中國儲能網(wǎng)訊：本篇報告在國內(nèi)外對比動力電池與梯次利用體系、規(guī)模的同時，回顧近年我國政府、地方針對動力電池回收與梯次利用所出臺政策，同時根據(jù)動力電池服役年限，測算動力電池回收市場空間逾百億規(guī)模，相關(guān)企業(yè)有望迎來高速增長黃金期。
2019年將迎來退役電池的GWh時代，2025年預(yù)計將接近100GWh。電力儲能作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一，是大規(guī)模消納退役電池、實現(xiàn)動力電池梯次利用的有效手段。2019年9月10日相聚湖南長沙，中國電力科學(xué)研究院儲能電池研究室主任將為大家詳細解讀退役電池梯次利用相關(guān)問題，詳詢?nèi)卫蠋?8713515424。
比克電池2.15MW/7.27MWh 梯次電池儲能項目
文 | 招商研究
風(fēng)起于青萍之末 浪成于微瀾之間
鋰動力電池回收及梯次利用深度報告
一、動力鋰電池梯次利用及回收政策持續(xù)加碼，引導(dǎo)和規(guī)范動力電池回收行業(yè)發(fā)展
1、政策體系配套逐步完善
2009年以來國家先后出臺各項政策，倡導(dǎo)建立動力電池回收利用體系。為防止走“先亂后治”的老路，2016年后相關(guān)政策的制定頻率更是顯著加快。政策密集出臺正在加快2020年以前電池回收實現(xiàn)商業(yè)化。目前政策體系已初步成型，對鋰電池的回收再利用起到了巨大的推動和規(guī)范作用。
2009年6月，工信部出臺《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》首次對新能源汽車企業(yè)提出了電池回收的要求，將其作為行業(yè)的準入條件，開啟了動力電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展序幕。
2015年3月，工信部發(fā)布《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》，鼓勵回收企業(yè)應(yīng)會同整車企業(yè)研究制定回收再利用方案。
2018年2月，工信部等七部委聯(lián)合印發(fā)《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。作為2016年12月《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）的落地文件，辦法強調(diào)汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔動力蓄電池回收的主體責(zé)任、全生命周期管理機制的建立和梯次利用后再生利用原則。
2018年7月，工信部等七部委發(fā)布《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》，確定京津冀地區(qū)、山西省、上海市、江蘇省等地區(qū)，及中國鐵塔股份有限公司為試點地區(qū)和企業(yè)，開展動力電池回收試點工作，這標志著我國動力電池回收進入大規(guī)模實施階段。
目前國內(nèi)的動力政策體系規(guī)范呈現(xiàn)如下特點：1.回收利用責(zé)任機制：強調(diào)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，將生產(chǎn)者環(huán)境責(zé)任延伸到包含設(shè)計、流通、回收、廢物處置等的全生命周期；2.回收網(wǎng)建設(shè)：車企負責(zé)建立回收網(wǎng)點；鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈上下游共建、共用回收網(wǎng)絡(luò)；以動力蓄電池編碼標準和溯源信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建全生命周期管理機制；3.電池綜合利用方式：遵循先梯級利用后再生利用的總體原則；4.回收利用行業(yè)管理：通過技術(shù)政策、行業(yè)標準引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展，逐步提高行業(yè)準入標準；5.政府推動扶持：重點圍繞京津冀、長珠三角等集聚區(qū)域試點；“重點扶持領(lǐng)跑者企業(yè)”，支持行業(yè)共性技術(shù)研發(fā)。
2、各大城市積極推出地方性政策
在試點先行，規(guī)范化+激勵的政策下，各大重點城市紛紛根據(jù)本地新能源汽車行業(yè)和動力電池發(fā)展現(xiàn)狀，補充或推出相關(guān)地方性政策法規(guī)，推動新能源汽車動力電池的回收規(guī)劃化。目前與全國政策相比，各個地方制定的方案更為細致，其中，2018年深圳率先印發(fā)建立電池監(jiān)管回收體系方案，提出了完善動力電池回收押金機制，目標為到2020年實現(xiàn)對所有納入補貼范圍的新能源汽車動力電池的全生命周期監(jiān)管，建立起完善的動力電池監(jiān)管回收體系。2019年1月，深圳發(fā)布《深圳市2018年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策》，其中動力電池回收補貼首次出現(xiàn)在地方補貼政策中，深圳也成為國內(nèi)首個設(shè)立動力電池回收補貼的城市。
