中國儲能網(wǎng)訊：動力電池退役期來臨與鋰資源約束，鋰電回收勢在必行。碳中和背景下，電動車和儲能市場將快速增長。我們測算 2020-2060 年鋰電潛在需求量累計將達到 25TWh，若按 1GWh 電池對應(yīng)碳酸鋰需求約 600 噸，則碳酸鋰需求約為 1500 萬噸。綜合考慮環(huán)保因素、鋰資源區(qū)域約束、鋰價格因素，廢舊鋰電池回收是一項必要工作。
然而當(dāng)前政策正在完善，標(biāo)準(zhǔn)、價格是核心掣肘。至 2030 年，三元與磷酸鐵鋰電池回收將成為千億市場。對于三元電池，通過 材料回收方法，可具有一定經(jīng)濟性，市場將率先起量，2022-2023 年將是行業(yè)重要拐點，我們估算 2019 年可回收三元正極 0.13 萬噸，隨后逐年遞增至 2030 年的 29.25 萬噸；在現(xiàn)價情況下 2020-2030 年三元電池累計回收空間將達 1305 億元。
磷酸鐵鋰電池直接拆解材料回收的經(jīng)濟效益并不大，為彌補經(jīng)濟性方案：
1）先通過梯次利用提高收益、2）處理成本通過行政手段及補貼內(nèi)部化。對于磷酸鐵鋰電池，我們預(yù)測 2030 年報廢鐵鋰電池將達到 31.33 萬噸，考慮拆解回 收與梯次利用后拆解材料回收，二者總計可以回收鋰元素 0.65 萬噸；在中殘值、 現(xiàn)價情況下，2020-2030 年磷酸鐵鋰電池梯次利用/回收累計市場空間分別將達 到 680/163 億元。國內(nèi)以濕法為主的回收工藝，前驅(qū)體企業(yè)具有技術(shù)同源性。技術(shù)工藝方面，國 外的技術(shù)路線以火法為主，國內(nèi)主要動力電池回收企業(yè)主要技術(shù)路線為濕法。由于濕法與干法工藝有較大差異，工藝路徑相似的正極前驅(qū)體企業(yè)具有技術(shù)同源性，在開展鋰電回收布局上更具有技術(shù)優(yōu)勢。
海外動力電池回收模式可作為他山之石。參考歐美發(fā)達國家，動力電池生產(chǎn)商往往承擔(dān)電池回收的主要責(zé)任，主機廠和電池租賃公司起到配合回收的作用。依據(jù)責(zé)任主體的不同可以分為以日本為代表的動力電池生產(chǎn)商回收模式（包括經(jīng)過電動汽車經(jīng)銷商、電池租賃公司）、以歐美國家為代表的行業(yè)聯(lián)盟回收模式（動力電池生產(chǎn)商聯(lián)合形成回收聯(lián)盟）以及第三方回收模式。
1、著眼于未來：我們?yōu)槭裁?/strong>要回收鋰電？
1.1、 電動車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，動力電池退役量龐大
全球新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速，2020 年全球新能源汽車銷量 309.52 萬輛，同比 +40.16%，其中純電動汽車銷量 212.61 萬輛，同比+29.58%，在新冠肺炎疫情的沖擊下逆勢增長。我們預(yù)計 2021-25 年全球新能源汽車銷量增速有望在 30% 以上，到 2025 年銷量將突破 1300 萬輛。
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)于 21 世紀(jì)初期興起，自 09 年“十城千輛”工程啟動， 2013-14 年推廣應(yīng)用新能源汽車并免征購置稅，2015 年 4 月財政部發(fā)布《關(guān)于 2016-2020 年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策的通知》，對新能源汽車購買給 予補助實行普惠制，財政補貼成為推動中國新能源產(chǎn)業(yè)的主要增長力量。隨著新能源汽車購置補貼逐步退坡，2017 年開始推行的“雙積分”政策接力繼續(xù)推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我們預(yù)計我國新能源汽車銷量未來 5 年增長率穩(wěn)定在 30%-40%，到 2025 年有望超過 600 萬輛。
在電動汽車市場快速增長帶動下，動力型鋰離子電池繼續(xù)保持快速增長勢頭。按 照正極材料動力電池可分為三元電池、磷酸鐵鋰電池及其他電池。目前看，海外以三元電池為主，國內(nèi)三元電池和磷酸鐵鋰同步發(fā)展。全球動力電池年新增裝機量保持穩(wěn)定增長，我們預(yù)計 2025 年裝機量可達 623GWh；國內(nèi)裝機量可達 312GWh。其中三元電池裝機量達 174.5GWh，磷酸鐵鋰裝機量達 137.4GWh。
1.2、 全球電動化趨勢下，鋰資源約束幾何
在碳中和背景下，電動車和儲能市場將快速增長，根據(jù) BNEF 在 2020 年的預(yù)測：
（1）2020-2040 年，全球電動乘用車銷售量將從約 200 余萬輛，增加至約 5500 萬輛（約 3300GWh，以 60kWh/輛計算），是 2020 年的 27.5 倍；
（2）2020-2050 年，全球儲能市場累計裝機量將從約 20GWh，增至約 1700GWh， 是 2020 年的 85 倍。
如果以電動車 8 年一個更換周期計算累計量，并假設(shè)儲能裝機大部分采用鋰電， 對鋰電需求量進行測算，2020-2060 年累計將達到 25TWh，若按 1GWh 電池對 應(yīng)碳酸鋰需求約 600 噸，則碳酸鋰需求約為 1500 萬噸。
從世界鋰資源的勘探量來看，我們并不需要擔(dān)心鋰資源不夠用，但我們依然需要關(guān)注區(qū)域上的資源約束。
（1）資源量較高的是鹽湖中的鋰，如果提純技術(shù)能夠進步、生產(chǎn)成本能夠降低， 問題將能夠較好的解決；
