行业观察 | 电池级碳酸锂价格暴涨,回收动力电池到底赚不赚钱?

近期,电池级碳酸锂的市场价格暴涨,报价已高达43万元/吨,而在去年年初,这个数字仅为5.3万元/吨。原材料的价格暴涨让很多人嗅到了商机,不少从事电池回收的企业甚至开始大量囤货,以防后续价格持续上扬。这也让一直不温不火的动力电池回收…

近期,电池级碳酸锂的市场价格暴涨,报价已高达43万元/吨,而在去年年初,这个数字仅为5.3万元/吨。

原材料的价格暴涨让很多人嗅到了商机,不少从事电池回收的企业甚至开始大量囤货,以防后续价格持续上扬。这也让一直不温不火的动力电池回收产业进入了大众和资本的视线。

同时,今年2月11日,工信部、国家发展和改革委员会、科学技术部等八个部门近日印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》,其中提出完善废旧动力电池回收利用体系,推进废旧动力电池在备电、充换电等领域安全梯次应用。

其实在去年8月,工信部、科技部、生态环境部、商务部、市场监管总局就联合印发了《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》提出鼓励梯次利用企业与新能源汽车生产、动力蓄电池生产及报废机动车回收拆解等企业协议合作,加强信息共享,利用已有回收渠道,高效回收废旧动力蓄电池用于梯次利用。

如果再将时间线拉长,就能看到近年来与动力电池回收相关的政策文件可谓一条接一条,从公式白名单企业到明确回收责任主体再到出台指导管理办法,几乎每年都会有新的政策和各种针对动力电池回收的提案、建议出现。

这些政策文件的目的自然是为了规范动力电池回收市场、加快产业秩序的建立,但同时也从侧面说明,目前动力电池回收市场的规范程度和完善程度并不高。

这种情况是显而易见的,毕竟动力电池的回收是伴随着新能源汽车产业发展而发展的一个新兴市场。即便我国从2014年开始大力发展新能源汽车开始,就考虑到了动力电池回收问题,但当时动力电池才刚刚被用在电动汽车上,没有退役的电池让回收政策停留在了纸面上。

所以准确的说,我国动力电池回收市场是近两年才开始真正出现的。

根据相关数据显示,截至2021年底,全国新能源汽车保有量达784万辆,占汽车总量的2.60%,与上年相比增长59.25%,且仍在保持高速增长。这势必会对动力电池回收产业带来增量。

退役的动力电池无论如何都不能变成“垃圾”,这对相关从业者而言,绝对是个逻辑清晰、目标明确的赚钱机会。

但事实真的如此吗?

梯次利用和拆解回收

我们需要了解一下目前动力电池回收利用的两种主要途径:梯次利用和拆解回收。

新能源汽车动力电池退役后,一般仍有80%的剩余容量,可降级用于其他场景,实现余能最大化利用。经过几年的探索和发展,目前我国退役动力电池梯次利用已经应用在了电力储能系统、通信基站备用电源、低速电动车以及智能路灯等领域。

例如2020年7月,上汽通用五菱的宝骏基地兆瓦级大型光伏风能一体化梯次利用储能电站就投入了使用。

而目前的动力电池梯次利用一般会选择磷酸铁锂电池,这是基于经济性和安全性的考量。

磷酸铁锂电池中的贵金属含量并不多,在拆解回收中无法产生太高的经济价值和资源规模化效益;同时三元锂电池在电池容量衰减后安全性大大降低,且其自燃温度要比磷酸铁锂电池低得多,这就使得利用退役三元锂电池进行梯次利用是不明智的。

磷酸铁锂电池的梯次利用一般包括电池组拆解获得单体、筛选检测、配对重组、系统集成等步骤,其中余能检测和配对重组是梯次利用工艺流程中较为关键的环节,也是比较有技术含量的一环

由于动力电池电芯种类多,在退役后单只电芯参数个性化很强,剩余效能也有区别。目前,相关部门已经发布了《车用动力电池回收利用余能检测》国家标准,规范了退役动力电池的检测流程与方法。通过余能检测,企业可将使用情况(主要指充放电情况)类似、可以重组的电芯筛选出来,进行后续加工。

在配对重组环节,厂家需要利用电池均衡技术来解决多个电芯的一致性问题。目前这几乎是一个世界难题,需要工程技术人员考虑不同电芯的充放电电压和充放电效率,并制定最优的解决方案,避免电池出现热失控等不良状态。

而系统集成环节需要引入新的BMS系统,使电池管理系统能够更好地应用这个“新”电池组的效能,并结合寿命预测技术保证其可以长时间稳定工作。最后通过封装、打包,应用在具体的客户端。