根據(jù)工信部等七部門印發(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，試點地區(qū)基本與新能源汽車高速發(fā)展的地區(qū)相吻合。從推出動力電池相關(guān)的地方政策城市來看，主要集中在京津冀、長三角與珠三角的一線及新一線城市，暫未有二三線城市出相關(guān)動力電池回收政策。
二、動力電池報廢風(fēng)雨欲來，迎百億市場規(guī)模
1、政策助力新能源汽車產(chǎn)銷高增長，動力電池報廢高峰期將至
國家對新能源電動汽車極為重視，不斷完善政策體系促進行業(yè)良性發(fā)展。當下能源危機和環(huán)境問題已成為世界挑戰(zhàn)，發(fā)展新型環(huán)保能源、改革新能源消耗方式也是中國面臨的重大課題，發(fā)展新能源汽車為大勢所趨。2017年4月三部聯(lián)合印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》就將新能源汽車研發(fā)和推廣應(yīng)用被列為重點工程，且規(guī)劃到2020年新能源汽車產(chǎn)銷要達到200萬輛，為完成這一目標，2018~2020年新能源汽車銷量預(yù)計將維持37%以上增速（其中2018年新能源汽車銷量已實現(xiàn)62%的增長）；規(guī)劃還提出到2025年新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，屆時新能源汽車年銷量有望超過600萬量。
目前相關(guān)政策總體呈現(xiàn)出以下特點：1.強調(diào)新能源汽車的規(guī)模應(yīng)用；2.強調(diào)降低補貼與提高門檻；3.強調(diào)純電驅(qū)動技術(shù)研究；4.不斷完善和提高生產(chǎn)與產(chǎn)品準入標準；5.放開相關(guān)汽車項目國內(nèi)投資與外商投資限制；6.健全長效管理機制和配套基礎(chǔ)設(shè)施。
其中降低補貼對于行業(yè)良性競爭與健康發(fā)展有重要作用。從2009年的“十城千輛”工程算起至今，購置補貼已經(jīng)進入第十個年頭。在補貼初期，補貼政策對扶持新能源車企有顯著的效果。但如今為了避免發(fā)展過熱、“騙補”等種種問題，2016年12月29日財政部等四部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》，調(diào)整完善補貼制度，降低補貼，提升補貼門檻。這對于提升行業(yè)效益，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型，促進技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)良性競爭將有顯著成效，有望通過市場化而非行政化的手段，去引導(dǎo)行業(yè)繼續(xù)平穩(wěn)向上發(fā)展。
在政策驅(qū)動下，中國新能源汽車行業(yè)迅速發(fā)展。中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2017年全年新能源汽車生產(chǎn)79.4萬輛，銷售77.7萬輛，比上年同期增長53.6%和53.3%，連續(xù)三年位居世界第一；累計保有量約180萬輛，占全球市場保有量的50%以上。2018年全年新能源汽車生產(chǎn)125.75萬輛，銷售124.7萬輛，比上年同期增長60.9%和62%。整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢正朝著《節(jié)能與新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》中“到2020年純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛”的目標邁進。
伴隨電動汽車的快速增長，動力電池產(chǎn)業(yè)的享受了幾年高度繁榮的發(fā)展期，未來將呈現(xiàn)“量”與“質(zhì)”共同發(fā)展。根據(jù)GGII的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018年中國動力電池產(chǎn)量65GWh，同比增長46%；產(chǎn)值820億元，同比增長13%，從企業(yè)數(shù)量和總體配套量方面，中國動力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全球第一。伴隨著行業(yè)高速發(fā)展與產(chǎn)業(yè)資本的涌入，電池行業(yè)本身也開始快速迭代，擁有高比能量、高比功率、安全性強等一系列優(yōu)點的電池不斷推出市場。