（2）中國優(yōu)質(zhì)的鋰資源與世界其他地區(qū)相比較少，考慮我國是鋰電中游產(chǎn)業(yè)鏈以及下游應(yīng)用市場核心，因此需要考慮資源掣肘；
（3）從鋰鹽產(chǎn)能、成本分布和鋰價趨勢看，不同資源稟賦、地區(qū)政策導(dǎo)致開采難度和投資、成本不同，未來不同時間、不同區(qū)域供需有一定的錯配，鋰價格大幅波動也再所難免，若鋰價大幅上漲，將不利于實現(xiàn)碳中和愿景。
因此，綜合考慮環(huán)保因素、鋰資源區(qū)域約束、鋰價格因素，對使用過的鋰電池進行回收也是一項必要的工作。
1.3、 動力電池梯次利用與材料回收市場空間
1.3.1、動力電池報廢量及梯次利用量空間預(yù)測
我們對未來三元電池的金屬回收市場空間及磷酸鐵鋰電池的梯次利用與回收市場空間設(shè)計了測算模型，首先作出如下假設(shè)：
（1）三元電池：
1）在循環(huán)充放電過程中電池容量會逐漸衰減，當(dāng)衰減至 80%以下時，便達到退役狀態(tài)。通常，動力電池的服役年限在 5 年左右。我們假設(shè)三元電池與磷酸鐵鋰 電池的有效壽命均為 5 年。因此，截至目前，第一批動力電池己經(jīng)到達退役年限，今后將迎來較為持續(xù)且不斷擴大的動力電池回收市場。在此假設(shè)下，2014 年裝機的三元（磷酸鐵鋰）電池將在 2019 年全部拆解回收，2015 年裝機的三元（磷酸鐵鋰）電池將在 2020 年全部拆解回收，以此類推。
2）對退役三元電池的處理主要采取拆解回收的方式。拆解回收主要是對正極材 料中的鈷、鎳、錳、鋰等金屬材料的回收再利用，而正極材料又分為 NCM333、 NCM523、NCM622、NCM811 等，且不同的技術(shù)路線能量密度不同。隨著三元電池行業(yè)的發(fā)展，高鎳、無鈷成為主要發(fā)展趨勢，我們對未來年份正極材料各金屬占比進行假設(shè)，并進行測算。
（2）磷酸鐵鋰電池：
1）2017 年 9 月 28 日，工信部、財政部、商務(wù)部等五部門聯(lián)合公布了《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》即“雙積分”政策，強調(diào)提高新能源車電池能量密度。由于磷酸鐵鋰電池能量密度的劣勢，其市場競爭力一度下滑。補貼政策退坡后，由于鈷價的持續(xù)走高，無鈷電池受到市場青睞，而高鎳三元電池的安全性還有待進一步提升，同時 CTP 技術(shù)的不斷深化及對低成本電池的需求提升，磷酸鐵鋰電池重新煥發(fā)生機。
2）磷酸鐵鋰退役電池宜采用先梯次利用，后拆解回收的處理順序。目前，回收及梯次利用體系尚不健全，鋰元素回收也存在經(jīng)濟性問題，但我們相信，隨著政策的支持，以及隨著儲能市場興起以及鋰資源約束，市場和經(jīng)濟性會逐步好轉(zhuǎn)。在測算中，我們對梯次利用比例進行了假設(shè)，比例從 2019 年的 5%逐步提高到 2030 年的 80%，而對沒進入梯次利用體系的磷酸鐵鋰電池做了相對極端的假設(shè)，即假設(shè)其進入了拆解及材料回收體系，否則將污染環(huán)境，產(chǎn)生環(huán)境成本。
3）我們假設(shè)提升前的磷酸鐵鋰正極度電質(zhì)量為 2.4kg/kWh，提升后變?yōu)?2.3kg/kWh，并假設(shè) 17-20 年市場逐步從低能量密度鐵鋰電池過渡為高能量密度鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池報廢前后的能量密度不變。
4）儲能是磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用場景之一，但由于其應(yīng)用周期較長，一般是 15-20 年以上，故暫時不考慮儲能市場磷酸鐵鋰電池的報廢。
5）對于梯次利用后的磷酸鐵鋰電池，3 年后再進行拆解回收鋰元素。對于三元電池，我們估算：2019 年預(yù)計可回收三元正極 0.13 萬噸，隨后逐年遞 增至 2030 年的 29.25 萬噸。
根據(jù)各類型三元正極測算金屬回收量，加總得到三元電池總的各金屬回收量：
1）NCM333：隨著 2014 年安裝的 NCM333 三元電池于 2019 年開始退役， 2019 到 2022 年 NCM333 回收量逐步增加，2022 年達峰值 1.28 萬噸，隨后由于 NCM333 的退出而逐步減少，至 2026 年回收量歸零；
2）NCM523：2016 年開始進入市場的 NCM523 于 2021 年開始報廢回收，隨 后回收量于 23-28 年穩(wěn)定在 4-6 萬噸之間，預(yù)計 2030 年上漲至 10.78 萬噸；
3）NCM622：2017 年流入市場的 NCM622 于 2022 年開始報廢回收，回收量小幅上漲，直到 28 年上漲幅度增加，預(yù)計 2030 年可回收 6.03 萬噸；
4）NCM811：2018 年流入市場的 NCM811 于 2023 年開始報廢回收，預(yù)計 2030 年可增長至 12.44 萬噸。
預(yù)計 2030 年可回收鋰 2.09 萬噸，鎳 11.47 萬噸，鈷 2.80 萬噸，錳 3.23 萬噸。
對于磷酸鐵鋰電池，我們預(yù)測：
1）2030 年，報廢鐵鋰電池將達到 31.33 萬噸；
2）隨著梯次利用逐年上升，預(yù)計 2030 年可梯次利用的鐵鋰電池達 109.93GWh， 共 25.06 萬噸；其余 6.27 萬噸進行拆解回收，可回收鋰元素 0.28 萬噸；
3）2027 年梯次利用的磷酸鐵鋰電池將在 2030 年達到報廢標(biāo)準(zhǔn)，此時拆解回收 8.604 萬噸，可回收鋰元素 0.379 萬噸。二者總計可以回收鋰元素 0.65 萬噸。
1.3.2、動力電池報廢及梯次利用市場空間敏感性預(yù)測
由于金屬價格變動對動力電池回收和梯次利用經(jīng)濟性、市場釋放和產(chǎn)值空間有著 巨大影響，我們對未來三元電池的金屬回收市場空間及鐵鋰電池的回收與梯次利 用市場空間設(shè)計了價格敏感性分析，并作出如下假設(shè)：
