【動力電池 | 動力電池回收市場規(guī)模分析】

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

目前，新能源汽車已經(jīng)成為一個高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大，技術(shù)路線逐漸完善，同時作為其動力來源的動力電池也完成了由探索期向成熟期的過渡。當(dāng)前新能源汽車動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、耐溫性較好等特點也備受市場的青睞。

三元材料電池行業(yè)高速發(fā)展 市場占有率進(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、振實密度高、輸出功率較大、電壓平臺高、續(xù)航里程長，但其高溫穩(wěn)定性差不適合高寒地區(qū)，同時其造價較高也相應(yīng)的拉動了新能源汽車的制造成本。

圖1 2014－2018年中國不同類型正極材料產(chǎn)量及預(yù)測（萬噸）
（數(shù)據(jù)來源：起點研究）

圖2 2014－2018年中國三元材料市場規(guī)模及預(yù)測
（數(shù)據(jù)來源：起點研究）

受動力鋰電池市場快速發(fā)展的影響，三元材料也呈現(xiàn)高速發(fā)展的勢頭，且基于需求端對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)機構(gòu)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國鋰電三元材料產(chǎn)量8.6萬噸，同比增長59%；產(chǎn)值175億元，同比增長超過119%，未來也將處于持續(xù)的增長中。

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

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

公開數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國新能源汽車全年總銷量為77.7萬輛，成功實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的“彎道超車”，同時我國新能源汽車市場后勁依然強勁，2018年上半年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成41.3萬輛和41.2萬輛，同比增長94.9%和111.5%，這也使我國成為名副其實的新能源汽車第一大國。

新能源汽車市場的爆發(fā)性增長也催生了回收行業(yè)的新藍(lán)海，據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底累計裝配動力蓄電池約86.9GWh，預(yù)計2020年新能源汽車銷量達(dá)200萬輛，且純電動車占比達(dá)56%。按照新能源商用車動力電池使用年限2-3年，乘用車使用年限5-6年計算，預(yù)計我國動力電池回收利用市場在2020年將達(dá)到107億元左右，其中再生利用市場約43億元，梯級利用市場約64億元。

動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，其價值最高利潤最大。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，近期鈷報價45萬元/噸，金屬鎳報價10萬元/噸，金屬錳1.7萬元/噸，碳酸鐵鋰也處于在7.7萬元/噸的高位，由此來看動力電池中重金屬的回收將會帶來一筆可觀收益。

伴隨高能量密度的三元電池需求量持續(xù)增加，下游市場對鎳、鈷、錳、鋰等原材料的需求亦將更加緊俏。所以通過對廢舊鋰電池進(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格波動風(fēng)險的有效途徑，不光有利于資源可持續(xù)發(fā)展，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。

國內(nèi)與國外回收企業(yè)對比 起步較晚但發(fā)展勢頭強勁

在電池回收企業(yè)方面，美國的Umicore、加拿大的Toxco、德國的Batrec Industrie AG、日本東芝TERUME均可以規(guī)模化回收動力電池，其中Toxco公司回收性能較能全面，能處理不同型號、不同化學(xué)性質(zhì)的鋰電池。相較于國外企業(yè)，國內(nèi)起步較晚，但是發(fā)展勢頭強勁，目前我國僅有不到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，合計占有90%電池回收市場。

圖3 全球鋰電回收工業(yè)技術(shù)對比

在回收工藝上，我國和國外的技術(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，德國則普遍采用濕法與干法結(jié)合的工藝，通過“預(yù)處理-真空熱處理-機械處理-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，我國電池回收企業(yè)針對行業(yè)痛點，提出了退役電池篩選檢測的健康指數(shù)評估，在動力電池的設(shè)計生產(chǎn)、拆卸、包裝運輸、存儲、余能檢測、拆解、梯級利用、再生利用的階段制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系，為動力電池回收的規(guī)模化、市場化、標(biāo)準(zhǔn)化指明了方向。

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

目前，我國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。

針對三元材料的回收工藝，我國技術(shù)團(tuán)隊都在不斷探索力，求發(fā)掘更為先進(jìn)的方法在技術(shù)層面追趕國外企業(yè)。蘭州大學(xué)的王大輝教授對傳統(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)半自動化的拆解回收工藝，通過“拆解-焙燒-破碎-振動篩（正負(fù)極）”實現(xiàn)材料回收，過程中采用酸性浸出“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金屬的浸出率達(dá)到99%以上，對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有效地分離回收錳，使錳和鈷得到有效地回收利用。同時該方法具有處理費用低、操作簡單、全濕法流程工藝流程短、對設(shè)備無特殊要求、物料可以循環(huán)利用、工藝環(huán)境友好等特點。針對這一項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)項目的落實和推廣。

結(jié)語

在新能源汽車及動力電池行業(yè)高速發(fā)展的帶動下，預(yù)計我國2020年電池回收市場規(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。同時鎳、鈷、錳等貴金屬回收行業(yè)的進(jìn)步，也將推動我國資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，為新能源汽車及鋰電行業(yè)的前行再添助力。