電池成本占整車比例較高導(dǎo)致電動汽車售價居高不下，2020年電池成本有望降低近四成，或使電動汽車與傳統(tǒng)燃油車價格相抗衡。目前市面上常見的新能源汽車，尤其是純電動汽車，電池組成本占據(jù)整車售價的40%左右，其中動力電池成本占到總?cè)姡姵?、電機、電控）成本的76%，電池結(jié)構(gòu)中，在電芯中富含鎳鈷錳等金屬元素的正極材料又是最昂貴的，約占45%左右。較高的電池成本導(dǎo)致電動汽車價格居高不下。在各種補貼催動下，我國新能源汽車保有量已經(jīng)超過200萬輛，隨著補貼政策逐步收緊，低價、續(xù)航里程極低的電動車型已經(jīng)淘汰。工信部在《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出，“到2020年，新能源汽車動力電池系統(tǒng)比能量力爭達到260wh/kg、成本降至1元/瓦時以下?！边@與當前的1.5元/Wh電池成本相比，降幅明顯。這個數(shù)據(jù)意味著在剝離補貼后，電動汽車在三五年后有望與傳統(tǒng)燃油車在價格上相抗衡。實際上，隨著技術(shù)進步及電池生產(chǎn)規(guī)?；瑥?010年至2017年，我國動力電池成本就下降了79%。未來五年以純電動汽車為主的新能源車會經(jīng)歷兩個成本大幅下降的階段：在2018-2019年，因為競爭加劇，產(chǎn)能過剩，續(xù)航里程在300km的A級車補貼后的價格將可能下探到10萬元及以下；第二階段則是2020年-2021年，新能源車補貼退出，同時新能源汽車產(chǎn)業(yè)形成規(guī)?；?yīng)，續(xù)航里程在300km的A級車補貼后的價格將可能下探到8萬元左右。規(guī)模化效應(yīng)的逐步出現(xiàn)，將拉低新能源汽車購置成本與后期電池維護成本，有利于行業(yè)快速發(fā)展。
車用動力電池的使用特性導(dǎo)致壽命較短。動力電池需要頻繁的充電放電，極大程度影響了電池的容量，而一般動力電池容量衰減到初始容量的80%以下，便達到設(shè)計的有效使用壽命，需要進行替換。電動乘用車電池的有效壽命在4-6年，而電動商用車由于日行駛里程長，充放電頻率更高，有效壽命僅3年左右。
新能源汽車的飛速發(fā)展意味著廢舊鋰電池將隨之大量出現(xiàn)，報廢高峰期即將到來。我國新能源汽車自2014年進入爆發(fā)增長階段，按照乘用車電池4~6年使用壽命測算，2014年產(chǎn)乘用車用動力電池在去年開始批量進入報廢期；商用車數(shù)量較少，但商用車搭載電池容量更高，因此其報廢量也將可觀。到2020年我國將產(chǎn)生約26萬噸的退役鋰離子電池，2025年將產(chǎn)生80萬噸的退役鋰離子電池（134.39GWh）。
2、動力電池回收體系建設(shè)具備經(jīng)濟與環(huán)保的雙重意義
動力電池的回收主要分為梯次利用和拆解回收兩個循環(huán)過程，且動力電池的回收循環(huán)從梯次利用開始。拆解回收是指對已經(jīng)完全報廢的動力電池進行破碎、拆解和冶煉等，實現(xiàn)鎳鈷鋰等資源的回收利用。動力電池的生命周期一般包括生產(chǎn)、使用、報廢、分解以及再利用。車用動力電池的電池容量降低為80%后，其充放電性能將不能滿足汽車行駛的要求，需要報廢，此類動力電池除了化學(xué)活性下降外，電池內(nèi)部的化學(xué)成分并沒有發(fā)生改變，其中仍有20%容量可用于電量需求較小的領(lǐng)域，即電池容量低于60%才不再具有使用價值，因此電動汽車使用的電池容量僅占動力電池全生命周期可用容量的50%，若從電動汽車上拆卸下來的電池直接拆解回收，將造成50%的能量浪費，將這類電池重組后，梯次應(yīng)用于比汽車電能要求更低的場合，實現(xiàn)電池容量的充分利用；對于再利用循環(huán)壽命較小，以及容量低于60%的動力電池，將不再具有使用價值，這類電池需要進行拆解回收，提取出有價值的金屬和材料，之后再將回收的金屬和材料應(yīng)用于電芯、模塊、系統(tǒng)的生產(chǎn)中，使動力電池整個生命周期形成一個閉環(huán)狀態(tài)。
從目前潛在退役電池結(jié)構(gòu)來看，未來中期退役電池主體以磷酸鐵鋰為主，三元電池為輔。根據(jù)動力電池4-6年的使用壽命進行推測，到2022年前磷酸鐵鋰電池都將是退役電池的主力，最晚2023年開始，三元動力電池將超過磷酸鐵鋰電池，成為再生利用的主要對象。
（1）梯次利用：前景廣闊，大規(guī)模應(yīng)用仍有待時日