除了梯次利用,动力电池最终归宿的是拆解回收。

拆解回收就是将退役动力电池进行拆解、破碎、提炼,进而得到贵金属化合物(主要是镍、钴、锰、锂化合物),再将这些化合物出售,以此获取利润。目前市场上较为常见的回收工艺主要是干法回收和湿法回收两种。

干法回收是指不借助溶液等媒介,而实现材料或有价金属的直接回收。干法回收中最常用的技术手段是高温热解法,即采用高温焚烧分解去除黏结剂,实现材料分离,而且经过高温焚烧,电池中的金属及其化合物会氧化、还原、分解、蒸汽挥发,然后通过冷凝将其收集。

利用高温热解发回收动力电池原理简单、应用广泛,且能够回收如汞、锌等多种重金属。但是高温热解法能量消耗大、回收效率低,而且有二次污染和安全性的问题。例如电解液中的 LiPF6遇水易发生水解,产生有毒气体;有机溶剂则因为较低的闪点,在回收过程中可能发生燃烧和爆炸。

湿法回收则是对废旧电池进行破碎分选-溶解浸出-分离回收的处理过程,包括湿法冶金、化学萃取及离子交换等流程。采用湿法冶炼回收,首先应该对已失活的废旧电池进行粉碎与研磨,以实现均质化,然后物理分选粉碎后的产物,以达到湿法回收的要求。

湿法回收应用较为广泛,回收退役动力电池时能够较大程度的回收稀有金属和其他金属,回收率和纯度较高,且设备投资成本较低。但这种方法往往会因工艺过程较长而造成整体成本的上升,且化学试剂的持续使用会造成环境污染,如在回收过程中无机酸会产生有害气体,使用的萃取剂对土壤和水也有影响。

此外市场上还出现了一些新的动力电池回收方法,例如动力电池回收企业赛德美就是通过精细机械拆分得到电池零部件后,再将其进行修复,最终形成可复用的外壳、电解液、隔膜、铜箔、铝箔、正极粉、负极粉等。这种方法没有生成金属化合物原料,而是将合格的电池零部件直接供给到电池生产制造环节。同时这种方法也能较好地控制化学污染。

还有生物回收技术,主要是利用微生物浸出,将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来,实现目标组分与杂质组分分离,最终回收锂、钴、镍等有价金属。但是目前这种技术还处于初期发展阶段,存在很多不确定性。

体量不足和技术困境

目前影响动力电池回收产业的最大原因之一,很可能是市场体量不足。

我国从2015年开始大力发展新能源汽车,按照动力电池平均5-8年的使用寿命来计算,2020年我国已经迎来了动力电池第一批退役潮。据央视财经频道报道,2020年我国动力电池累计退役总量达到了约20万吨,而到2025年这一数字将升至约近百万万吨。

数十万吨的体量看着比较吓人,但其实并不高。

以生活垃圾为例,我国2020年生活垃圾产生量在3.6亿吨左右,相比比数十万吨的退役动力电池,亿吨级别的体量才较好地支撑了垃圾回收产业的发展,滋养了包括回收装备制造、集中处置、转运、焚烧发电、有害物处理等多个环节的公司。

事实上,我国工信部在2018年9月公布的第一批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单中的五家企业:华友新材料、豪鹏科技、格林美、邦普循环、光华科技,他们的退役动力电池处理能力总和就已经超过了60万吨。

某电池回收企业高管告诉36氪记者:“现在动力电池回收产业体量还是不足,产业链也不完善,而且这种情况是无法利用资本‘催熟’的,有的投资者希望马上看到一个千亿级甚至万亿级的市场,这是不现实的。”

但在退役动力电池体量不足的情况下,回收企业的资产投入却是巨大的。

以退役动力电池梯次利来说,不同车型的动力电池包设计多样,拆卸成本很高,电池拆解下来后,还需要经过余能检测、电池模组重新分组、系统集成、电池管理和运输等环节才能真正被使用。

在整个流程中,企业的需要进行大量的技术投入和设备投入,由于产业链还不成熟,在余能检测、重组集成等环节可应用的自动化、智能化设备比较少,从现有的资料来看企业不得不依靠人工来完成相关作业任务。

同时为保证电池的一致性,企业必须引入电池均衡技术,但这种技术的研发难度也很大,市场上的电池均衡器的研发进展非常缓慢,特别是高效的转移式实时电池均衡技术,掌握这项技术的研发机构和企业非常少。

而且在实际的梯次利用过程中,即使一致性极佳的电池装配在一起,几十个充放电循环后仍然会发生不同程度的差异,并且这种差异会随着使用时间的延长逐渐加重,电池组的一致性会越来越差。

