鋰電池梯次利用及資源化回收最全面分析

鋰電池回收爆發(fā)在即，動力電池即將迎來首批退役潮，2018年已經(jīng)成為鋰電回收的元年，預(yù)計2020年市場規(guī)模達(dá)156億元。政策框架明確，細(xì)則不斷落實推動回收市場發(fā)展。針對動力電池回收需求，國家已通過《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案》《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》建立起政策框架，相關(guān)細(xì)則亦在推進(jìn)。鋰電池回收兼具環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性，是構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)的關(guān)鍵。梯次利用通過延長其動力電池使用期限的方式實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)；原料回收通過直接收回元素實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。同時鋰電池回收具有環(huán)保的必要性。

一個杰出的足球運動員，年輕時風(fēng)光效力于“英超”“西甲”等歐洲頂級聯(lián)賽，年紀(jì)大了之后往往會來到“中超”或“大聯(lián)盟”進(jìn)行“梯次利用”，那么動力電池作為電池屆的杰出代表，究竟“退役”之后誰會來接“最后一棒”呢？

動力電池回收市場，一塊涂著“芥末的蛋糕”

為什么要討論“最后一棒”，是因為現(xiàn)階段動力電池（本文動力電池特指鋰離子動力電池）回收還是一件吃力不討好的差事。媒體近期報道電池回收新市場正在崛起，仿佛又將飛出一塊大“蛋糕”，筆者認(rèn)為更應(yīng)該理性看待，市場確實是在迅速擴(kuò)大，但僅就目前綜合條件下看，這塊蛋糕還涂著“芥末”。

首先我們估算下“蛋糕”尺寸，根據(jù)新能源汽車銷量來對動力電池回收市場規(guī)模進(jìn)行預(yù)測：

數(shù)據(jù)來源：中汽協(xié)公開數(shù)據(jù)測算

假設(shè)按照4年電池退役（容量衰減到80%以下，考慮產(chǎn)業(yè)初期電池技術(shù)制造水平較低），得到下表：

電池報廢量估算表2017-2020

國內(nèi)市場單年報廢增量為：0.61，3.9，22，28.65萬噸（2017-2020）；另一種算法，按照動力電池出貨量計算，在2016年30.7GWh，平均140Wh/kg的質(zhì)量比能量的基礎(chǔ)上估算，按4年壽命，2020年的新增報廢量也達(dá)到了20萬噸，這僅是未考慮歷年累計值的結(jié)果。

但為什么說它涂著“芥末”，因為目前這幾個方面“難以下咽”：

第一 上游來源難。目前電池回收的來源，一是生產(chǎn)中的B品以下電池，包括研發(fā)過程中需報廢的電池包，二是車輛退役下來的電池包；這兩部分的狀態(tài)存在量小且產(chǎn)品型號參差不齊的狀況，給回收的來源增加了收集成本；

第二 中游物流難。一個動力電池包重量一般大于200kg，搬運需要借助叉車等輔助手段，而退役電池運輸又需要危險品運輸資質(zhì)，儲存也需要合適環(huán)境的倉庫，如果長期放置，定期還需要進(jìn)行絕緣檢測，對電池狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，等維護(hù)成本，所以不立即回收，廢舊電池真可謂“燙手山芋”。

第三 下游回收難。電池回收單從利潤角度看，回收材料獲得的收益還不能完全覆蓋材料分解工藝的成本。而電池拆解及材料回收工藝本身還需要大量的資金投入，回收廠商動力不足。

誰會來接動力電池回收的“最后一棒”

