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高瓴资本盯上电池回收龙头: 锂电回收蓄势待发,技术和渠道铸就核心竞争力

  • 作者:八年梦
  • 2023-02-11 23:15:21
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◆ 动力电池回收现状梯次利用尚处于起步阶段,直接拆解回收已具备经济性 ✓ 动力电池回收方式有两种即梯次利用和拆解回收,磷酸铁锂适合先梯次利用再拆解回收,三元电池适合直接拆解回收。在 1C倍率下正常放电时,磷酸铁锂电池的容量衰减速度远远小于三元电池,当电池容量衰减到80%后,从汽车上退役下来的磷酸 铁锂电池仍有较多循环次数,因此具备较高梯次利用价值。而三元电池的原材料中含有高价值的金属元素,其拆解回收价值远 远高于磷酸铁锂电池。 ✓ 梯级利用是动力电池回收的主流方向,但目前技术掣肘,尚以试点项目为主。梯次利用由于其存在20%-80%能够用作其他 领域的可用容量,所以相较于直接拆解经济效益更大,是未来电池回收利用的主流方向。但目前梯次利用存在流程较长、关键 技术待突破、技术规范不足、行业标准缺失、安全性及稳定性难以保障等问题,导致经济价值尚未体现。 ✓ 中短期以直接拆解回收为主,已具备经济性。目前直接拆解回收有三种工艺分别是湿法、火法、物理法,其中湿法回收效 率最高,工艺成熟,是当前拆解回收的主流工艺。 ✓ 国内企业工艺选择废旧三元电池→湿法、火法,废旧磷酸铁锂电池→湿法、物理法。对于废旧三元电池回收来说,国内大 部分企业湿法+火法为主,节省成本的同时保证了高回收率,主要企业有格林美、邦普循环等;对于废旧磷酸铁锂电池来说, 目前还处于起步阶段,只有少数几家已具备回收处理能力,比如格林美、赣锋循环、赛德美等,从工艺来看,国内企业大多选 择湿法或物理法,因为物理法成本低,可以很好解决废旧磷酸铁锂电池回收经济性不足的问题,但物理法稳定性较差,我们预 计未来将和湿法工艺优劣互补,齐头并进。

四大驱动力助推动力电池回收行业高景气,2027年市场规模有望超千亿 ✓ 四大驱动力助推动力电池回收行业高景气1)废旧电池的污染性+资源性带来环保诉求和经济价值;2)动力退役潮叠加原材 料价格高涨,动力电池回收需求高增;3)国家政策大力支持动力电池回收行业发展;4)“碳贸易壁垒”下电池回收成动力电 池企业出海“必修课”。 ✓ 我们预计2027年动力电池回收市场规模达1300亿元,5年CAGR达29% 。回收率假设根据《新能源汽车废旧动力蓄电池综合 利用行业规范条件》规定镍、钴、锰的综合回收率应不低于98%,锂的回收率不低于85%,稀土等其他主要有价金属综合回收 率不低于97%,因此假设镍钴锰的回收率为98%,锂的回收率为85%。根据我们预计,2022—2027年动力电池回收中有价金属 的市场价值分别为369.71亿、543.07亿、525.22亿、546.50亿、803.35亿和1300.41亿元,5年复合增长率为29%。 ◆ 竞争格局参与者众多,技术与渠道铸就电池回收企业核心竞争力 ✓ 动力电池回收市场处于行业发展初期,尚未有龙头企业出现,竞争格局暂时呈现“小、散、乱”的局面。目前动力电池“身 份证”维护追溯尚未畅通,回收政策尚未完善,同时回收电池企业的资质要求较高,导致行业内小作坊数量远多于正规军。动 力电池回收行业面临渠道、技术、管理、资金四重壁垒,渠道+技术构筑动力电池回收企业的核心竞争力。 ✓ 根据回收主体的不同,当前可以分为四种商业模式分别是以新能源车企、电池厂、第三方厂商以及动力电池联盟为主体的 模式。新能源汽车模式现成的回收网络广泛,渠道优势最显著,回收成本低且效率高,但专业性不足;电池厂商有利于打造 产业闭环,商业模式稳定,但对管理要求较高;第三方厂商专业性强,技术优势最显著,但需要自行建立回收渠道,话语权 较小,规模壁垒较高;动力电池产业联盟模式回收效率高、成本低,运作规模最大,但管理难度大,目前还处于发展初期,未 来有望成为主流模式

动力电池的生命周期一般包括生产、使用、报废、分解以及再利用。车用动力电池的电池容量降低为80%后,其充放电性能将不能满足汽车行 驶的要求,需要报废。此类动力电池除了化学活性下降外,电池内部的化学成分没有发生改变,电池容量低于60%不再具有使用价值。因此可 以将电池容量在60%—80%范围内的电池重组,梯次应用于电能要求更低的场合;对于再利用循环寿命较小以及容量低于60%的动力电池进行 拆解回收,提取出有价值的金属和材料,应用于电芯、模块、系统的生产,使动力电池整个生命周期形成一个闭环状态。