除了生产端的技术困难,在应用端,梯次利用也在面临市场萎缩的威胁。

2018年,宁德时代副董事长兼首席战略官黄世霖在一个行业论坛上表示:“我们把到了生命末端的电池拿来反复地充放电,然后再把它解剖开,看看在物理层面有什么变化。目前,梯次应用电池基础数据的积累还远远不够,在生命末端到底会发生什么,这件事情其实是个问号,弄明白至少还需要几年的时间。”

也就是说,动力电池的梯次利用很可能会在安全上存在隐患,而要解决这个隐患,企业可能要付出更高的成本。

2021年6月22日,国家能源局组织起草的《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》就提出,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。已建成投运的动力电池梯次利用储能项目应定期评估电池性能,加强监测、强化监管。

这意味着利用退役动力电池才建设大型储能设施的“大项目”可能被暂停了,但诸如通信基站、低速电动车等“小项目”是否有相应的需求体量,并能覆盖企业的生产成本,目前还有待判断。

其实,从华为以及很多电池厂商近期在大型储能项目上的动作也可以看到市场风向。相较于退役的磷酸铁锂电池这种“二手货”,如今企业新建储能项目时更倾向于使用全新的三元锂电池作为储能主体,大厂技术的加持也会让储能项目本身的安全性更高。

而在拆解回收方面,虽然自动化设备得到了一定的发展,但厂家的设备成本和其他固定资产投入同样较高。《电动汽车观察家》就曾发文写到:一个拥有一定自动化能力的、符合环保政策的动力电池回收企业,固定资产投入基本在1000万元以上。

某电池回收企业进行相关设备的调试与安装

某业内人士表示,以去年平均的动力电池回收价格和原料价格来计算,算上设备折旧费用、环境处理费用、人工费用、能源耗材费用等,每吨三元锂电池的回收成本在2万元左右。如果以NCM523型三元锂电池为例,其每吨可提炼出约71kg的锂、300kg的镍、122kg的钴以及170kg的锰(均为化合物),如果讲这些贵金属化合物销售,产生的收益基本在4万元左右。

每吨2万元左右的利润从废品回收的角度来说并不低,但目前我国退役的数十万吨动力电池中大多数是磷酸铁锂电池,三元锂电池占比非常小。有机构预测,我国到2023年以后,三元锂电池退役量才会出现明显增长。

这就让现阶段的动力电池回收产业非常尴尬,有拆解回收价值的三元锂电池还没到大规模退役年限,已经退役的磷酸铁锂电池中主要成分磷酸铁含量在95%左右,基本不具备拆解价值,去做拆解回收是要赔钱的。

人大代表、天能集团董事长张天任就曾指出,一家普通的回收企业从一吨磷酸铁锂废电池中提取出来的材料价值为8110元,但回收成本却高达8540元。这样的企业往往还需要政府补贴,最终收益甚至不如卖废铁高。

所以就整个市场来看,目前数十万吨的电池体量还不够几个电池回收大厂“塞牙缝”,市场上绝大多数动力电池回收企业的回收量都远远低于建厂时的设计产能。

电池渠道

三元锂电池是好东西,而且目前来说是个又好又缺的东西,那么它就一定会被很多双眼睛盯上。

相关从业者表示,退役电池渠道对从事拆解回收的企业是除了技术之外的最重要的一环。由于整个动力电池回收市场规模还没有形成,在这种情况下谁能拥有好的电池渠道,谁就能在行业发展初期较好地生存、发展甚至盈利。

根据相关数据显示,我国现存动力电池回收相关企业3.6万家,但其中有超过60%的为注册资本在500万元及一下的中小型企业。取得相关环保资质的企业则更少,根据工信部公布的符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单来看,目前符合电池回收行业标准的企业只有47家。

第三批动力电池回收企业白名单

在这个行业中不乏手工作坊式的公司和一些非正规渠道。

2020年初,中国汽车报曾有一篇报道指出,大量退役动力电池其实是靠一些非正规回收企业消化的。上文中提到的2018年五家动力电池回收白名单企业,合计拥有60万吨动力电池回收能力,但实际数据是,2018年我国退役动力电池7.4万吨,五家白名单企业当年一共才回收了0.5万吨。

也就是说超过当年90%的退役动力电池流向了“渠道商”和非正规回收企业,而且这种情况现在仍十分普遍。

例如在购物平台中搜索关键词“拆机动力电池”,就可以看到大量的、种类丰富的电池组和电芯,品牌包括宁德时代、松下、力神等等。商家不仅会标注电池的剩余容量和放电电压,甚至还能“一颗起售”、“批量优惠”。