2）進行敏感性分析時，我們在改變金屬市場價格的同時，三元電池正極材料占比與磷酸鐵鋰電池梯次回收比例不變。
3）我們假設(shè)磷酸鐵鋰電池的每瓦時價格從 2014 年的 2.17 元/Wh 降低至 2025 年的 0.55 元/Wh，其中 21-25 年降低速度逐漸減慢。梯次利用的殘值價格分為 高（40%）、中（30%）、低（20%）三檔分別進行殘值折算。
在金屬處于高價時，到 2030 年三元電池鋰/鎳/鈷/錳回收市場空間預(yù)計 195.82/176.63/186.13/6.40 億元。在金屬處于現(xiàn)價時，2030 年三元電池鋰/鎳/ 鈷/錳回收市場空間預(yù)計 103.67/154.24/85.80/5.29 億元。在金屬處于低價時， 2030 年三元電池鋰/鎳/鈷/錳回收市場空間預(yù)計 81.68/73.65/54.41/3.00 億元。2020-2030 年三元電池累計回收空間在現(xiàn)價情況下將達到 1305 億元。
在高殘值下，2030 年鐵鋰電池梯次利用市場空間預(yù)計 241.24 億元，中殘值時預(yù)計 180.93 億元，低殘值時預(yù)計 120.62 億元。中殘值情況下，2020-2030 年鐵鋰電池梯次利用累計市場空間將達到 680 億元。
在鋰金屬處于高價時，2030 年磷酸鐵鋰電池鋰元素回收市場空間預(yù)計 61.17 億 元，現(xiàn)價時預(yù)計 32.38 億元，低價時預(yù)計 25.52 億元。2020-2030 年磷酸鐵鋰電池鋰?yán)塾嫽厥帐袌隹臻g在現(xiàn)價情況下將達到 163 億元。
2、聚焦產(chǎn)業(yè)鏈：應(yīng)當(dāng)如何回收動力電池？
2.1、 政策正在完善，標(biāo)準(zhǔn)、價格是核心掣肘
2016 年 12 月，工信部發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》 （征求意見稿），明確了汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)動力蓄電池回收利用主體責(zé)任。生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度（EPR）是指將生產(chǎn)者的責(zé)任延伸到產(chǎn)品的整個生命周期，特別是產(chǎn)品消費后的回收處理與再生利用階段，要求生產(chǎn)者在產(chǎn)品全生命周期擔(dān)責(zé)， 把生產(chǎn)和回收串聯(lián)起來，提升回收利用率。
2018 年 7 月，工信部、科技部等七部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好新能源汽車動力蓄 電池回收利用試點工作的通知》，決定在京津冀地區(qū)、山西、上海、江蘇、浙江、 安徽、廣東等 17 個地區(qū)及中國鐵塔開展新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作，并確定各試點地區(qū)相應(yīng)的目標(biāo)任務(wù)，這有助于建立相對集中、跨區(qū)聯(lián)動的回收體系。隨著相關(guān)政策的陸續(xù)出臺，動力電池回收體系也將加速完善。動力電池回收試點工作的開展，標(biāo)志著我國動力電池回收進入大規(guī)模實施階段。
2020 年 7 月，工信部發(fā)布《2020 年工作節(jié)能與綜合利用工作要點》，要求推動新能源汽車動力蓄電池回收利用體系建設(shè)；深入開展試點工作，加快探索推廣技術(shù)經(jīng)濟性強、環(huán)境友好的回收利用市場化模式，培育一批動力蓄電池回收利用骨 干企業(yè)；研究制定《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》，建立梯次利用 產(chǎn)品評價機制；依托“新能源汽車國家監(jiān)測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理 平臺”，健全法規(guī)，督促企業(yè)加快履行溯源和回收責(zé)任。動力電池回收體系的評價機制及法律法規(guī)的完善，標(biāo)志著我國動力電池回收體系框架正在日趨成熟。
雖然頂層設(shè)計逐步在完善，但目前動力電池回收受到以下三個問題的掣肘，使政策開展較為困難：
1.電池殘值量的測量標(biāo)準(zhǔn)難以估計：動力電池在循環(huán)充放電過程中電池容量會逐漸衰減，當(dāng)衰減至 80%以下時，便達到退役狀態(tài)。而目前對于動力電池的健康度 SOH（State-of-health）有很多種定義，包括根據(jù)容量衰減定義、根據(jù)剩余放電量定義剩余循環(huán)次數(shù)定義以及根據(jù)內(nèi)阻定義。因此政策制定者對于動力電池殘值剩余量的標(biāo)準(zhǔn)測定標(biāo)準(zhǔn)存在一定困難。
2.金屬價格波動影響材料回收經(jīng)濟性：金屬價格的波動會最終決定動力電池回收市場的盈虧，而金屬價格又是受資源供給、技術(shù)進步、下游市場綜合因素所影響， 存在技術(shù)周期、產(chǎn)能周期，故金屬價格是動力電池回收的市場驅(qū)動的決定性要素，既影響動力電池的商業(yè)模式，也影響政策制定和執(zhí)行的有效性。
3.梯次利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：對于磷酸鐵鋰電池一個重要的回收方式就是梯次利用，梯次利用方式、安全性等因素困擾著標(biāo)準(zhǔn)制定，標(biāo)準(zhǔn)過高會造成梯次利用市場的萎 縮，標(biāo)準(zhǔn)過低又不利于梯次利用市場長期發(fā)展。
