWh,而在国内更换如此容量的动力电池,价格必然会超过10万元。特斯拉作为一家企业,自然不会做赔本的买卖,这其中的差价,则是利用废旧电池的剩余价值来弥补。

以特斯拉广泛使用的三元锂电池(18650型、21700型)为例,在循环2500-3000次左右后,电池容量便会降至80%之下,此时便需要对电池做退役回收处理。目前处理退役电池最为普遍的方法便是梯次利用与原料回收。

梯次利用:虽然退役下的部分电池虽无法满足车辆的性能要求,但是仍可在储能、分布式光伏发电、家庭用电、低速电动车等诸多领域进行梯次利用。以储能为例,据中国铁塔公司数据显示,抛开新建储电站需求不谈,公司现有的180多万座基站每年仅更换存量电池便需要约22.6GWh,而铁塔公司2018年仅使用梯次利用电池约1.5GWh,不是铁塔公司不想用,而是压根不够用。由此可见,梯次电池完全不缺乏市场空间。

原料回收:我国镍、钴等金属元素的储量极少,完全无法满足电池制造的需求,因此我国每年需要从国外进口大量的此类金属矿石,而仅原料的价格便占到单体电池成本的1/3以上,所以如果能大量回收退役电池中的金属材料重新再利用,无疑能大幅降低电池成本。

商机跟环保并不冲突,甚至可以做到相辅相成。不论是梯次利用还是原料回收,都可以进一步压榨电池的商业价值,特斯拉相信,电池回收处理闭环提供了一个高效的解决方案,让人们降低对化石燃料的依赖,并且让能源的利用实现了循环。与此同时从经济角度来看,大规模的回收电池材料的成本将远低于购买和运输新材料的成本,可以长期带来显著的成本节约。

当前我国动力电池回收行业正处于导入初期,动力电池的回收网络还很不健全,主要有格林美、邦普等少数几家第三方回收企业自建的回收网络,还远远没有形成车企、电池企业、回收企业、物流企业协同联动的动力电池回收体系。而特斯拉作为终端市场话语权的掌控者与回收自身产品退役电池的责任主体,通过与第三方电池回收企业合作自建回收体系,无疑是打通了自身产品寿命的最后一环,形成一种良性循环,提升了企业以及产品形象。再者,特斯拉一直以来作为新能源期汽车行业的标杆,争相被国内车企所模仿,而在政策推动与行业标杆的引领下,我国动力电池回收行业必然也会迎来一个高速发展时期。

对于纯电动新能源汽车的潜在用户来说,更换电池的成本很大程度影响着他们的购车积极性。而如果特斯拉很好的解决了这个问题,无疑会进一步凸显新能源汽车用车低成本的优势,同时也会逐步脱掉新能源汽车“一次性”的帽子。所以,综上来看,特斯拉作为“一条鲶鱼”,的确起到了“鲶鱼”该有的作用。

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二、“四链”建设破解动力电池回收利用痛点

2021年3月11日,十三届全国人大四次会议批准了政府工作报告。报告中明确指出“加快建设动力电池回收利用体系”,这是动力电池回收利用首次在政府工作报告中出现,表明对新能源汽车后端循环利用环节的政策引导开始加码。动力电池回收利用可分为回收和综合利用(梯次利用与再生利用)两大环节,能够有效减少电池组装制造带来的高耗能和碳排放,回收镍、钴、锂等有价金属资源,并减少报废电池随意处置带来的环境污染问题。作为汽车行业实现绿色低碳循环发展的重要路径,推广动力电池回收利用对我国顺利实现碳达峰、碳中和的中长期目标具有重要意义。

一、我国动力电池回收利用体系建设历程

我国动力电池回收利用体系建设历史较短,2014年首次布局动力电池梯次利用示范研究项目,2016年首个兆瓦时级梯次利用电池储能系统投入试运行。同年,工业和信息化部发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》,但其中并未明确回收、综合利用等环节的权责划分。2017年国务院办公厅发布的《生产者责任延伸制度推行方案》规定电动汽车及动力电池生产企业应负责建立废旧电池回收网络,并率先在深圳等城市开展电动汽车动力电池回收利用体系建设,这标志着系统规范的动力电池回收利用体系在我国初现雏形。