梯次利用是指篩選從電動汽車退役后還具有初始容量的60-80%容量的動力電池，經(jīng)過重新的檢測分析、篩選之后，用于其他運行工況相對簡單，對電池性能要求較低的領(lǐng)域。例如：作為儲能材料，進行谷電峰用，平滑分布式電源功率波動；作為通訊基站的備用電源；用在低速電動車、電動摩托車等對電池性能要求相對較低的場景等。從應(yīng)用領(lǐng)域看，退役動力電池在儲能和低速電動車等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，由于技術(shù)目前還相對不成熟，在利用過程中仍存在安全問題；同時，由于缺乏行業(yè)標準，不同類型電池回收之后進行統(tǒng)一再利用存在困難期，梯次利用總體還處于示范性應(yīng)用階段，但目前國內(nèi)已有了成功的案例。
梯次利用的電池多為磷酸鐵鋰電池，三元電池由于富含豐富的有價金屬，通常直接拆解回收。目前汽車上使用最多的動力電池為磷酸鐵鋰電池和三元材料電池，磷酸鐵鋰電池容量衰減程度遠遠小于三元電池。三元電池循環(huán)次數(shù)在2500次左右時，電池容量衰減到80%，此后相對容量隨著循環(huán)次數(shù)的增多呈現(xiàn)迅速衰減趨勢，故梯次循環(huán)次數(shù)較少，再利用價值極低，而磷酸鐵鋰電池容量隨循環(huán)次數(shù)的增多呈緩慢衰減趨勢，當電池容量衰減到80%后，從汽車上退役下來的磷酸鐵鋰電池仍有較多循環(huán)次數(shù)，有較高梯次利用價值。
電力系統(tǒng)儲能：從技術(shù)上來看，電動汽車動力蓄電池梯級利用電池應(yīng)用于電力系統(tǒng)儲能是可行的，但是由于退役動力蓄電池電芯的性能參數(shù)差異較大，如何確定簡單、合適、可靠并具備一定普適性的分選條件是目前需解決的技術(shù)難題。
通信基站備用電源：通信基站備用電源應(yīng)用較多的是鉛酸電池，部分也用新的磷酸鐵鋰電池，備電對電池的要求不是特別的高。鉛酸電池存在使用壽命短、性能低、含有大量重金屬鉛等缺點，廢棄后若處理不當將對環(huán)境造成二次污染。梯次電池相比鉛酸電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面具備一定優(yōu)勢，各項性能指標優(yōu)于鉛酸電池。由于通信基站備用電源電池的標稱電壓固定為48V，還有通信領(lǐng)域?qū)MS的不同要求等，因此，車用退役動力電池?zé)o法直接整包應(yīng)用于通信基站備用電源，需要拆解重組成標準模塊后應(yīng)用。
低速電動車：低速電動車包括四輪低速電動車、電動摩托車、電動自行車等。這一領(lǐng)域擁有巨大市場保有量，比汽車保有量大得多。截至2017年底，我國四輪低速電動車已經(jīng)超過200萬輛，應(yīng)用主要是以鉛酸電池為主，但未來四輪低速電動車鋰電化已經(jīng)非常明確；電動三輪車目前保有量超過5000萬輛，主要應(yīng)用領(lǐng)域是農(nóng)村地區(qū)作為生產(chǎn)力工具另外還有城市快遞物流車；電動自行車方面，社會保有量已經(jīng)高達2.5億輛。
中國鐵塔積極布局梯級利用業(yè)務(wù)，目前為梯次利用商業(yè)化拓展的最大“甲方”。2015年10月起，在工信部相關(guān)司局和汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的指導(dǎo)下，中國鐵塔開始了探索動力電池回收及循環(huán)利用，先期組織9個省(市)分公司、10個廠商建設(shè)了57個試驗站點，測試站點地域范圍覆蓋全國大部分地區(qū)、主要的基站類型。經(jīng)過近兩年的跟蹤，測試站點運行良好，數(shù)據(jù)表明梯級電池應(yīng)用于通信基站領(lǐng)域具有良好的可行性。在前期試點基礎(chǔ)上，中國鐵塔2017年6月啟動了更大規(guī)模試點，陸續(xù)在廣東、福建、浙江、上海、河南、黑龍江、遼寧、山東、天津、山西、四川、云南12個省(直轄市) 11000多個站址開展梯級電池替換現(xiàn)有鉛酸蓄電池的試點。2018年1月，中國鐵塔被推選為中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟回收利用分會理事長單位，與16家新能源汽車主流企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，進一步推進動力電池梯次利用，實現(xiàn)綠色發(fā)展。2018年7月12日正式對外公布：原則上從今年起，不再新采購鉛酸電池，逐步通過梯次電池替代。
作為動力電池梯級利用產(chǎn)業(yè)中的大戶，中國鐵塔對退役動力電池有長期穩(wěn)定的需求。截至2018年底，中國鐵塔公司已在全國31個省市約12萬個基站使用梯次電池約1.5GWh，替代鉛酸電池約4.5萬噸。公司現(xiàn)有通信基站188萬個，備電需要電池約44Gwh；60萬座削峰填谷站需要電池約44Gwh；50萬座新能源站需要電池約48Gwh。合計需要電池約136Gwh，以存量站電池10年的更換周期計算，每年需要電池約13.6Gwh；以每年新建基站5萬個計算，預(yù)計新增電站需要電池約1.2Gwh，這一需求量無疑讓中國鐵塔成為了電池回收利用大戶，據(jù)鐵塔公司規(guī)劃，2019年其將繼續(xù)擴大梯次利用電池使用規(guī)模，預(yù)計應(yīng)用梯次利用電池約5GWh，替換鉛酸電池約15萬噸，預(yù)計可消納退役動力蓄電池超過5萬噸。