1.“最后一棒”會是社會群體還是專業(yè)公司？

既然目前“接棒”動力不足，我們不妨借鑒更成熟的鉛酸電池回收現(xiàn)狀來推測動力鋰電回收未來，以下是我國鉛酸電池回收的現(xiàn)狀：

· 資質(zhì)的廢舊蓄電池回收資質(zhì)的公司有34家；

· 國內(nèi)每年產(chǎn)生廢舊鉛酸蓄電池約350萬噸；

· 國內(nèi)廢鉛酸蓄電池回收存在三大主體:社會群體回收量占總量的85%以上,再生鉛生產(chǎn)企業(yè)的回收量約占8%，蓄電池分銷商的回收量約為7%。（以上為《中國環(huán)境報》報道數(shù)據(jù)）

為什么通過正規(guī)渠道回收的再生鉛比例如此之低（15%），筆者認(rèn)為主要兩個方面，第一回收技術(shù)門檻低，取出鉛板，到掉酸液，用鍋加熱融化后，利用密度的差異就可以提煉出鉛；第二，鉛酸電池的分布分散，主要集中于汽車12V電源，電動自行車，電信基站后備電源等，單體可回收容量低而又分布范圍廣，并不利于大規(guī)模的整體回收。

上市公司鉛酸回收的企業(yè)情況如何呢：

·“豫光金鉛2015年發(fā)行股票數(shù)量不超過9200萬股，發(fā)行底價為20.08元/股，擬募集資金總額不超過18.47億元，擬投入廢鉛酸蓄電池回收網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)項目、三期廢鉛酸蓄電池綜合處理工程項目、廢鉛酸蓄電池塑料再生利用項目、含鋅銅渣料資源綜合利用項目，并用于償還銀行貸款。公司股票于7月3日起復(fù)牌交易?！?/p>

數(shù)據(jù)來源：大智慧上市公司公開資料

· 南都電源

數(shù)據(jù)來源：大智慧上市公司公開資料

以上材料表明我國鉛酸電池回收的現(xiàn)狀：首先大規(guī)模鉛回收是賺錢的，但是毛利很低（典型值小于10%）；專業(yè)回收原料不足（專業(yè)回收15%），大部分鉛被社會群體回收。

那么，未來動力鋰電回收也會是這樣的情況嘛，筆者認(rèn)為并不然，原因有三：

· 不正規(guī)處置的后果不同。鉛酸污染在于無形的化學(xué)污染，緩慢而不易察覺，而動力鋰電真正的化學(xué)污染較鉛酸低，但有形的高壓體系卻帶來了直接的安全隱患，不正確處置會燃燒爆炸，勢必引來更明顯的安全隱患和更強(qiáng)的監(jiān)管；

· 回收的技術(shù)門檻不同。從車上退役的電池一般以電池包形態(tài)存在，目前電池包電壓大于300V是常態(tài)，未來500-600V的包將大量出現(xiàn)，對于沒有經(jīng)過高壓安全培訓(xùn)的人，拆解這樣的電池包可以說是無從下手，安全風(fēng)險極大；而即便順利進(jìn)行了電池包的拆解，鋰電電池復(fù)雜的化學(xué)體系構(gòu)成，又增加了回收工藝的復(fù)雜性；

· 回收的集中度不同。鉛酸電池單車體積當(dāng)量小，集中處置不方便；但搭載動力鋰電的乘用車及商用車單位處置量較集中，而伴隨著今年物流車的放量，運營公司集中采購的電動物流車也將迎來集中處理的未來。

綜上所述，動力鋰電的處理較鉛酸電池的處理來說，會更集中，而且專業(yè)化程度更高，專業(yè)的回收公司將扮演重要的角色。

2.“最后一棒”會是哪類專業(yè)公司？

誰愿意來接動力鋰電回收的“最后一棒”，我們回到問題本質(zhì)，愿意接必然能是得到利益或者被迫于義務(wù)。

綜合來看回收的驅(qū)動力包括三部分：梯次利用價值+回收的材料價值+政府政策驅(qū)動，梯次的價值在于好電池的剩余價值大于來源渠道獲得價值；材料回收的價值在于處理電池成本低于回收得到的材料成本；政策驅(qū)動力在于獲得的正向補(bǔ)貼收益大于逆向違規(guī)成本，咱們可以一個個分開來分析：