二、动力电池回收利用仍面临三大痛点

回收渠道建设仍待完善。我国动力电池回收服务网点由新能源汽车生产及梯次利用企业通过自建、共建、授权等方式建立,据工业和信息化部统计,截至目前,回收网点数量已达13145家,但大量废旧动力电池流向非正规回收渠道的问题依然存在。一方面,动力电池综合利用可观的利润空间吸引了非正规企业哄抬废旧电池回收价格,争夺挤占有限的电池资源;另一方面,当前的回收渠道尚不能有效整合多方主体,尤其是无法串起“生产企业一消费者一回收企业一综合利用企业一生产企业”的闭环链条,多方权责未实现明确划分。

综合利用环节盈利困难。与回收环节类似,当前市场充斥着数量巨大的非正规拆解处理作坊,通过不规范的技术手段和操作流程取得成本优势,压低产品平均价格,造成了正规企业无钱可赚的“劣币驱逐良币”现象。此外,当前废旧动力电池拆解、筛选、重组、集成等环节仍面临一系列的技术难题和环保挑战,在电池价格整体呈下降趋势的背景下,亟需通过核心技术突破实现成本控制,发掘废旧动力电池综合利用新的利润空间。

要素支撑体系尚不健全。政策方面,我国对动力电池回收利用体系建设的推动主要通过示范试点形式进行,普适性的财税激励政策相对缺失,且没有发挥“以旧换新”、动力电池押金制度等政策工具对动力电池回收利用的促进作用。平台方面,新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台虽然已成功上线运行,但企业覆盖率仍有待提升,动力电池全生命周期数据未实现共享互联,对于建设完全透明可溯源的动力电池管理体系的支撑作用有限。

三、“四链”建设破解动力电池回收利用痛点

整合回收利用产业链。针对动力电池回收利用多方主体“各自为战”的现状,充分发挥行业协会与联盟的资源整合能力,通过网点共建、渠道共享等形式协助动力电池生产、整车制造、第三方回收、物流运输、梯次利用、再生利用等环节企业之间开展供应链与产业链合作,通过探索废旧电池在储能领域的梯次利用实现产业链延伸与整合。明确各环节权责划分,共同抵制非正规渠道的电池回收与处理,驱动产业链上下游企业的互利共赢。

打通动力电池数据链。依托新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台,督促动力电池生产企业和梯次利用企业完成厂商代码备案和信息上传,鼓励整车及再生利用企业完成注册和信息上传,构建贯穿动力电池全生命周期、覆盖动力电池全参数的数据链,确保退役动力电池信息可回溯。加强数据分析和信息公开,为梯次利用企业评估退役动力电池的安全性和剩余寿命提供数据支撑。

创新全生命周期技术链。从动力电池的全生命周期入手,上游设计环节大力推行绿色产品设计,充分考虑动力电池的易拆卸、易回收等特性,降低后期回收拆解的难度、操作成本和过程中碳排放;中游使用环节加强大数据、人工智能、区块链等技术的融合应用,结合动力电池数据链的建设,鼓励企业创新负荷预测、电池能量管理云平台、柔性容量配置等动力电池服务模式;末端回收与综合利用环节加快精细拆解、剩余寿命评估、绿色清洁再生利用等技术的研发与创新。

完善回收利用政策链。构建自上而下的动力电池回收利用“法律法规一激励政策一技术标准”系统性支撑链条。法律法规方面,制定并不断完善电池专项法律,推动动力电池,尤其是锂离子电池的回收利用纳入《循环经济促进法》,更好地配合我国新能源汽车产业发展规划;激励政策方面,在全国范围内推行“以旧换新”、动力电池押金制度、电池厂商计提电池回收资金等制度,激励企业和个人通过正规渠道进行报废动力电池的回收利用;技术标准方面,进一步推进动力电池规格、动力电池拆解、梯次利用工艺等领域的标准化进程,引导动力电池回收利用行业规模化发展。