因此，這些問題都需要在實踐中不斷總結(jié)、不斷反饋，進一步完善政策標(biāo)準(zhǔn)、以及商業(yè)模式。
2.2、 動力電池回收渠道與再生利用方法論
動力電池的回收過程中有不同的參與主體和回收路徑，這主要是由于不同動力電池間存在銷售方式、使用形式、所有權(quán)歸屬的不同。目前在我國，動力電池的回收渠道主要有小型回收公司、專業(yè)回收公司、政府回收中心。近年來，為規(guī)范動力電池回收市場，我國相繼出臺了動力電池拆解回收相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
參考歐美發(fā)達國家的電池回收路徑，動力電池生產(chǎn)商往往承擔(dān)電池回收的主要責(zé) 任，而參與主體中的電動汽車生產(chǎn)商和電池租賃公司起到配合動力電池生產(chǎn)商回 收的作用。根據(jù)動力電池從消費者回收至動力電池生產(chǎn)商的路徑經(jīng)過的參與主體 差異，理論上可分為三種回收路線。
第一種回收路徑為廢舊動力電池通過電動汽車經(jīng)銷商回收；第二種回收路徑為通 過電池租賃公司回收，廢舊動力電池經(jīng)過上述兩種回收路徑最終流向動力電池生產(chǎn)商（部分生產(chǎn)商也可以聯(lián)合形成生產(chǎn)商聯(lián)盟）進行回收處理；第三種回收路徑最終流向為第三方回收公司回收處理，但是第三方回收公司需要依靠自主建立的動力電池的回收網(wǎng)點。
具體的，根據(jù)上述三種回收路線，參考逆向物流理論，可以建立不同的動力電池 回收路徑模式。分別是以日本為代表的動力電池生產(chǎn)商回收模式（包括經(jīng)過電動 汽車經(jīng)銷商、電池租賃公司）、以歐美國家為代表的行業(yè)聯(lián)盟回收模式（動力電 池生產(chǎn)商聯(lián)合形成回收聯(lián)盟）以及第三方回收模式。對于不同的公司類型，由于公司現(xiàn)狀的區(qū)別，需要根據(jù)實際情況，選擇不同的回收路徑模式使得利益最大化。
2.2.1、磷酸鐵鋰電池的梯次利用和金屬回收
磷酸鐵鋰電池回收后兩大利用途徑：梯次利用與拆解回收，這兩個途徑并不是排 斥關(guān)系，而是互補關(guān)系。廢舊電池梯次利用是指動力電池在達到設(shè)計使用壽命時，通過修復(fù)、改裝或再制造等方法使其能夠在合適的工作位置繼續(xù)使用的過程，而這個過程一般是同級或降級的應(yīng)用形式。
廢舊電池的拆解回收則主要指通過化學(xué)、物理或生物手段拆解廢舊電池并回收其 中的可利用資源。2017 年 2 月，國家出臺的《新能源汽車動力蓄電池回收利用 管理暫行辦法》提到，鼓勵電池生產(chǎn)企業(yè)與綜合利用企業(yè)合作，在保證安全可控 前提下，按照先梯次利用后再生利用原則,對廢舊動力蓄電池開展多層次、多用 途的合理利用。
廢舊磷酸鐵鋰動力電池回收后先梯次利用，后拆解回收，將最大化電池的退役后 價值。動力電池的性能會隨使用次數(shù)的增加而衰減，但當(dāng)動力電池不能達到電動 汽車的使用標(biāo)準(zhǔn)而退役時，其性能（電池容量）往往只下降到原性能的 80％。在電池性能仍維持在 80%-20%時，退役的動力電池可以經(jīng)過相關(guān)的檢測評價依 次用于低功率電動車、電網(wǎng)儲能、家庭儲能領(lǐng)域。而當(dāng)電池性能下降至 20%時， 可以對其進行報廢處理。
現(xiàn)行條件下，退役動力電池梯次利用在技術(shù)、市場上仍然存在較大的難度。
（1）技術(shù)角度看，動力電池與儲能電池遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同、儲能領(lǐng)域?qū)﹄姵?的溫度性能要求高，而部分退役的動力電池可能達不到儲能電池的使用要求、基 于容量衰減機理分析建立電池壽命預(yù)測模型還不完善，造成梯度利用退役動力電 池在評價檢測環(huán)節(jié)出現(xiàn)困難。
（2）市場角度看，建立梯次利用逆向物流系統(tǒng)較為復(fù)雜，中間涉及的環(huán)節(jié)較多， 比直接的物理、化學(xué)、生物拆解回收復(fù)雜、消費者心理上對梯次利用電芯的市場 接受度較低。
相較于梯次利用，退役動力電池拆解回收在技術(shù)上則相對成熟。廢舊的動力電池 處理技術(shù)可以分為物理法、生物法及化學(xué)法；物理方法包括破碎浮選法和機械研 磨法，但其分離效率極低，有價金屬回收一般還需要后續(xù)的處理流程；生物法利 用微生物分解代謝，實現(xiàn)金屬離子的選擇性浸出與回收，但是生物法基本還停留 在實驗室研究側(cè)層面，離大規(guī)模應(yīng)用有一定距離。
拆解回收的主流方法基本上屬于化學(xué)法，包括三種處理工藝，火法處理、濕法處 理、電極修復(fù)再生。火法處理是一種比較初級的廢物處理方法，主要原理是將電 池拆解或破碎后高溫焚燒使電池內(nèi)的有機物氧化分解，電極材料和包裝材料中的 金屬元素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的金屬氧化物，然后再進行分離回收。濕法處理工藝的相關(guān) 研究開展較多，主要原理是利用酸液和堿液將電極材料溶解，然后在液相中實現(xiàn) 各元素的分離和提純。電極修復(fù)再生工藝是近些年興起的處理工藝，將廢舊鋰離 子電池中的電極材料拆解分離，使用電化學(xué)或物理化學(xué)等方法處理，恢復(fù)其受損 的結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能，使得材料可以再次用于使用場合或作為制備新的電極材料 的前驅(qū)體。