对于没有取得电池回收资质的商家来说,这种销售行为并不合规,但其利润要比将电池拆解,然后提炼贵重金属化合物再出售的模式要高得多,也容易的多。

从获取退役动力电池的渠道来看,大多数动力电池回收点都是通过拍卖来获得电池,但是拍卖流程并不严格,一些没有资质的企业想要获得竞拍资格是比较容易的。在取得竞拍资格后,由于这些企业不会在环保、设备上进行过多投入,其利润非常可观,也往往能给出更高的竞拍价格拿到电池。

为此2021年9月初,浙江杭州储能行业协会还组织了合众汽车、吉利、威马汽车、零跑、万向一二三、瑞浦能源、天能、超威、南都电源等9家新能源汽车及电池生产重点企业共同发起了声明,要在交易拍卖废旧动力蓄电池环节增加限制性条件,竞买企业须为经工信部公告的规范性废旧动力电池综合利用企业,确保电池流向规范性企业。

但这种协会和企业搞出来的联合声明能起到的作用非常有限。

体量不足的同时渠道也无法保证,这让具备自动化拆解和贵重金属回收能力的企业无法大规模获利,回收规模也就无法扩大。

当然从业者也可以另辟蹊径,在拥有相关拆解回收技术的前提下,将自己变成技术提供商。某动力电池回收解决方案供应商就表示:“我们第三方企业不用担心渠道问题,不用考虑怎么拿到退役动力电池,也不用考虑把回收回来的贵重金属卖给谁。我们提供的是技术和服务。”

价格回落和市场竞争

从世界范围内来看,锂矿资源主要集中在南美洲等地,由于疫情原因,很多大型锂矿不能够按计划扩产,已经被开采出来的原来也因疫情不能按时交付到中国市场。

而中国市场恰恰是近几年新能源汽车最大的增量市场,这种严重的市场供需失衡是这场电池原材料持续大涨价的最主要原因。

所以,近期出现的退役动力电池与新电池“系数倒挂”(旧电池价格高于新电池)现象,会随着疫情结束、国内电池制造产能释放逐渐消失。当原材料价格趋于平稳时,企业依然要靠自动化设备、先进的回收技术以及回收规模来保证盈利。

我国现阶段动力电池回收产业的问题有很多,电池类型、退役数量、配对重组及拆解回收的技术成本都是影响动力电池回收产业发展的因素。

甚至环评也影响了电池回收。某从业人员告诉36氪:“目前我国大部分企业的回收手段还是高温热解法,这种方法对环境有一定污染,所以回收工厂只能建在环评要求不高的四五线城市,但这会增加电池的运输成本。”

而这些问题基本不能在短时间内得到根本性解决。所以对于回收企业来说,目前的市场竞争情况是:残酷又不清晰。

根据研究机构EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同发布的《中国锂离子电池回收拆解与梯次利用行业发展白皮书(2021年)》来看,格林美和邦普是2020年锂电子电池回收的两家头部企业,在实际处理量方面,两家企业合计占据的市场份额在50%以上。

但即使是格林美这样的头部厂商,电池回收也并是不其主要业务。根据格林美2020年年报来看,来自“动力电池综合利用”的营收依然极少,该业务全年收入9300多万元,占总营收比重仅为0.75%。

而且从回收产业发展的角度来看,将车企或电池制造商作为电池回收责任主体已经成为一种趋势,这么做一方面能减轻回收过程中由于电池型号、数据混杂造成了技术压力,另一方面车企天然拥有销售网点,能从更好地掌握电池渠道。

但车企或电池制造商往往会和第三方回收企业进行深度绑定,当这种高粘度的合作关系达成后,会极大挤压中小型回收厂商的市场空间。比如蔚来与华友能源就达成了战略合作,宁德时代早在2015年就收购了广东邦普。

这意味着对于中小型回收厂商来说,其在目前退役动力电池市场体量明显不足的情况下,还要面临行业“巨头”和“非正规军”对电池分流的压力,这种情况下,盈利困难似乎已经成为现阶段的行业共识。

长远来看,动力电池的类型和电池成分也在快速发展,氢燃料电池、钠离子电池等新型电池已经开始在市场上应用。

尤其是钠离子电池,包括宁德时代、中科海纳、三峡能源在内的多个厂家,已经宣布将量产钠离子电池,用于低速电动车、智能路灯、基站等场景。而这也会直接影响动力电池回收产业,毕竟钠化合物太不值钱了。

我国是世界上发展新能源汽车最积极的国家,不出意外的话,在未来我国将拥有世界上最大的动力电池回收市场。但即使是世界最大,这个行业目前仍然面临着很多不确定性,即需要政策、技术的持续推动和发展,同时也容易收到全球资源市场波动的影响。

即使大量的研究报告都显示,未来我国动力电池回收市场有着超千亿的规模,但总的来看,这个新能源时代的“炼金”产业对于中小型企业来说并不友好,“诱惑”可能要大于“回报”。

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