 动力电池梯次利用将电动汽车上性能下降到初始性能80%以下的电池退役、检测,然后将性能较好的电池筛选重组后在使用条件相对温和的 场合进行二次利用,常用于储能、电基站与低速电动车领域。

 动力电池拆解回收将直接报废和梯次利用后的锂电池集中回收,通过物理、化学等回收处理工艺将有价值的金属元素如锂、钴、镍、锰等提 取出来,应用于电池再造。

磷酸铁锂电池适用于梯次利用,三元电池适用于直接拆解回收 ✓ 在1C倍率下正常放电时,磷酸铁锂电池的容量衰减速度远远小于三元电池。磷酸铁锂不含钴、镍等价值较高的金属材料,直接回收难以盈利。 另外,三元电池循环次数在2500次左右时,电池容量衰减到80%此后,其相对容量会随着循环次数的增多呈现迅速衰减趋势,梯次循环次数较 少,梯次利用价值极低;而磷酸铁锂电池容量随循环次数的增多呈缓慢衰减趋势,当电池容量衰减到80%后,从汽车上退役下来的磷酸铁锂电 池仍有较多循环次数,因此具备较高梯次利用价值。 ✓ 三元电池的原材料中含有高价值的金属元素,其拆解回收价值远远高于磷酸铁锂电池。据统计,动力锂电池单体材料中,正极材料、电解液、 铝合金外壳、隔膜和负极材料所占成本最大,其中三元电池正极材料成本占比超过40%左右。随着近几年钴、镍、锰、锂等材料价格的上涨, 在未来电池单体成本中,三元材料电池正极材料占比将呈现急剧上升状态。废旧三元动力电池内含有大量贵重金属,回收效率高,且较直接开 采矿石的生产方式更具有成本优势,具有较高的资源再生利用价值。

梯次利用是未来电池回收利用的主流方向。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。理论上来说,由于梯次利用的电池在容 量低于20%时,最终仍会拆解回收,不过由于其存在20%-80%能够用作其他领域的可用容量,所以相较于直接拆解经济效益更大,是未来 电池回收利用的主流方向。  梯次利用的应用场景分为静态场景及动态场景。静态场景主要为化学储能,应用于包括发电侧/配电侧/用户侧储能、通讯基站后备电源、家庭/ 商业储能、分布式发电/微网等,动态场景主要是工程机械、低速电动车、物流车,城市环卫车、农机、无人机等等。  由于目前梯次利用技术尚未突破,因此主要以试点项目为主,作为第三方回收企业,中国铁塔是梯次利用商业模式的代表企业。中国铁塔主业 并非电池以及电池回收业务,但是其主营业务类型与动力电池回收的梯次利用有比较好的契合点。例如,中国铁塔既是退役电池的消费者,也 是退役电池的回收者,根据中国铁塔经验,总结出了三种梯次利用锂电池的方式,分别为重新组装、直接组合电池模组与整包使用。随着电动 汽车标准化模组和CTP无模组电池包设计得到广泛应用,从长期来看,模组级和电池包级的梯次利用将成为主要技术路线。梯次利用技术壁垒较高,关键技术仍待突破,经济价值尚未体现 (1)梯次利用流程较长,开发利用成本过高,经济效益尚不明显。由于不同应用场景下对梯次利用电池的要求不同,因此梯次利用必须首先对每 个单体电池的性能进行监测。但由于废旧电池多以电池包的形式流向市场,导致每次对单体电池的检测都要先将电池进行拆解,筛选和重组过程 需要多次进行,导致经济效益尚不明显。 (2)梯次利用关键技术亟待突破,行业发展受制约。梯次利用的技术难点首先在于评估电池当前的老化情况,其次在于对动力电池进行筛选分类, 关键技术未突破制约梯次利用的经济性与安全性,于是2021年国家能源局在《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》中指出在电池 一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。 (3)相关技术规范不足,行业标准缺失,安全性、稳定性难以保障。由于不同厂商生产的动力电池规格差异较大,缺乏统一标准,在拆解和重新 组合时通常会遇到兼容问题,如BMS接口是否规范,历史数据是否可查询等,最直接的安全性、稳定性难以保障。

 直接回收流程目前国内外退役动力电池回收工艺流程主要包含预处理→拆解分 离→材料回收,每一工艺均包含多种处理方法。 ✓ 电池包的预处理过程分为整包拆解和模组放电即对退役动力电池包进行智能拆 解,实现动力电池包内物料分离;通过放电技术使电池模组电量降低,方便后续 进行有价金属回收。 ✓ 电池拆解目的是将模组或单体电池拆解为各个有价组分,方便后续过程的精细 化回收。 ✓ 材料回收是指通过物理回收、湿法回收或火法回收的工艺提炼出有价值的金属。


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