2.2.2、三元電池正極材料回收與再生
目前，三元正極材料回收與再生的技術(shù)路線主要分以下兩種形式：
物理修復(fù)再生，對只是失去活性鋰元素的三元正極材料，直接添加鋰元素并通過 高溫?zé)Y(jié)進行修復(fù)再生；對于嚴(yán)重容量衰減、表面晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的正極材料， 進行水熱處理和短暫的高溫?zé)Y(jié)再生；
冶金法回收，主要有火法、濕法、生物浸出法三種方式。其中火法耗能高，會產(chǎn) 生有價成分損失，且產(chǎn)生有毒有害氣體；生物浸出法處理效果差，周期較長，且 菌群培養(yǎng)困難；相比之下，濕法具有效率高、運行可靠、能耗低、不產(chǎn)生有毒有 害氣體等優(yōu)點，因此應(yīng)用更普遍。
2.3、 他山之石，海外動力電池回收模式
2.3.1、美國：健全的電池回收法律與回收知識普及
美國廢舊電池的回收法律健全，其相關(guān)法律的體系涉及聯(lián)邦、州和地方各級。三 個層次的法律互相補充、互相規(guī)范，從而使得美國的電池回收法律體系完善、全 面、具體。
在聯(lián)邦政府層級，政府通過頒發(fā)許可證用于監(jiān)管電池制造商和廢電池回收公司。
在州層級，大多數(shù)州已經(jīng)采納了由美國國際電池理事會(BCI)提出的電池回收法 規(guī)，通過參與廢舊電池回收的價格機制來指導(dǎo)零售商和消費者。例如，《紐約州 可充電電池法》和《加州可充電電池回收法案》要求可充電電池零售商回收消費 者的一次性可充電電池而不收取任何費用。
在地方層級，美國大多數(shù)城市已經(jīng)制定了電力電池回收法規(guī)，以減輕廢舊電池的 環(huán)境危害。美國國際電池理事會頒布了《電池產(chǎn)品管理法》，該法案創(chuàng)建了一個 電池回收押金制度來鼓勵消費者收集和交還用過的電池。
美國廢舊電池的回收知識普及機構(gòu)眾多，國民回收意識普遍較強。以美國國家國 際電池理事會為例（BCI）為例，作為一個權(quán)威的電池回收第三方組織，該組織 不僅統(tǒng)籌各州的電池回收，并且具體細化到了電池回收的分類流程、規(guī)范等知識 的普及。BCI 在其官網(wǎng)有大量的文件與圖片用于指導(dǎo)個人、企業(yè)的電池回收，并 且，由于鉛酸電池和鋰電池的回收處理方式不同，BCI 的流程指導(dǎo)甚至包括了指 導(dǎo)回收電池中個人、企業(yè)對于鉛酸電池和鋰電池的區(qū)分。
2.3.2、歐盟：生產(chǎn)者責(zé)任制度+聯(lián)盟體系
歐盟是最早關(guān)注電池回收并采取措施的地區(qū)。1991 年推出《含有某些危險物質(zhì) 的電池與蓄電池指令》，規(guī)定了這些電池需要單獨回收。歐盟在 3C 電池，鉛酸 電池的回收方面起步較早，積累了很多相關(guān)經(jīng)驗。2006 年出臺廢舊電池處理和 回收政策（2006/66/EC），形成由動力電池生產(chǎn)企業(yè)來承擔(dān)回收主體的配套體 系（生產(chǎn)者責(zé)任延伸制）。其中德國，生產(chǎn)者責(zé)任意識與回收分工明確是源動力，對于動力電池回收的重視，使得德國在電池回收的法律制度、責(zé)任分工、技術(shù)路 線等方面都取得了顯著的成就。
責(zé)任、義務(wù)、法律三者之間的互相融合貫穿，是德國完整的動力電池回收系統(tǒng)的 基礎(chǔ)。德國政府根據(jù)《廢物框架指令》(Directive 2008/98/ EC)、《電池回收指 令》(Directive 2006/66/EC)、《報廢汽車指令》(Directive 2000/53/EC)等指令， 頒布了《回收法》、《電池回收法》、《報廢汽車回收法》等一系列相關(guān)回收法 律。
在相關(guān)法律框架的約束下，德國的廢舊電池回收系統(tǒng)具有明確的分工。產(chǎn)業(yè)鏈中 的生產(chǎn)者、消費者和回收者都有相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)。電池生產(chǎn)商生產(chǎn)或進口電池 需要在政府進行登記，下游經(jīng)銷商需要負責(zé)構(gòu)建電池回收網(wǎng)絡(luò)，用戶同樣有義務(wù) 將廢舊電池交還相應(yīng)的回收機構(gòu)。
此外，德國在動力回收非常強調(diào)“生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度”。例如，大眾、寶馬等 新能源汽車制造商積極回收廢舊電池。其中，寶馬致力于通過建立產(chǎn)業(yè)閉環(huán)實現(xiàn) 動力電池價值鏈，在這一價值鏈中，從電池生產(chǎn)的原材料、電池研發(fā)、電池生產(chǎn)、 電池裝機，至電池回收利用得到有價值的電池生產(chǎn)原材料，形成了閉環(huán)，實現(xiàn)動 力電池的價值最大化。
同時，BMW 也與優(yōu)美科、Vattenfall、Bosch、NextEra 等進行合作，致力于探討退役動力電池在儲能系統(tǒng)中的梯次利用。寶馬已經(jīng)成功 地利用寶馬 i3 和 MINI E 原型車的廢舊動力電池實現(xiàn)了儲能電網(wǎng)穩(wěn)定。其位于寶 馬集團萊比錫工廠的能量儲存場共儲存了 700 節(jié)寶馬 i3 電池，展示了在汽車電 池使用壽命結(jié)束時，可以通過給電池第二次使用壽命(作為可持續(xù)能源模式的一 部分)來實現(xiàn)利潤。
2.3.3、日本：“未雨綢繆”發(fā)展下的動力電池回收模式