（2）拆解回收：三元電池拆解更具經(jīng)濟性，濕法技術(shù)日漸成為主流
三元電池的退役利用方式中，拆解更具經(jīng)濟性。三元材料電池中鎳12.1%，鈷3%，鋰的平均含量為1.9%，顯著高于我國開發(fā)利用的鋰礦（鋰礦山中Li2O平均品位為0.8%～1.4%，對應(yīng)到鋰含量僅0.4%-0.7%），此外，隨著新能源汽車的推廣，動力鋰電池需求的增長，國內(nèi)鋰需求也隨之爆發(fā)，鋰的價格從2016年開始飆升。我國雖然鋰礦資源豐富，但是因為幅員遼闊以及開采難度等原因?qū)е庐a(chǎn)出較少，鋰資源供給有限，90%以上的需求都依賴進口。與此同時，鎳和鈷元素都是價值較高的有色金屬，其中鎳的價格目前在11萬元/噸左右，鈷的價格在21萬元/噸左右，鈷作為戰(zhàn)略資源，我國鈷礦資源較少，目前探明儲量8萬噸，僅占世界鈷儲量的1.12%，且國內(nèi)鈷礦品位低，回收率低，生產(chǎn)成本高，供需缺口導(dǎo)致進口依存度高。梯次利用結(jié)束后是拆解回收環(huán)節(jié)，完全報廢的電池同樣具有很高的回收價值。
廢舊電池回收拆解的完整流程一般包括4個步驟：（1）電池的預(yù)處理；（2）電池材料的分選；（3）正極中金屬的富集；（4）金屬的分離提純。每一步驟均包含多種處理方法，各有優(yōu)缺點，回收方法按提取工藝可分為3大類：火法回收技術(shù)，濕法回收技術(shù)，生物回收技術(shù)。綜合利用各種方法對金屬材料進行回收，金屬的回收率和純度基本均可達90%以上。
我國廢舊動力鋰離子電池回收工業(yè)上主要以濕法為主。目前國內(nèi)的拆解再生回收技術(shù)正日漸成熟，目前電池回收領(lǐng)域主流參與企業(yè)包括以寧德時代為代表自建回收體系電池生產(chǎn)廠商、以格林美為代表第三方專業(yè)回收拆解利用企業(yè)、以及以贛鋒鋰業(yè)為代表正積極布局中的鋰電池上游原料提供商。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)擴張，相關(guān)公司在切入動力電池回收利用領(lǐng)域的同時，也在積極布局電池材料生產(chǎn)領(lǐng)域。具體來看，拆解方面，湖北格林美、湖南邦普等開發(fā)了自動化拆解成套工藝，北京賽德美開發(fā)了電解液和隔膜拆解回收工藝。再生利用以濕法冶金及物理修復(fù)法為主。濕法冶金方面，湖南邦普開發(fā)了“定向循環(huán)和逆向產(chǎn)品定位”工藝，湖北格林美開發(fā)了“液相合成和高溫合成”工藝。物理修復(fù)方面，賽德美對電池單體自動化拆解、粉碎及分選，再通過材料修復(fù)工藝得到正負極材料。國外回收工藝則以火法冶金和濕法冶金為主。比利時Umicore、美國Retriev Technologies、日本住友金屬礦山等都是全球較為知名的鋰電池再生企業(yè)，他們的回收主要是針對動力電池的有價金屬元素如鋰、鎳、銅，其他的價值較低的組分關(guān)注很少。
前期預(yù)處理：回收到的廢舊電池首先要進行前期預(yù)處理，包括放電、拆解金屬外殼和分離電極材料。回收到的廢舊電池首先需要在專業(yè)放電設(shè)備上進行放電，去除殘余電量，再對電池進行拆解，將電池外殼剝離，可以獲得電芯材料，同時在此過程中收集電解液，而金屬外殼會統(tǒng)一回收集中處理。主要的放電方法有浸泡法、金屬導(dǎo)電法和低溫冷凍法。浸泡法即將廢舊電池放置于一定濃度的導(dǎo)電溶液進行短路放電，常用的導(dǎo)電物質(zhì)有氯化鈉，該方法簡單可行，是當前最常用的方法。獲得的電芯材料會進行破碎及篩分處理，從而進一步獲得電池正極材料、電池負極材料和隔膜。常見的預(yù)分離方法有手工拆解、機械粉碎、溶劑剝離、高溫?zé)崽幚淼?。正極材料將會進行下一步的細化處理。
火法回收處理工藝：廢電池回收首先做放電處理，然后將其外殼剝離并回收；將電芯與石灰石、焦炭混合，放進焙燒爐進行還原焙燒；有機物燃燒分解，生成二氧化碳等氣體，多數(shù)氧化鋰以蒸氣形態(tài)泄出并用水吸收，金屬鈷和銅等生成含碳合金，沉渣將磷和氟固定，鋁被氧化成爐渣，鈷酸鋰被還原為金屬鈷和氧化鋰；鋰離子電池通過上述處理所生成的合金會有鎳、鈷、銅等金屬。繼續(xù)對此合金分解，能夠分離出高價鎳鹽及鈷鹽。也可以通過焚燒電池去除有機物，通過將殘余粉加熱溶于酸這種方法，便能夠分離出氧化鈷，并且篩選除去鐵和銅之后，可以用來制造涂料及顏料的原料。在此方法中，通過燃燒方式去除有機溶劑及粘結(jié)劑，極大可能生成有毒氣體?；鸱ɑ厥占夹g(shù)處理量大、工藝簡單、能處理種類繁雜的電池；但火法冶金工藝成本高、對設(shè)備的要求高、處理過程中會產(chǎn)生大量的有害氣體。
