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动力电池回收及梯次利用将成下一个蓝海

导读: 随着动力电池退役潮的临近,作为新能源汽车最后一公里的动力电池回收及梯次利用将会成为下一个蓝海。

随着我国新能源汽车产业的迅猛发展,动力电池将迎来大规模退役潮。根据业内测算,2018年我国退役动力电池将近12GWh,2020年动力电池回收量将接近25GWh,而到2022年动力电池回收量将接近45GWh。拓金研究认为,随着动力电池退役潮的临近,作为新能源汽车最后一公里的动力电池回收及梯次利用将会成为下一个蓝海。

电池回收及梯次利用的现实意义

对于退役动力电池“拆解回收”和“梯次利用”是被业内广泛认可的两种具有互补性的方法。目前,我国已是全球最大的动力电池市场,如此大规模的动力电池集中退役,做好电池回收和梯次利用工作,无论从经济、资源安全,还是环保的角度,都有很大的必要性和现实意义。

“巧妇难为无米之炊。”动力电池的生产离不开原材料,随着我国动力电池业的飞速发展,对电池原材料的需求也越来越旺盛。而钴和镍是动力电池里最稀缺的资源。自2016年以来, 镍的价格从低点翻了一倍,而钴的价格则翻了三倍多。钴有一半的储量在政局极不稳定的刚果(金)。手抓矿童工事件,及传闻的暴利税,都严重影响了钴价稳定及企业开采的投资计划。在稀缺资源价格飞涨及产量不确定的情况下,从电池回收中获取资源、延长电池的使用周期,变得格外重要。

电池回收有着巨大的经济价值。在目前上游材料价格不断上升的情况下,三元电池回收的收益非常高。目前三元电池回收的成本大概在15000-20000元/吨,回收拆解后金属材料按目前的资源价格能卖到42000元。拓金研究表示,按含金属价值量计,2022年国内动力电池回收市场规模将突破百亿元,且未来会随着新能源行业的增长不断扩大。

从环保角度来看,废旧动力电池含大量重金属和有机物、电解质及其转化物产生的有毒气体,这些都会严重威胁环境和人类的健康,给社会生态环境造成巨大的压力。所以搞好动力电池回收及梯次利用工作,也是一项重大的生态建设任务。

先梯次利用后回收利用的原则

通常来讲,动力电池平均使用年限为5-8年,其性能随着充电次数的增加而衰减,电池剩余容量降低到初始容量的70%-80%时便无法满足车载动力使用要求。但退役动力电池经过测试、筛选、重组等环节,可用于低速电动车、备用电源、电力储能等运行工况相对良好、对电池性能要求较低的领域进行梯次利用。当电池无法进行梯次利用时,则需要进行拆解回收,做资源化处理。

拓金研究认为,从资源利用角度来看,直接将退役电池作为原材料回收,其实是变相亏损。电动汽车阶段仅占电池全生命周期全部可用能量的36%,如果不进行梯次利用,则其使用成本是按电池生命周期的全部成本计算的。而当梯次利用动力电池使用成本在1000元每千瓦时,使用寿命超过1000次,其性价比就超过铅酸电池了。在国家多部委联合出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中,提出废旧动力蓄电池的利用应遵循先梯次利用后再生利用的原则。

梯次利用的障碍和模式探索

目前,我国的梯次利用储能系统已经能做到1元/Wh,但因为还存在诸多障碍,所以国内还未大规模推广。拓金研究指出,我国动力电池还未正式进入大批量退役阶段,所以可梯次利用的电池数量还不够多。而且早期的动力电池性能、质量和成本都不如现在的电池。拓金研究强调,由于过去几年我国动力电池业飞速进步,导致可参照数据缺乏,另外加上退役电池性能和规格参差不齐,以及检测配比难度高等因素,让目前梯次利用市场化难度很大。从国家层面来说,相关行业配套政策还未落地,例如中国分时定价未全国推行,让储能电池的经济效益无法最大体现。所以目前动力电池大部分梯次利用项目都处于探索验证阶段。

拓金研究认为,就目前市场情况而言,相比于三元电池,磷酸铁锂电池更适合梯次利用。由于资源价格因素,磷酸铁锂电池回收价值很低。但其自身容量保持率和电解液保有率较三元电池更高,蓄充次数更高,更安全,使用价值也更高。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。

而随着电池性能的提升以及成本大幅下降趋稳,让现有及未来动力电池梯次利用的价值大大提高。国内企业也开始在电池回收和梯次利用领域展开布局。2018年年初,中国铁塔与重庆长安、比亚迪、银隆等16家新能源企业,签约“新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作伙伴协议”,探索动力电池梯次利用的模式。

梯次利用的适用场景和商业模式

拓金研究认为,梯次利用不仅能从商业模式上进一步降低电池成本,同时储能电池成本的降低,也能推动更多的储能应用场景和市场。不同储能场景对电池要求不一样,所以退役动力电池梯次利用适用的场景和商业模式是下一个需要摸索的难题。国外剃次利用的创新尝试对刚刚起步的国内市场有很大借鉴意义。

美国的FreeWire公司推出了一款叫Mobi的电动汽车移动充电站。这款产品是由废旧电动车电池制成,能储存48kwh的电量,超过目前市面上大部分电动汽车的电池容量。日产汽车与住友商事株式会社在 2010合资成立了4R Energy株式会社,致力于实现日产聆风的锂电池二次商业化利用,公司回收日本和美国市场中聆风汽车的废旧电池用于住宅及商用的储能设备。在欧洲,Younicos回收电池用以建立组合分布式能源的虚拟电厂,并会参与一次调频市场的电价制定。德国博世集团利用宝马的ActiveE和i3纯电动汽车报废的电池建造了 2MW/2MWh的大型光伏电站储能系统。另外,特斯拉也在电网级储能应用、家用储能墙、太阳能储能等领域的业务做了部署。这些未来也都是潜在梯次利用的场景。

行业联盟主导的电池回收模式

对于无法进行梯次利用的报废电池,就要通过技术手段进行拆解回收。从国外的经验看,日本自1994年起就逐步建立起“蓄电池生产-销售-回收-再生处理”的电池回收利用体系。规定由汽车经销商负责向社会免费回收废旧汽车电池,而汽车电池生产商为废旧电池回收的主要负责人。生产商从经销商处收集废旧电池后,转交于废旧电池处理商进行循环利用。而美国目前虽然还没有联邦政府层面的法规政策,但特斯拉分别在北美和欧洲,同电池回收企业Kinsbursky Brothers与Umicore合作回收电池。

按目前的国内政策方向,中国的回收模式会是介于日本和特斯拉模式之间,以生产企业为主导的行业联盟模式。在2018年2月,工信部牵头的七部委发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,提出落实生产者责任延伸制度,将汽车生产企业放在责任的首位,同时也鼓励汽车及电池生产企业、报废汽车回收拆解企业与综合利用企业等合作共建回收渠道。目前联盟的形式逐渐形成:如宁德时代通过之前收购的邦普做回收,格林美和比亚迪及东风建立回收合作,北汽则和赣州豪鹏建立联盟。这些联盟将奠定未来中国动力电池回收的行业模式。

拓金研究认为,目前我国动力电池的拆解回收和梯次利用才刚刚起步,随着动力电池大规模退役的时间越来越近,落在中国电池业界的任务也变得越来越紧迫。他山之石,可以攻玉。国内企业应该立足中国市场环境,积极借鉴国外的成功经验,找到适合自身产业发展的解决办法。相信在我国政府的政策扶持和广大电池产业链企业的共同努力下,定会形成比较完善的电池回收和梯次利用模式。

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