受原材料短缺的影響，日本在廢舊電池回收方面處于全球領(lǐng)先地位。日本的電池 回收體系構(gòu)建時間較早，在 1994 年時，日本已經(jīng)開始推行電池回收計劃，并建 立了“電池生產(chǎn)-銷售-回收”的回收體系。發(fā)展至今，日本已經(jīng)建立了主要由電 池企業(yè)主導(dǎo)構(gòu)建，以“逆向物流”為思路的回收渠道。該回收渠道由電池生產(chǎn)商 利用零售商家、汽車銷售商和加油站等的服務(wù)網(wǎng)絡(luò),免費從消費者那里回收廢舊 電池,再交給專業(yè)的電池回收利用公司進行處理。
為了規(guī)范廢舊電池回收行業(yè)的發(fā)展，日本從基本法、綜合法、特別法三個層面出 臺了相應(yīng)的法律法規(guī)，并且鼓勵汽車制造商關(guān)注與汽車電池回收技術(shù)相關(guān)的資源 回收研究。豐田、日產(chǎn)和三菱等汽車制造商都積極投資于電池回收的研究和開發(fā) 以響應(yīng)日本政府的“新能源汽車制造商有義務(wù)對廢舊電池進行回收處理”理念。
同時，日本頻繁的自然災(zāi)害促使了應(yīng)急電源的使用，促進了退役動力電池在該領(lǐng) 域上的梯次利用。除了傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)企業(yè)投身于梯次利用，日本涌現(xiàn)了一批以 “4R Energy”為代表的致力于退役電池梯次利用（特別是在應(yīng)急電源、儲能等 方面）的公司，該類型公司遵從著較好的回收理念，比如 4R 公司提出的“再利 用、再轉(zhuǎn)售、再制造、再循環(huán)”的回收理念，有很好的現(xiàn)實意義。
在梯次利用方面，日本 4R 公司在住宅用途上將高容量退役動力電池與太陽能電 池板組合進行能源儲藏的技術(shù)發(fā)展快速，從而給退役電池在住宅停電時作為備用 能源、房屋節(jié)能等功能上樹立了梯次利用的范本。另外，4R 株式會社對于不同 電池容量的退役動力電池梯次利用領(lǐng)域進行劃分，其中 10-24KWh、100KWh 是 當(dāng)前 4R 公司發(fā)展的重點。
2.3.4、韓國：新能源車快速起量，回收模式發(fā)展正當(dāng)時
韓國新能源汽車快速起量，配套的充電樁等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，其相應(yīng)的電池回收也將在近年迎來加速增長，但是，韓國的動力電池回收產(chǎn)業(yè)仍不健全，亟待發(fā)展。
根據(jù)韓國的《清潔空氣保護條例》，所有購買電動汽車并獲得補貼的消費者必須向地方政府歸還電動汽車的電池，但是，對于電動汽車報廢電池的回收在韓國仍然沒有具體的規(guī)定。因此，在韓國，有必要制定計劃，使得電動汽車報廢電池回收的儲存區(qū)域的規(guī)范、運輸和回收標(biāo)準(zhǔn)有法律可以依據(jù)。
有鑒于此，有韓國學(xué)者也提出基于 EPR 制度的適用于韓國可行的動力電池回收 體系，在該回收體系中，電池生產(chǎn)者成立生產(chǎn)者責(zé)任組織以統(tǒng)籌安排回收動力電 池的相關(guān)費用，并且政府通過補助金形式促進消費者將電池轉(zhuǎn)交給政府指定回收中心，材料企業(yè)通過拆解回收獲得金屬并流轉(zhuǎn)回生產(chǎn)商或進口商，從而形成電池回收的良好循環(huán)。值得注意的是，在韓國的動力電池回收體系建立中，也有中國公司的身影，例如，格林美在 2019 年 10 月與韓國浦項市政府、ECOPRO，就 新能源汽車電池梯次利用及循環(huán)再生項目推進，簽署諒解備忘錄。
2.3.5、海外公司電池回收技術(shù)路線
相較于國內(nèi)，國外的技術(shù)路線以火法為主。以優(yōu)美科為例，優(yōu)美科利用高溫冶金法將動力電池直接高溫還原，電池外殼、負極材料、塑料隔膜等部分分別提供還原劑和能量，最終金屬以合金的方式回收，并且在回收過程中對氣體進行凈化。高溫還原的金屬合金將經(jīng)過酸浸后經(jīng)萃取得到金屬鹽，并通過高溫還原回收金屬單質(zhì)。
3、國內(nèi)動力電池回收利用產(chǎn)業(yè)鏈全梳理
3.1、 國內(nèi)動力電池回收“素描”：“分羹者”眾多
由于動力電池回收市場的潛在價值和其回收的社會必要性與需求，眾多類型企業(yè)在動力電池回收的產(chǎn)業(yè)布局中都有所行動。這其中，梯次利用對于退役動力電池可以更好的發(fā)揮其余熱，一直是相關(guān)的企業(yè)布局較頻繁的領(lǐng)域。
經(jīng)過相關(guān)企業(yè)前期的嘗試以及代表企業(yè)（如中國鐵塔等）“篳路藍縷”，國內(nèi)動力電池回收商業(yè)化正逐漸走向規(guī)?；l(fā)展。作為退役電池梯次利用領(lǐng)域最大的用戶單位，中國鐵塔規(guī)劃繼續(xù)擴大梯次利用電池的使用規(guī)模，并且停止采購鉛酸電池，以梯次利用鋰電池作為替代。
同時，參與動力電池回收的企業(yè)類型逐漸多元化，這也漸漸成為未來趨勢。布局動力電池回收市場的企業(yè)包括了電池生產(chǎn)鏈上的大部分企業(yè)類型，如電池用戶單位、電池生產(chǎn)企業(yè)、材料企業(yè)、儲能企業(yè)、設(shè)備制造商、車企等。
國內(nèi)主要的動力電池回收企業(yè)共有 12 家，主要技術(shù)路線為濕法。其中北京賽德 美以磷酸鐵鋰修復(fù)再生為技術(shù)路線，衢州華友、哈爾濱巴特瑞、山東威能生產(chǎn)電 池原材料，其余均為三元材料的生產(chǎn)。以荊門格林美為例，回收得到的動力電池 經(jīng)放電、拆解、破碎及分選等預(yù)處理步驟后，經(jīng)過硫酸進行浸出，其濾渣進行無 害化處理。濾液經(jīng)過中和除去 Fe、Al 等雜質(zhì)離子，再經(jīng)萃取得到 Mn、Cu、Zn 硫酸鹽，再經(jīng)電沉積得到 Cu 和 Zn。利用化學(xué)沉淀分離 Ni 鹽 Co 鹽，并經(jīng)過酸浸，最后氫還原得到金屬單質(zhì)。