濕法回收處理工藝：濕法回收是指將廢舊電池拆解預(yù)處理后溶于酸堿溶液中，萃取出部分有價值金屬元素，再經(jīng)過離子交換法和電沉積等手段，提取出剩余有價值金屬，包括浸出過程和分離（萃取、沉淀）過程。浸出的目的是利用酸液將鋰離子電池正極材料中的金屬元素及金屬化合物溶解，實現(xiàn)固態(tài)正極活性物質(zhì)中的金屬組分轉(zhuǎn)移至溶液中，以便后續(xù)的分離和回收。濕法回收技術(shù)處理成本低、有價金屬的回收率高、工藝穩(wěn)定性好；但濕法冶金工藝流程長，處理量小，處理過程中產(chǎn)生大量的廢液需進一步環(huán)保處理。
生物回收處理工藝：生物回收技術(shù)主要是利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現(xiàn)目標組分與雜質(zhì)組分分離，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。生物法具有成本低、污染小、可重復(fù)利用優(yōu)點，長期來看是電池回收發(fā)展理想方向，但目前生物回收技術(shù)尚未成熟，如高效菌種的培養(yǎng)、培養(yǎng)周期過長、浸出條件的控制等關(guān)鍵問題仍有待解決。
動力電池回收的環(huán)保方面的價值同樣不可忽視。廢舊動力電池中的部分物質(zhì)會對生態(tài)環(huán)境造成很大的危害，以磷酸鐵鋰電池為例，其含有的多種化學(xué)物質(zhì)都在國家危險廢物名錄中；有機溶劑及其產(chǎn)物對大氣、水、土壤造成嚴重的污染；銅等重金屬在環(huán)境中累積最終將通過生物鏈危害人類自身。如果對廢舊動力電池僅采用填埋、焚燒等普通垃圾處理方式，會對環(huán)境造成嚴重污染，因此對廢棄動力電池加以合理回收利用有極大的意義與必要性。
3、動力電池回收市場兩年內(nèi)有望迎來百億市場空間
由于鋰電池中存在著鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁等材料，對上述金屬進行回收將獲得可觀的經(jīng)濟價值，在這一部分我們對動力鋰電池回收的經(jīng)濟性進行了具體測算。
模型基本假設(shè)：
1. 預(yù)計電池的使用年限為3-5年，我們假設(shè)三元材料和磷酸鐵鋰電池退役年限為4年。
2. 隨著技術(shù)進步，三元材料和磷酸鐵鋰電池能量密度逐漸提高。
3. 三元電池全部用于資源回收，磷酸鐵鋰電池全部用于梯級利用。
4. 假設(shè)三元材料電池中金屬含量分別為：鎳12.1%、鈷3%，錳7%，鋰1.9%，鋁12.7%，銅13.3%，且各元素相對穩(wěn)定。
5. 假設(shè)目前技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)鈷、鎳、錳貴金屬材料回收率95%，鋰鹽回收率85%，鋁、銅等金屬材料回收率100%。
6. 根據(jù)2019-07-26日的90天金屬均價(電解鈷23萬元/噸、鎳10.19萬元/噸、錳1.32萬元/噸、鋰68.96萬元/噸、鋁1.40萬元/噸、銅4.72萬元/噸)測算拆解回收收益。
我們根據(jù)中汽協(xié)新能源車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)測算三元材料、磷酸鐵鋰材料電池市場保有量，推算出2020年退役動力鋰電池達到26.69GWh，其中三元電池6.38Wh，磷酸鐵鋰電池20.31GWh，共計23.78萬噸，對應(yīng)131億市場空間。2025年退役動力鋰電池達到134.49GWh，其中三元電池100.53GWh，磷酸鐵鋰電池33.96GWh，共計80.36萬噸，對應(yīng)354億市場空間。
三、海外動力電池回收行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗
1、海外相關(guān)政策體系發(fā)展較為完善
海外國家普遍要求生產(chǎn)企業(yè)為回收責(zé)任人。由于歐、美、日本等發(fā)達國家此前在鉛酸電池、消費鋰電池等的回收起步較早，建立的回收體系取得了良好效果，因此對于動力電池的回收利用基本沿用了此前的回收經(jīng)驗,形成了由動力電池生產(chǎn)企業(yè)承擔電池回收主要責(zé)任的生產(chǎn)者責(zé)任衍生機制，配套政策體系相對完善。
歐盟：從2008年開始歐盟強制要求電池生產(chǎn)商建立汽車廢舊電池回收體系；同時對電池產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)商進口商、銷售商、消費者等都提出了明確的法定義務(wù)；通過“押金制度”促使消費者主動上交廢舊電池。歐盟各成員國會在歐盟框架指令（如下表）的基礎(chǔ)上制定本國的法規(guī)。以德國法規(guī)為例，產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)者、消費者、回收者均負有相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)。電池生產(chǎn)和進口商必須在政府登記，經(jīng)銷商要組織回收機制，配合企業(yè)向消費者介紹免費回收電池的網(wǎng)點；最終用戶有義務(wù)將廢舊電池交給指定回收機構(gòu)。
