【原创】废旧动力电池的“那些事”


来源:中国粉体网   苏简

[导读]  废旧动力电池回收利用

中国粉体网讯  随着新能源汽车的蓬勃发展,动力锂电池用量快速上升,废旧动力电池数量亦稳步增加。动力电池中含有丰富的锂、镍、钴、铁、铜等有价金属资源,开发短程且高效的动力电池回收再利用技术,不仅能有效减少对关键材料资源的需求,且能解决环境污染和生态影响等重大问题。另外,据中国汽车流通协会副秘书长郎学红介绍,加强动力电池回收利用,每年可满足我国新能源汽车20%的锂、11%的镍和25%的钴的资源需求,降低我国动力电池关键原材料的进口依赖。


1.废旧动力电池的处理方法


对于废旧动力电池,目前主要有两种可行的处理方法:


一是梯次利用,即将退役的动力锂电池应用于储能等其他领域作为电能的载体使用,从而充分发挥剩余价值;


二是再生利用,即将对废旧动力电池进行拆解、破碎、分选、冶炼(或材料修复)等处理,进行资源化利用的过程。


受回收技术和安全问题限制,目前仅有磷酸铁锂电池可以通过梯次利用发挥剩余价值,三元材料的电池仍以再生利用为主。


梯次利用


所谓梯次利用,就是对电池轻度报废基础上的重复再利用,废旧动力电池并不表示动力电池完全报废,电池剩余容量在80%及以下的仍有利用价值。这些电池无法应用于新能源汽车上,但电池本身没有报废,可以将其进行回收、筛选、再利用于其他领域,典型应用是储能领域,如风光储能、削峰填谷、备用电源、家庭电能调节等。



目前市场情况而言,相比于三元电池,磷酸铁锂电池更适合梯次利用。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,有较高梯次利用价值。而目前磷酸铁锂电池无论在性能和成本方面改善的空间也有限,所以磷酸铁锂电池会更适合并先于三元电池在储能行业的梯次利用。此外磷酸铁锂电池不含钴、锂、镍等金属,资源化价值较低。因此,磷酸铁锂电池一般继续作为储能电池继续利用。


但是,从应用层面整体来看,当前由于缺乏行业标准,技术目前还相对不成熟,在利用过程中仍存在安全问题,不同类型电池回收之后进行统一再利用还存在困难期,梯次利用总体还处于示范性应用阶段。国家能源局印发《新型储能项目管理规范(暂行)》。其中指出,新建动力电池梯次利用储能项目,必须遵循全生命周期理念,建立电池一致性管理和溯源系统,梯次利用电池均要取得相应资质机构出具的安全评估报告。


再生利用


废旧动力电池再生利用是指将回收到的废旧动力电池拆解后以提炼稀有金属的方式进行再次利用,是将废旧动力电池进行资源化处理。废旧动力电池再生利用主要针对动力电池容量损耗严重,无法继续使用,只能通过拆解的方式回收有利用价值的资源,比如钴、镍等稀有金属。将废旧动力电池中的镍、钴、锂等有价金属进行提取进行循环再利用,能够在一定程度上规避上游原材料稀缺和价格波动的风险,降低动力电池生产成本。



废旧动力电池回收技术按照不同的提取工艺分为干法回收工艺、湿法回收工艺和生物回收工艺,各种回收工艺都有各自的优缺点。湿法回收工艺为目前的主要工艺,其回收率高,且能够对贵金属进行定向回收;干法回收工艺一般作为湿法回收工艺的配套工艺,主要用于金属的初步处理;而生物回收工艺尚处于初级阶段,技术发展仍不成熟。据了解,工信部2016年发布的《新能源汽车废旧动力蓄电池利用行业规范条件和行业规范公告管理暂行办理》就鼓励综合使用干法回收工艺和湿法回收工艺对废旧动力电池进行回收再利用。 


目前,市场上废旧动力电池回收方式主要以再次利用为主,一方面是因废旧动力电池的梯次利用需要相关的技术积累和相关的实验验证,目前还很不成熟,仍在探索之中;另一方面是废旧动力电池的数量还较少,梯次利用形成规模有一定难度。


2.废旧动电池回收市场现状


“十四五”时期,废旧动力电池产生量大幅增长,但拆解回收率不足50% ,再生利用率仅约22.5%。


电池巨头探路,盈利存在困难


动力电池生产企业宁德时代从2015年开始,依托旗下邦普循环公司与用户打造了“电池生产、使用、梯次利用、回收与资源再生”的生态闭环,成为国内最早布局动力电池回收的厂商之一。目前,邦普循环已在中国长三角和珠三角、印尼、玻利维亚等区域设立7大生产基地。


据了解,2023年,宁德时代回收电池废料达10万吨,并用其制造出1.3万吨碳酸锂,今年上半年累计回收锂电池及废料共计约5.2万吨,与53家公司新增签订回收合作协议。


但企业要在电池回收业务中实现稳定盈利仍存在困难。即便是宁德时代这样的电池巨头也在这一板块中承压。据宁德时代2024年半年报显示,电池材料及回收业务的营业成本同比增加24.92%,但毛利率同比下降8.74%,为公司四大主要业务板块中降幅最大。