3.2、 互利共贏：電池產(chǎn)業(yè)鏈間回收業(yè)務(wù)合作逐漸加強
電池產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作是未來必然趨勢，這是動力電池回收過程的復(fù)雜性所決定的。
（1）責(zé)任角度：無論是生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度的建立還是環(huán)保成本內(nèi)部化的必然要求，位于消費終端的車企對所銷售的電動車有義務(wù)開展相關(guān)工作，也是最直接 與消費者對接的環(huán)節(jié)，其優(yōu)勢在渠道，但其劣勢在于再利用和材料制造能力。因此，車企與電池企業(yè)的合作是重要趨勢。
（2）方法角度：低速車、家用儲能等是梯次利用重要去向，而三元前軀體、正極制備則是其材料回收后的重要去向，因此，回收企業(yè)與下游應(yīng)用企業(yè)的合作也是重要趨勢。
（3）經(jīng)濟性角度：經(jīng)濟性是推動回收利用市場興起的核心要素，此前電池企業(yè) 因資源約束和上游價格問題，通常采用向上游縱向拓展手段，而鋰電回收市場發(fā)展起來后，可以起到降本作用，因此材料制造企業(yè)、電池企業(yè)均有動力進行相關(guān)業(yè)務(wù)的拓展。
目前，我國電池產(chǎn)業(yè)鏈間的合作已在許多龍頭企業(yè)中有所展現(xiàn)。從開始的動力電 池企業(yè)、材料企業(yè)、相關(guān)再生利用企業(yè)合作，越來越多的車企也將隨著梯次利用 市場的打開而參與“合作聯(lián)盟”的模式。
3.3、 “降本”與“閉環(huán)”為商業(yè)模式的源動力
根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的商業(yè)模式主導(dǎo)企業(yè)性質(zhì)的不同，我國動力電池回收市場催生出了：動力電池企業(yè)回收商業(yè)模式、鋰電材料企業(yè)回收商業(yè)模式、梯次利用商業(yè)模 式。
（1）動力電池企業(yè)回收商業(yè)模式以動力電池生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)，卡位“回收處 理”，提高原料的上游議價能力，降低電池生產(chǎn)成本，成為該類商業(yè)模式的源動 力。國內(nèi)代表性的企業(yè)有寧德時代、比亞迪、國軒高科等。另一方面，從生產(chǎn)責(zé)任延伸制度的要求看，動力電池生產(chǎn)商往往肩負著動力電池回收的責(zé)任。目前， 隨著動力電池市場潛力的進一步擴大，各大動力電池企業(yè)紛紛以建立戰(zhàn)略聯(lián)盟、 參股等形式與材料企業(yè)、第三方回收機構(gòu)合作，布局電池回收業(yè)務(wù)。
例如，寧德時代巧妙繞過布局原材料開采行業(yè)，通過布局回收業(yè)務(wù)，一定程度上 提升了自身電池的降本空間。
寧德時代在 2013 和 2015 年分別增持邦普循環(huán)，持有邦普 69.02%的股份，之 后于 2019 年 9 月，又與邦普循環(huán)合資 36 億元設(shè)立了寧波邦普時代新能源有限 公司，標(biāo)志著寧德時代在上游正極材料方面的布局進一步擴大。
寧德時代控股子公司邦普循環(huán)早在 2008 年就創(chuàng)造性地提出“上下游”回收結(jié)合的概念，在政府引導(dǎo)下首創(chuàng)了中國廢舊電池回收體系。目前，邦普已在全國范圍 內(nèi)設(shè)置 15 個回收網(wǎng)點，這些網(wǎng)點直接對接車企銷售售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，從而可以部 分解決車企回收網(wǎng)點的短板。在資源回收技術(shù)上，邦普對廢鋰電池進行破碎、熱解、粉碎及反復(fù)篩分磁選等全自動化預(yù)處理后得到含鎳、鈷的精料，然后經(jīng)過一 系列化學(xué)除雜等工藝生成特定形狀的三元材料前驅(qū)體（鎳氫錳氫氧化物）。三元前驅(qū)體和碳酸鋰作為反應(yīng)物，在氧氣氛圍中按照設(shè)定的溫度程序進行燒結(jié)，即得 到鎳鈷錳酸鋰正極材料。
（2）鋰電材料企業(yè)回收商業(yè)模式以鋰電材料企業(yè)為主導(dǎo)，通過回收廢棄電池中的關(guān)鍵金屬資源，從而形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)與降本空間，成為該類商業(yè)模式發(fā)展的源動力。其中，三元前驅(qū)體企業(yè)紛紛布局鋰電回收領(lǐng)域，光華科技、格林美、湖南邦普、華友鈷業(yè)、贛州豪鵬（廈門鎢業(yè)控股）入選第一批《新能源汽車廢舊動力蓄 電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》。另外，中偉股份、贛鋒鋰業(yè)、廣東佳納、金馳能源等也具備了鋰電回收的能力。
1）華友鈷業(yè)在加碼上游資源布局、購買礦產(chǎn)資源的同時，布局其下游的回收產(chǎn)業(yè)，可以潛在地拓寬其在鈷資源領(lǐng)域原料供應(yīng)的渠道，保證資源供應(yīng)穩(wěn)定與成本穩(wěn)定。