日本：從2000年起即規(guī)定電池生產(chǎn)商負責(zé)鎳氫和鋰電池的回收，并要求電池產(chǎn)品設(shè)計要利于回收；由于日本國民對垃圾分類與循環(huán)利用有極強的認同感，零售商、汽車銷售商和加油站可免費從消費者手中回收廢舊電池，專業(yè)的回收公司對電池進行分解處理。而法律法規(guī)方面，1993年起日本頒布了多部相關(guān)法律，施行“3R”計劃（Recycling，Reuse，Reduce），明確要求建立電池“循環(huán)-再利用”回收系統(tǒng)。
美國：美國針對廢舊電池生產(chǎn)、回收等的立法涉及聯(lián)邦、州及地方3個層面。大部分州政府采用由美國國際電池協(xié)會設(shè)計的法規(guī)制度，同樣強制要求電池零售商回收廢舊電池。例如加州政府05年頒布的《可充電電池回收與再利用法案》，規(guī)定加州境內(nèi)所有可充電電池的零售商無償回收消費者送交的廢舊可充電電池。此外，美國國際電池協(xié)會還制定了押金制度，促使消費者主動上交廢舊電池產(chǎn)品。
2、回收體系在確定權(quán)責(zé)主體上各具特色
在電池企業(yè)承擔主要責(zé)任的機制下，回收渠道的構(gòu)建方式主要有三種：一是電池制造商借助銷售渠道搭建“逆向物流”回收渠道；二是通過共建行業(yè)協(xié)會、聯(lián)盟來建立回收渠道；三是特定的第三方回收公司自建回收渠道。其中，歐盟和美國均主要通過行業(yè)協(xié)會或聯(lián)盟來搭建電池回收渠道。日本則主要由電池企業(yè)通過“逆向物流”構(gòu)建回收渠道。
歐洲：由德國電池制造商協(xié)會和電子電器制造商協(xié)會聯(lián)合成立的GRS基金是歐洲最大的鋰電池回收組織。該組織已建立了超過17萬個回收點（其中包括14萬個零售點）并回收了德國46%的廢舊便攜式電池。電池企業(yè)可通過按產(chǎn)量向基金會交納服務(wù)費的方式共享回收網(wǎng)絡(luò)。目前GRS基金已有成員企業(yè)3500家。
美國：美國5大電池企業(yè)于1991年發(fā)起成立便攜式充電電池協(xié)會(PRBA),負責(zé)構(gòu)建電池回收渠道,目前已經(jīng)構(gòu)建起了由4萬多家零售店、3萬多個社區(qū)集中回收點和350多家企業(yè)/機構(gòu)回收點組成的回收網(wǎng)絡(luò)。PRBA協(xié)會主要通電池企業(yè)的資助和消費者押金來維持運轉(zhuǎn)。回收的物料則免費提供業(yè)的資助和消費者押金來維持運轉(zhuǎn)?；厥盏奈锪蟿t免費提供給具有資質(zhì)的回收利用公司來處理。
日本：基于日本國民良好的回收意識,在參與者自愿努力的基礎(chǔ)上,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,交給專業(yè)的電池回收利用公司進行處理。
3、外國梯次利用現(xiàn)狀與項目試點
各國非常重視廢舊電池的梯次利用，但由于下游應(yīng)用體量較小，相關(guān)研究均處于起步和試點階段。由于鋰動力電池還未到大規(guī)模報廢期，各國的研究工作還停留在實驗與示范性應(yīng)用；美國、德國、日本等國家已經(jīng)建成了一些動力電池梯次利用的工程和商業(yè)項目。
而再生利用方面，各發(fā)達國家的相關(guān)研究經(jīng)驗更為扎實豐富。由于之前歐美日的消費電池、家電電子再生利用取得了良性的發(fā)展，這為動力電池的再生利用打下了良好基礎(chǔ)。目前海外相關(guān)企業(yè)大多是專業(yè)的金屬冶煉回收企業(yè)或材料企業(yè)轉(zhuǎn)型而來的。比利時Umicore、美國Retriev Technologies（發(fā)源于1984年成立的Toxco公司）、日本住友金屬礦山等都是全球較為知名的鋰電池再生企業(yè)。他們的回收主要是針對動力電池的有價金屬元素如鋰、鎳、銅，其他的價值較低的組分關(guān)注很少。回收工藝以火法冶金和濕法冶金為主。
四、我國鋰電池回收行業(yè)發(fā)展趨勢
1、動力電池梯級利用正迎來商業(yè)化突破
面對巨大的市場潛力和企業(yè)責(zé)任，鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的各相關(guān)主體都積極布局動力電池回收利用。其中梯級利用領(lǐng)域由于與電池關(guān)聯(lián)度最高，因此動力電池企業(yè)布局最多；車企總體對此重視度不高(北汽新能源除外)。
經(jīng)過前期示范性應(yīng)用，目前國內(nèi)動力電池梯級利用已開始實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用突破。中國鐵塔公司牽頭組織10家梯級利用企業(yè)將退役動力電池梯級利用于基站，2017年梯級電池采購量達到0.3GWh。煦達新能源在電網(wǎng)用戶側(cè)削峰填谷方面也已經(jīng)取得市場突破，并率先建立了MWh級的工商業(yè)儲能系統(tǒng)項目，儲能系統(tǒng)成本低于1元/Wh，打開了用戶側(cè)儲能的市場空間。