三、动力电池回收再利用产业起步锂回收率已超90%,资源保障有底

“今年上半年,我们动力再生公司做了9000多吨(电池),超过了去年一年的量。现在仓库里废电池堆满了,正在扩产。”近日,在格林美(武汉)城市矿产循环产业园,格林美副总经理、武汉动力电池再生技术有限公司(简称“动力再生”)董事长张宇平向上海证券报记者介绍。

8月1日,工业和信息化部节能与综合利用司召开新能源汽车动力电池综合利用工作座谈会,由综合利用骨干企业介绍退役动力电池回收、梯次及再生利用技术攻关、商业模式创新等情况。工业和信息化部相关负责人在会上表示,将研究制定《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理办法》和行业标准,健全动力电池回收利用体系,支持柔性拆解、高效再生利用等一批关键技术攻关和推广应用,持续实施行业规范管理,提高动力电池回收利用水平。

“现在市场可以说是非常火爆,很多资金涌入,大家都看到了千亿级的市场规模,看到了星辰大海。但另一方面,动力电池回收再利用产业其实刚刚起步,这个行业技术难度大,要脚踏实地、扎扎实实地推进,全产业链协同起来,真正实现从绿色到绿色。”张宇平说,中国的新能源汽车产业已经跑到了全球前列,但资源短缺等问题也很突出,循环再利用则可以补上资源短缺的短板。

据国家动力电池溯源平台数据分析,截至今年3月底,我国再生利用企业已资源化回收处置6.4万吨废旧动力电池,梯次利用已处置7016吨废旧动力电池,并以此生产了780MWh的梯次产品。与此同时,基于动力电池产销量和生命周期,预计到2025年我国动力电池累计退役量将达到108万吨。

锂回收率已超90%,资源保障有底

从多家从事动力电池再生利用的企业提供的数据看,目前锂回收率已超过90%。有预测称,到2050年,依靠锂资源的回收就可以满足动力电池储能行业对锂盐的需求,进而形成锂资源自足内循环和零新开采的局面。

“邦普循环镍钴锰的回收率已经达到99.3%,锂的回收率达到90%以上。”在宜宾举行的2022世界动力电池大会上,宁德时代董事长曾毓群表示,矿产资源并不是产业发展的瓶颈,电池里面绝大部分材料都可以循环利用。邦普循环是宁德时代控股子公司,也是国内领先的废旧电池循环利用企业。

“从行业来看,技术问题可以说已经得到了解决。工业和信息化部发布的《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》规定再生锂、镍、钴的回收率不得低于85%、98.5%、98.5%。据我所知,一些龙头企业的锂回收率已经达到90%。”江西一家从事动力电池再生利用的企业负责人告诉记者。

2018年,工业和信息化部发布了第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单,华友钴业、格林美、邦普循环、光华科技和赣州豪鹏等5家企业入选,这也被业内称为“白名单”或“正规军”。截至目前,白名单企业已有47家,其中近20家拥有再生资质(部分企业拥有多个资质)。

据张宇平介绍,动力再生的钴镍回收率均已达到99%,锂的回收比例目前在90%至92%之间,目标是提升到95%。以公司目前的回收率测算,一吨废旧电池的再生价值可以达到约2.4万元(以当前金属价格计算),具有较好的经济效益。

在券商研究员看来,高价值金属回收率的逐步提升,龙头公司试验产线的成功运营,为动力电池再生产业的复制扩张提供了基础,也为新能源产业的可持续发展提供了有力保障。

一方面,动力电池回收在环保方面也有硬性要求。电池正极材料中的重金属会升高环境的PH值,处理不当会产生有毒气体。此外,动力电池中含有的多种金属、电解液会危害人体健康,如钴元素可能导致人体出现胃肠功能紊乱、耳聋、心肌缺血等症状。