“小作坊”乱入,行业一片乱象


早在2018年,符合国家行业规范条件的动力电池回收企业只有5家,而现在已经扩展到了156家。但天眼查数据显示,截至去年底,全国有超过10万家企业经营范围含“动力回收”内容,大多为存续期不超过3年的小微企业,仅在1年内成立的相关企业就超过5万家。


公开信息显示,与亿纬锂能达成回收合作的上市公司格林美,2023年动力电池回收拆解的动力电池总量为27454吨(合3.05GWh),同比增长57.49%,占中国退役动力电池总量的10%以上,动力电池回收业务实现营业收入11.31亿元,同比增长81.98%,占公司总营收的比重为3.71%。年度财报数据显示,2023年格林美实现营业收入305.29亿元,同比增长3.87%,创历史新高,但实现归母净利润为9.34亿元,较去年同期有所下降。对此,格林美解释称,这主要是受宏观环境严峻、行业内卷竞争加剧、开工率低下等综合因素影响。


据位于华东地区的一家正规企业研究院相关负责人透露,公司在2015年前后开始布局动力电池回收业务,即使地处新能源汽车集聚的长三角地区,一些小作坊“抢收”对正常渠道回收的影响也很大。尤其是2021年以来,正规回收企业“吃不饱”现象较为普遍,有的公司产能利用率不足50%。


“每个月参加几次投标,一年多来很少中标。一些‘小作坊’出价总比正常成本价高约10%。”河南省的某企业负责人也无奈表示,公司虽然进入了白名单,但今年只能暂时停产,因为即便通过“加价”取得货源也并不划算。


天能控股集团董事长张天任也在今年的全国两会上提出:“拥有动力电池回收相关资质的大型企业为保证动力电池回收效率和质量,在厂房、设备、环保处理、数字化等多方面投入较高成本,在和‘小作坊’的出价竞争中不显优势。”


政策引导,规范废旧电池回收市场秩序


国务院发展研究中心的调查报告显示,截至2023年,我国新能源汽车动力电池规范化回收率不足25%。动力电池回收利用行业仅发布10余项国家标准、14项行业标准,企业标准数量虽多,但其权威性和通用性不强。因此,废旧动力电池行业发展仍需克服技术难题、回收渠道不畅等制约,这有赖于法律法规以及标准体系完善。


今年3月,国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,提出有序推进动力电池等产品设备梯次利用,对废旧动力电池回收再利用行业起到推动作用。


今年8月份,工业和信息化部今年就修订形成的《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件(2024 年本)(征求意见稿)》(简称:规范条件)向社会公开征求意见,从源头上对废旧电池进行管理,为废旧动力电池的梯次、再生利用提供了明确指导。规范条件对主要有价金属有效提取回收做出规范。其中,铜、铝回收率应不低于98%,破碎分离后的电极粉料回收率不低于98%,杂质铝含量低于1%,杂质铜含量低于1%;冶炼过程锂回收率应不低于90%,镍、钴、锰回收率不低于98%,稀土等其他主要有价金属综合回收率不低于97%,氟固化率不低于99.5%,碳酸锂生产综合能耗低于2200千克标准煤/吨;采用材料修复工艺的,回收利用的材料质量之和占原动力电池所含目标材料质量之和的比重应不低于99%。 


在综合利用能力上,规范条件提出,企业每年用于研发及工艺改进的费用应不低于废旧动力电池综合利用业务收入的3%,同时还明确,企业应按照新能源汽车动力电池溯源管理有关要求建立溯源系统,具备信息化溯源能力并开展溯源工作,将溯源信息及时准确地上传至新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台;应设立专门的废旧动力电池贮存场地,配备红外热成像监控、烟雾报警等安全防护设施等。


所以,政策引导有助于规范废旧电池回收市场秩序。具体来说,应加快推进动力电池回收利用立法。比如,加强动力电池回收监管流程,加大对非正规企业非法回收、倒卖、运输、拆解等行为的打击力度,建立起规范市场的长效机制。随着市场进入加强监管的新阶段,废旧动力电池综合利用相关产业也将逐步实现健康有序发展,成为加快经济社会发展全面绿色转型的新动能。


小结


我国动力电池报废量持续快速增长,回收企业产能过剩,但拆解回收率不足50%,再生利用率仅约22.5%。而原料矿产镍、钴、锂等是国家战略性金属,提升废旧动力电池再生利用水平,对保障国家能源资源安全和保护生态环境具有重大意义。我国动力电池再生利用技术,理论上镍、钴、锰回收率可达98.5%,利润率可达20%,但实际存在原料一致性较差、酸碱用量大、工艺流程较长、生产成本较高等问题。尤其是,废旧电池Li回收率最高约75% ,远低于我国规范条件要求的Li回收率≥85%。所以,目前培育企业加大废旧电池再生利用技术研发力度,是我国循环经济发展规划的重点任务。


参考来源:

陈雨阳等.废旧锂电池综合回收利用技术研究

李丽等.动力电池梯次利用与回收技术

废旧动力电池回收行业亟待进一步规范.汽车纵横

退役电池如何“退而不废”.经济日报

废旧动力电池“淘金”门槛提升.中国交通报

动力电池回收梯次利用深度解析.山东动力电池回收利用协会


(中国粉体网编辑整理/苏简)

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