“華友鈷業(yè)”擁有全資子公司——“浙江華友循環(huán)科技有限公司”。華友循環(huán)在 2018 年被浙江省經(jīng)信委舉薦為省新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作牽頭單位，主要任務(wù)為回收拆解網(wǎng)點建設(shè)、環(huán)保拆解線研發(fā)等。華友循環(huán) 2018 年投產(chǎn)的再生利用專用生產(chǎn)線，已實現(xiàn)年處理退役動力蓄電池 64680 噸，每年可綜 合回收鈷 5783 噸（金屬量）、鎳 9432 噸（金屬量）、鋰 2050 噸（金屬量） 以及錳、銅箔、鋁箔等有價元素。
2）格林美公司通過整合資源、加強產(chǎn)業(yè)間合作，積累了動力電池再生產(chǎn)業(yè)上的 技術(shù)優(yōu)勢、規(guī)模優(yōu)勢。
格林美按照“電池回收—原料再造—材料再造—電池包再造—新能源汽車服務(wù)” 的新能源全生命周期價值鏈開展業(yè)務(wù)布局。公司聯(lián)合北汽、比亞迪、三星等國內(nèi)外知名企業(yè)，開啟汽車廠牽頭、電池廠參與、回收企業(yè)承辦的社會責(zé)任大循環(huán)體系，實現(xiàn)全生命周期價值鏈模式的落地實施。同時，公司先后與 160 多家車企、 電池企業(yè)簽訂了車用電池回收處理協(xié)議。
（3）梯次利用商業(yè)模式的代表企業(yè)為中國鐵塔。作為第三方企業(yè)，其主業(yè)并非 電池以及電池回收業(yè)務(wù)，但是其主營業(yè)務(wù)類型與動力電池回收的梯次利用有比較 好的契合點，例如，中國鐵塔既是退役電池的消費者，也是退役電池的回收者， 根據(jù)中國鐵塔經(jīng)驗，總結(jié)出了三種梯次利用鋰電池的方式，分別為重新組裝、直接組合電池模組與整包使用。
中國鐵塔的商業(yè)回收模式關(guān)鍵在于與車企、動力電池企業(yè)合作，從而共建共享回收網(wǎng)絡(luò)。目前，中國鐵塔與一汽、東風(fēng)、江淮、比亞迪、蔚來等眾多新能源車企簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，這些合作協(xié)議主要服務(wù)于新能源汽車退役電池的回收利用。同時，中國鐵塔也積極與動力電池企業(yè)進行戰(zhàn)略合作，2018 年 1 月，中國 鐵塔與國軒高科簽訂動力電池梯級再生利用戰(zhàn)略合作協(xié)議，國軒高科與中國鐵塔成為戰(zhàn)略合作伙伴，協(xié)力推動梯級動力電池在通訊基站領(lǐng)域的應(yīng)用。
中國鐵塔以退役動力電池作為基站用儲能電池的梯次利用潛力巨大，市場廣闊。中國鐵塔公司早在 2015 年便陸續(xù)在 12 個省市 3 000 多個基站開展梯次利用電池替換鉛酸電池試驗，充分驗證了梯次利用安全性和技術(shù)經(jīng)濟性可行。2018 年， 中國鐵塔公司已停止采購鉛酸電池，而是從深圳比亞迪等 20 個企業(yè)采購?fù)艘蹌恿﹄姵?。截?2018 年，中國鐵塔在全國約 12 萬個基站中使用梯次回收電池共計約 1.5GWh，替代鉛酸電池約 4.5 萬噸，成為全國梯次利用行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。
隨著 5G 時代來臨，中國鐵塔的 5G 基站建設(shè)將在未來幾年內(nèi)迎來快速增長，若 梯次利用電池應(yīng)用于 5G 基站，則鐵塔對于梯次利用電池的需求將進一步攀升。我們以每個基站使用 12.5kWh 梯次利用電池為基礎(chǔ)，綜合 5G 頻譜及相應(yīng)覆蓋 增強方案，預(yù)計未來十年國內(nèi) 5G 宏基站約為現(xiàn)有 4G 基站數(shù)量的 1-1.2 倍（截 至 2019 年，國內(nèi)現(xiàn)有 4G 基站 445 萬個），合計約 500-600 萬，對應(yīng)梯次利用電池的總需求將達到 62.5GWh-75GWh，基本可以被未來的退役梯次利用電池有效消化。
3.4、 構(gòu)建降本模型：從另一個角度看待降本邏輯
3.4.1、拆解回收降本測算：鋰電材料企業(yè)的降本邏輯
廢舊動力電池資源的拆解回收能夠緩解資源緊張，從而減少相關(guān)資源的開采以及對市場材料的依賴。同時，材料企業(yè)還能通過回收利用的金屬直接銷售帶來一定的經(jīng)濟效益。為此，我們構(gòu)建經(jīng)濟性評估模型，針對動力電池回收過程中投入成本和回收材料用于后續(xù)動力電池生產(chǎn)產(chǎn)生的成本降低，以相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型的形式表達出來，便于定量化分析。
按成本分析法建立廢舊動力電池的收益模型，收益（E）可以用下式表示：其中 Esell表示拆解回收的有價金屬全部直接出售（這里只考慮鎳、鈷、錳、鋰）， CRecycle表示拆解回收得到有價金屬過程中所需要考慮的相關(guān)成本。
根據(jù)上表測算：回收 1 噸廢棄的三元電池，其成本為 21900 元，而回收 1 噸廢 棄的磷酸鐵鋰電池的成本為 21400 元。我們后續(xù)將測算三元電池拆解回收得到 的 Ni、Co、Mn、Li 的循環(huán)利用效益。由于磷酸鐵鋰電池拆解回收每噸回收的產(chǎn) 物為磷酸鐵、碳酸鋰、鋁料，直接拆解回收的經(jīng)濟效益并不大，優(yōu)先梯次利用， 或處理成本通過行政手段、補貼內(nèi)部化后，經(jīng)濟性才會出現(xiàn)。
確定了拆解回收成本 CRecycle后，我們需要確定 Esell，即拆解回收的有價金屬直接 銷售的收益。
3.4.2、梯次利用之“峰谷套利”降本測算
鑒于未來大量的磷酸鐵鋰電池退役，而單純的磷酸鐵鋰電池的拆解回收沒有太大 的經(jīng)濟效益。因此，梯次利用將成為退役磷酸鐵鋰電池最佳的選擇。退役的磷酸 鐵鋰電池的電池容量往往仍在 70%-80%，在某些場合，仍然具有很好的儲能效益。因此，我們設(shè)計了一個使用退役的磷酸鐵鋰電池為基礎(chǔ)的儲能電站模型，利用“峰谷套利”獲得收益。
