【動(dòng)力電池 | 動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模分析】

摘要：三元電池中的正極材料鎳、鈷、錳等貴金屬在我國(guó)礦產(chǎn)資源中十分稀少且主要依賴進(jìn)口，隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)，鋰電企業(yè)對(duì)鎳、鈷、錳等貴金屬的需求不斷增加，原材料價(jià)格和進(jìn)口比例也在節(jié)節(jié)攀升。面對(duì)如此龐大市場(chǎng)需求，無(wú)論是技術(shù)團(tuán)隊(duì)還是鋰電企業(yè)都發(fā)覺(jué)了產(chǎn)業(yè)風(fēng)向，紛紛瞄準(zhǔn)鎳、鈷、錳等金屬的回收市場(chǎng)，在技術(shù)和資金的大力推動(dòng)下也造就了一片新藍(lán)海。

目前，新能源汽車已經(jīng)成為一個(gè)高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，技術(shù)路線逐漸完善，同時(shí)作為其動(dòng)力來(lái)源的動(dòng)力電池也完成了由探索期向成熟期的過(guò)渡。當(dāng)前新能源汽車動(dòng)力電池主要分為磷酸鐵鋰電池和三元電池兩大類別，其中磷酸鐵鋰電池因其穩(wěn)定性和廉價(jià)性占據(jù)了半壁江山，而三元材料電池具有高能量密度、充電速度更快、耐溫性較好等特點(diǎn)也備受市場(chǎng)的青睞。

三元材料電池行業(yè)高速發(fā)展 市場(chǎng)占有率進(jìn)一步提升

三元電池全稱是“三元材料電池”，一般是指采用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2，NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA）為正極的鋰電池，把鈷鹽、鎳鹽、錳鹽按照不同比例進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到所需要的性能。一般三元材料電池的標(biāo)稱電壓可達(dá)到3.6-3.8V，其能量密度較高、振實(shí)密度高、輸出功率較大、電壓平臺(tái)高、續(xù)航里程長(zhǎng)，但其高溫穩(wěn)定性差不適合高寒地區(qū)，同時(shí)其造價(jià)較高也相應(yīng)的拉動(dòng)了新能源汽車的制造成本。

圖1 2014－2018年中國(guó)不同類型正極材料產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)噸）
（數(shù)據(jù)來(lái)源：起點(diǎn)研究）

圖2 2014－2018年中國(guó)三元材料市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)
（數(shù)據(jù)來(lái)源：起點(diǎn)研究）

受動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)快速發(fā)展的影響，三元材料也呈現(xiàn)高速發(fā)展的勢(shì)頭，且基于需求端對(duì)于新能源汽車提出的更高要求，高鎳三元材料及新型高電壓正極材料也越發(fā)受到電池廠家的重視。據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國(guó)鋰電三元材料產(chǎn)量8.6萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)59%；產(chǎn)值175億元，同比增長(zhǎng)超過(guò)119%，未來(lái)也將處于持續(xù)的增長(zhǎng)中。

三元材料市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，也帶動(dòng)了原材料價(jià)格的急速上升，未來(lái)隨著新能源汽車市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，三元鋰電池的市場(chǎng)占有率將會(huì)進(jìn)一步提升，這也必將拉動(dòng)鎳鈷錳等相關(guān)金屬原材料需求的快速增長(zhǎng)，鎳、鈷、錳等貴金屬價(jià)格有望維持高位，三元鋰電池回收市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益也得以凸顯。

電池回收市場(chǎng)將進(jìn)入百億藍(lán)海 鎳鈷錳回收市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益顯著

公開數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國(guó)新能源汽車全年總銷量為77.7萬(wàn)輛，成功實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的“彎道超車”，同時(shí)我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)后勁依然強(qiáng)勁，2018年上半年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷分別完成41.3萬(wàn)輛和41.2萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)94.9%和111.5%，這也使我國(guó)成為名副其實(shí)的新能源汽車第一大國(guó)。

新能源汽車市場(chǎng)的爆發(fā)性增長(zhǎng)也催生了回收行業(yè)的新藍(lán)海，據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底累計(jì)裝配動(dòng)力蓄電池約86.9GWh，預(yù)計(jì)2020年新能源汽車銷量達(dá)200萬(wàn)輛，且純電動(dòng)車占比達(dá)56%。按照新能源商用車動(dòng)力電池使用年限2-3年，乘用車使用年限5-6年計(jì)算，預(yù)計(jì)我國(guó)動(dòng)力電池回收利用市場(chǎng)在2020年將達(dá)到107億元左右，其中再生利用市場(chǎng)約43億元，梯級(jí)利用市場(chǎng)約64億元。

動(dòng)力電池回收的主要產(chǎn)品為電池的正極、負(fù)極、隔膜及電解質(zhì)中大量貴金屬。在三元電池中主要為鈷、鋰、鎳、錳等，其價(jià)值最高利潤(rùn)最大。以三元523電池為例，每噸三元電池鎳、鈷、錳、鋰含量約為96千克、48千克、32千克、19千克，據(jù)生意社統(tǒng)計(jì)，近期鈷報(bào)價(jià)45萬(wàn)元/噸，金屬鎳報(bào)價(jià)10萬(wàn)元/噸，金屬錳1.7萬(wàn)元/噸，碳酸鐵鋰也處于在7.7萬(wàn)元/噸的高位，由此來(lái)看動(dòng)力電池中重金屬的回收將會(huì)帶來(lái)一筆可觀收益。

伴隨高能量密度的三元電池需求量持續(xù)增加，下游市場(chǎng)對(duì)鎳、鈷、錳、鋰等原材料的需求亦將更加緊俏。所以通過(guò)對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行回收，將鎳、鈷、錳、鋰等貴金屬進(jìn)行提取進(jìn)行循環(huán)再利用，是規(guī)避上游原材料稀缺和價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑，不光有利于資源可持續(xù)發(fā)展，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。