同時，為推動動力電池的梯級利用，國家標準委員會在2017年5月和7月發(fā)布了多項相關(guān)標準，將為動力電池梯級利用提供很大便利和保障。
2、電池產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)開始向下延伸布局
動力電池的循環(huán)再生利用還處于爆發(fā)前夕。由于目前國內(nèi)鋰動力電池的直接報廢量不大，現(xiàn)有廢電池來源仍以電池廠的生產(chǎn)廢料及消費鋰電池為主。從布局主體上看，資源、材料、電池新能源汽車等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)均在積極開展再生利用布局，第三方的資源回收企業(yè)也有涉入。
隨著動力電池報廢高潮的臨近，各企業(yè)投資建廠及資本收購等動作逐漸密集：第三方回收企業(yè)整體在向電池材料領(lǐng)域延伸，鋰電池企業(yè)全面布局電池梯級利用和再生利用。從當前市場格局看，邦普和格林美處于絕對龍頭地位;贛州豪鵬、金源新材料、芳源環(huán)保、龍南金泰閣、贛鋒循環(huán)等處于第二梯隊;剩下絕大部分尚處于建設(shè)期或試運行階段。
3、產(chǎn)業(yè)鏈上下游的聯(lián)盟合作將顯著加強
梯級利用企業(yè)將與電池企業(yè)融合發(fā)展，再生利用企業(yè)也將與資源材料企業(yè)融合發(fā)展：儲能是梯級企業(yè)發(fā)展的必然方向，也是電池企業(yè)的必爭之地。再生利用正積極向材料轉(zhuǎn)型；再生利用也是資源和材料企業(yè)的重要發(fā)展領(lǐng)域。這些企業(yè)互相滲透與重組整合，必然帶來未來一批新電池龍頭企業(yè)的崛起。
此外，產(chǎn)業(yè)鏈上下游在回收領(lǐng)域的戰(zhàn)略聯(lián)盟與合作將顯著加強。車企是終端市場話語權(quán)的掌控者和電池回收的責(zé)任主體，但沒有足夠的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能力，客觀需要動力電池企業(yè)的幫助。電池企業(yè)和材料企業(yè)需要為下游分擔相應(yīng)回收責(zé)任以贏得客戶和市場。而梯級利用企業(yè)又必須需要保障廢電池的最終再生利用，才能獲取車企的信賴與合作。由此看來，由于動力電池回收責(zé)任機制，和電池回收利用的系統(tǒng)性復(fù)雜性，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的戰(zhàn)略聯(lián)盟與合作是未來的必然趨勢。
從現(xiàn)實情況看，產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)間的聯(lián)盟合作已經(jīng)開啟。未來隨著梯級利用市場價值的體現(xiàn)，車企也將逐漸會成為動力電池叵收聯(lián)盟合作中的重要主導(dǎo)力量
4、回收企業(yè)將參與共建回收網(wǎng)絡(luò)以獲取廢舊動力電池
回收網(wǎng)絡(luò)體系的完善是廢舊動力電池回收利用行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和重中之重?！缎履茉雌噭恿π铍姵鼗厥绽霉芾頃盒修k法》中，國家對產(chǎn)生廢舊動力電池各個環(huán)節(jié)的回收責(zé)任都有明確的規(guī)定和要求。未來廢舊動力電池主要由車企組織或授權(quán)建立的回收服務(wù)網(wǎng)點負責(zé)收集，交給與車企協(xié)議合作的電池生產(chǎn)企業(yè)，先做梯級利用，再由梯級利用企業(yè)回收并交再生利用企業(yè)回收處置。
按照頂層制度設(shè)計，未來將呈現(xiàn)梯級利用企業(yè)、再生利用企業(yè)與車企共建回收服務(wù)網(wǎng)點的局面。梯級利用企業(yè)必須與動力電池企業(yè)進行戰(zhàn)略合作，參與車企組織或授權(quán)的回收網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，才能獲得穩(wěn)定的廢舊動力電池來源。而再生利用企業(yè)則必須與梯級利用企業(yè)建立緊密的戰(zhàn)略合作關(guān)系，才能獲得穩(wěn)定的廢舊電池來源。
2019年將迎來退役電池的GWh時代，2025年預(yù)計將接近100GWh。電力儲能作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一，是大規(guī)模消納退役電池、實現(xiàn)動力電池梯次利用的有效手段。電力儲能的場景非常豐富，可以為不同性能的退役電池提供不同的應(yīng)用的場景。未來新能源發(fā)電大概可以消納120GWh的退役電池，梯次利用電池給電力低成本化帶來了機遇。