另一方面,随着锂电池的需求量大幅增长,资源短缺已成为产业发展的主要制约因素。据推算,到2030年,全球锂需求量将达到179万吨/年,大约是目前全球产能的4倍,加之电池原材料的价格也在逐渐升高,电池材料的回收对于降低新能源汽车的成本十分有利。

在此背景下,再生资源则可以提供长期的保障。长江证券相关研报认为,预计2030年通过回收获得的锂、镍、钴分别占同期需求量的31.4%、26.8%、29.3%。亿欧智库更是作出了锂资源战略规划的“三部曲”预测:2030年实现“锂达峰”,2040年实现锂自足,2050年实现锂内循环。即到2040年,我国的锂资源将实现国内开采和使用的自给自足。到2050年,仅依靠锂资源的回收,就可以满足动力电池储能行业对锂盐的需求,最后形成锂资源自足内循环和零新开采的局面。

15分钟完成检测筛选,梯次利用起步

梯次利用的市场前景极其广阔,但目前暂时还处于商业探索期。由于当前标准体系与商业模式尚不清晰,预计未来2至3年仍将处于政策规范与商业化探索期,2025年后则有望迎来大幅增长。

资源循环再生无疑是一件令人激动的事。然而,与大众通常的认知不同,在专业人士看来,再生只是电池“用完”后的最后一步,在此之前,要尽可能地进行梯次利用,做到物尽其用,“否则就不是节能的,也不是环保的。”

张宇平打比方说,一个优秀的运动员,随着年龄的增长,可能参加不了最顶级的赛事了,但也没有必要就此闲下来,还可以做很多其他的工作。“电池也一样,我们费了那么多功夫,把电池做得那么好,用一次就不要了吗?换个场景,完全可以再用嘛。”

梯次利用是指对废旧动力蓄电池进行必要的检验检测、分类、拆分、电池修复或重组为梯次产品,使其可应用至其他领域的过程。依据电池容量的衰减程度,一般分为电池包使用(电池容量大于或等于80%)、电池组梯次利用(电池使用容量处于60%至80%)和单体电池梯次利用(可用容量衰减至20%至60%)等三个阶段。

一方面,难度是显而易见的。首先,退役电池究竟还能不能用?这就需要识别判断。相比于新电池,退役电池的安全性和性能之间差异较大,在梯次利用前需要对电池状态的价值进行判断,并评估其剩余寿命和安全性。其次,要怎么用?这背后也需要电池分选技术、重组技术以及更先进的电池管理技术等支撑。再次,面对一致性更差的电池组,品质和安全如何保障?在大规模的工业生产前,这些问题都需得到彻底解决。

另一方面,梯次利用的市场前景极其广阔,如在工程机械、低速车、叉车、储能电站、UPS甚至包括农机、无人机等细分领域都可应用。

一些示范项目的成功运营,也增加了梯次利用从业者的信心。去年7月,南京地区100台顺丰电动三轮车参与了顺丰集团与华友钴业合作开展的铅酸电池换锂电池测试项目。测试结果显示,梯次利用锂电池相较普通铅酸电池重量轻、动力强、续航长、充电速度快,目前已安全行驶50万公里。

据华友钴业相关负责人介绍,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。

需求引导着市场供给,也激励了技术的进步。“现在我们15分钟就可以完成检测,按照传统的办法,每个电芯要3个小时。”张宇平介绍,基于前期搜集的动力电池大数据,公司尝试构建了多个数据模型,通过神经网络来自动判别识别,提高检测效率。通过“体检”的电芯,将会与同等规格的“小伙伴”,被重新组装成新的电池包,进行梯次利用。

巨大的经济价值,是推动行业进步的源动力。华友钴业总裁助理、华友循环总经理鲍伟介绍,回收行业通过梯次利用和再生利用,使锂电池的全生命周期的成本降低了20%以上。

“梯次利用暂时还处于商业探索期。”一位接受采访的券商研究员介绍,由于当前标准体系与商业模式尚不清晰,预计行业未来2至3年仍将处于政策规范与商业化探索期,2025年后则有望迎来大幅增长。