國(guó)內(nèi)與國(guó)外回收企業(yè)對(duì)比 起步較晚但發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁

在電池回收企業(yè)方面，美國(guó)的Umicore、加拿大的Toxco、德國(guó)的Batrec Industrie AG、日本東芝TERUME均可以規(guī)模化回收動(dòng)力電池，其中Toxco公司回收性能較能全面，能處理不同型號(hào)、不同化學(xué)性質(zhì)的鋰電池。相較于國(guó)外企業(yè)，國(guó)內(nèi)起步較晚，但是發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，目前我國(guó)僅有不到50家電池回收企業(yè)，其能達(dá)到相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的更是鳳毛麟角。在為數(shù)不多的企業(yè)中格林美、贛州豪鵬和邦普三家公司形成三足鼎立的局勢(shì)，合計(jì)占有90%電池回收市場(chǎng)。

圖3 全球鋰電回收工業(yè)技術(shù)對(duì)比

在回收工藝上，我國(guó)和國(guó)外的技術(shù)手段也存在較大差異。Inmetco公司主要采用干法工藝在電弧爐內(nèi)高溫處理，Toxco公司主要采用濕法工藝先將廢鋰離子電池在-198℃液氮中低溫粉碎回收，德國(guó)則普遍采用濕法與干法結(jié)合的工藝，通過(guò)“預(yù)處理-真空熱處理-機(jī)械處理-造塊-火法-濕法”的工藝流程在不同處理階段回收得到材料，而國(guó)內(nèi)企業(yè)格林美、邦普等普遍以濕法工藝為主結(jié)合干法工藝輔助進(jìn)行回收。

此外，我國(guó)電池回收企業(yè)針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，提出了退役電池篩選檢測(cè)的健康指數(shù)評(píng)估，在動(dòng)力電池的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、拆卸、包裝運(yùn)輸、存儲(chǔ)、余能檢測(cè)、拆解、梯級(jí)利用、再生利用的階段制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系，為動(dòng)力電池回收的規(guī)模化、市場(chǎng)化、標(biāo)準(zhǔn)化指明了方向。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷探索 三元材料鎳鈷錳回收率可達(dá)99%以上

目前，我國(guó)三元材料電池回收工藝主要采用干法、濕法和生物回收，其中濕法為目前的主要工藝，其回收率高且能夠?qū)F金屬進(jìn)行定向回收；干法一般作為濕法的配套工藝，主要用于金屬的初步處理；而生物回收尚處于初級(jí)階段，技術(shù)發(fā)展仍不成熟，暫未進(jìn)行商業(yè)化使用。

針對(duì)三元材料的回收工藝，我國(guó)技術(shù)團(tuán)隊(duì)都在不斷探索力，求發(fā)掘更為先進(jìn)的方法在技術(shù)層面追趕國(guó)外企業(yè)。蘭州大學(xué)的王大輝教授對(duì)傳統(tǒng)濕法冶金工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用“低溫焙燒-水溶解-再制造”的短流程技術(shù)簡(jiǎn)化了濕法工藝路線，降低了能耗，硫酸用量減少降低了酸污染，可以節(jié)約成本5000元/噸。

北京工業(yè)大學(xué)的席曉麗教授引進(jìn)半自動(dòng)化的拆解回收工藝，通過(guò)“拆解-焙燒-破碎-振動(dòng)篩（正負(fù)極）”實(shí)現(xiàn)材料回收，過(guò)程中采用酸性浸出“配合-沉淀”法得到鐵、錳、銅金屬，采用電沉積法和吸附法實(shí)現(xiàn)鎳、鋰回收，鈷回收先用草酸進(jìn)行沉淀，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)可得到性能可比擬原礦產(chǎn)品的再生產(chǎn)品；席老師研究的三元正極材料鎳鈷錳等有價(jià)金屬的浸出率達(dá)到99%以上，對(duì)鎳鈷正極材料酸浸除雜后共沉淀得到前驅(qū)體，再煅燒可得再生正極材料。

中南大學(xué)的葉紅齊教授也研發(fā)出一種高錳鎳鈷廢料分離回收新工藝，不光適用于三元電池材料鎳鈷錳的回收，還適用于PTA催化劑廢料、人造金剛石催化劑廢料、苯乙酸催化劑廢料、高錳鎳鈷礦、錳鈷渣等。該方法在保證鎳和鈷回收率的同時(shí)有效地分離回收錳，使錳和鈷得到有效地回收利用。同時(shí)該方法具有處理費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、全濕法流程工藝流程短、對(duì)設(shè)備無(wú)特殊要求、物料可以循環(huán)利用、工藝環(huán)境友好等特點(diǎn)。針對(duì)這一項(xiàng)目葉紅齊教授也期待與行業(yè)內(nèi)的專家和企業(yè)進(jìn)行交流合作，共同促進(jìn)項(xiàng)目的落實(shí)和推廣。

結(jié)語(yǔ)

在新能源汽車及動(dòng)力電池行業(yè)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，預(yù)計(jì)我國(guó)2020年電池回收市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)百億元，而技術(shù)的突破和工藝的創(chuàng)新也促進(jìn)電池回收行業(yè)向自動(dòng)化、高效化轉(zhuǎn)變，在新技術(shù)的加持下三元電池鎳鈷錳回收率可達(dá)99%以上，鋰資源回收率達(dá)60%以上。同時(shí)鎳、鈷、錳等貴金屬回收行業(yè)的進(jìn)步，也將推動(dòng)我國(guó)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，為新能源汽車及鋰電行業(yè)的前行再添助力。