以创新引领产业升级,从绿色到绿色

新能源汽车产业,中国有先发优势。动力电池产业,中国产能占据全球一半以上,规模优势明显,技术上也处于全球领先。如果再把回收再利用这个环节做好,就可以形成完整的循环产业链闭环,真正实现从绿色到绿色。

行业前景广阔,梯次利用示范效应逐步获得认可,再生技术已取得突破,但背后面临的问题也不能忽视。“从回收体系的建设,到拆解和梯次利用,最后到再生,几个大的环节,可以说都还处于起步阶段。”有接受采访的业内人士表示,近两年受锂电上游原材料价格大涨等因素影响,一些看到“钱景”的资本大量涌入,“不能急功近利,而是需要扎扎实实做好产业生态。”

记者综合多位采访对象的观点发现,产业发展的压力或者动力至少来自三方面。

首先,海外已经出台相应的法规。欧盟新电池法于2022年1月1日正式实施,到2030年,新电池法要求电池生产中Co(钴)、Ni(镍)、Li(锂)的再生材料使用量占比不得低于12%、4%、4%;到2035年,Co、Ni、Li的再生材料使用量占比不得低于20%、12%、10%。

“在此背景下,中国电池企业也必须加大再生材料的使用,加强相应的供应链建设,不然就会被挡在门外。”亿纬锂能相关负责人称。2021年8月,亿纬锂能与格林美签署《10000吨回收镍产品定向循环供应合作备忘录》。自2024年起,格林美承诺向亿纬锂能供应每年1万吨以上的回收产出镍产品,合作期限自产品供应开始延续10年,且可根据需要进行数量增加和合作期限的延长。

其次,从国内的产业现状来看,原生资源无法满足生产的需要。统计数据显示,中国镍、钴资源储量较小,与我国巨大的新能源汽车市场不相匹配,目前九成以上的镍、钴资源仍需进口。虽然锂的储量相对镍、钴资源较为充足,但面临锂矿开采难度大、矿品品位低等因素的制约,锂资源产能有限,导致目前七成以上的锂资源仍需进口。

此外,受原材料涨价等多种因素影响,近年来国内资本大量涌入动力电池回收再利用行业,不仅容易造成资源浪费,还会破坏生态。据统计,2021年我国动力电池回收利用相关企业注册量增长至2.4万家。GGII数据显示,2021年全国锂电池理论退役量达51.2万吨,实际回收废旧锂电池29.9万吨,这意味着大批废旧电池流入了并不具备处理能力的中小企业手中。

“行业还没完全发展好就开始‘内卷’了。”中国工程院院士孙逢春日前表示,要谨防回而不收、收而不用、收而滥用等问题。

“一定要沉下心来,扎扎实实做研发,真正提升技术来推动行业的进步。”张宇平说。据他介绍,动力再生目前聚集了10多名博士,围绕动力电池的梯次利用和再生等进行技术攻关。“以锂为例,如果回收率能提升一个百分点,每吨(废旧电池)的再生价值就可以提升几千元。”

而回收率的进一步提升,还需要全产业链的协同,比如从电池设计时就考虑到后续的回收问题。8月3日,中国汽车动力电池产业创新联盟在武汉召开“动力电池可制造易回收的技术研讨会”,产业链上的数十家企业共同探讨将循环理念植入电池设计制造等生产环节,提升产品的一致性,降低回收再利用的难度。

“新能源汽车产业,中国有先发优势。动力电池产业,中国产能占据全球一半以上,规模优势明显,技术上也处于全球领先。如果再把回收再利用这个环节做好,就可以形成完整的循环产业链闭环,真正实现从绿色到绿色。”接受记者采访的专家表示,动力电池材料的循环再造,是推动我国从新能源产业大国走向新能源产业强国的关键,只要规范有序发展,前景光明、空间广阔。

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参考资料:锂矿加工