首先是梯次利用。這其實是“回收”過程中“較輕松”的環(huán)節(jié)，甚至不能定義為回收，誰會來做？顯然如果能產(chǎn)生利潤的話，整車廠和電池廠直接投資來做是更有優(yōu)勢的，因為作為梯次利用能否盈利的兩大核心，第一在于“好電池”的篩選，第二在于低成本的電池組的重構(gòu)；

“好電池”的篩選?；厥战嵌热绾卧u價電池好，固然，作為第三方的回收公司可以拿到電池后再通過對電池進(jìn)行測試來判斷，例如測量報廢電池的電壓內(nèi)阻，復(fù)雜一點可以拆成單體后，打HPPC，或者進(jìn)行一些溫度耐久試驗來做更深層次的判斷，但是顯然電池在“巔峰”時期效力的歷史數(shù)據(jù)是拿不到的，有些電池是否經(jīng)歷過過充過放，單從開路電壓和交流內(nèi)阻的測量是無法判斷的，而這些卻是電池的原廠家或者整車廠可以通過讀DTC或者標(biāo)定的歷史數(shù)據(jù)所獲得的；另一方面電池的衰減曲線往往也是“原產(chǎn)地”有更深入的研究，有些電池在設(shè)計時比如到80%容量以后，再進(jìn)行循環(huán)，電池實際衰減就會陡降，這些往往都是第三方想做梯次利用公司所不了解的設(shè)計細(xì)節(jié)；

電池組的重構(gòu)。這一塊顯然也是需要動力電池在設(shè)計之初就應(yīng)該在模塊結(jié)構(gòu)和BMS設(shè)計方面考慮的，如何降低電池的重構(gòu)成本，如何將電池單體設(shè)計成一個全壽命周期緩慢衰減的電池，日歷壽命的使用時間足夠長，電池注液量與保液能力的考慮，這其實是需要權(quán)衡的，需要站在電池全生命周期的角度去考慮。顯然這些也都是應(yīng)該在電池出廠前就應(yīng)該完成的，因此曉宇認(rèn)為這一塊也是電池廠或者整車廠（整車的pack廠）具有優(yōu)勢的地方，他們來做更有可能利益最大化。目前出貨量較大的北汽，BYD等整車廠以及CATL，合肥國軒等電池廠均展開了梯次利用業(yè)務(wù)的布局。

第二看材料的回收。目前動力鋰電材料回收有兩種主流技術(shù)路線，一種是所謂的“干法”，也就是以物理上的拆解粉碎為主，回收電池其他輔助有價值材料，如銅鋁箔等，主材正負(fù)極材料等，通過元素的“補(bǔ)料”，再高溫修復(fù)，這種方法并不能徹底的回收正負(fù)極材料，但這種方法工藝較簡單，但因為回收的產(chǎn)品純度低，類似于再把材料再做個梯次；

另一種如國內(nèi)格林美在內(nèi)的技術(shù)路線，可以稱為“濕法”，通過溶解的方法，得到含鈷鎳等貴金屬元素的溶液，再利用液相合成等工藝得到新的三元正極材料。工藝難度更高，但回收的元素純度更高。

目前來看，前一種路線比較適合現(xiàn)階段磷酸鐵鋰的回收，一者鐵鋰即將進(jìn)入大量報廢的時間點，而回收的鐵鋰本身定位就偏向低端市場，更在意成本，因此用“干法”顯得更為合適；而后一種路線顯然更適用于三元材料的回收，適合更高純度有價值金屬的提取，對于三元正極材料企業(yè)效益更是立竿見影的。

觀察回收龍頭格林美2014年-2016年的毛利走勢，三元正極材料業(yè)務(wù)這一塊基本是在逆勢上升的，由15%升到了22%，而反觀國內(nèi)其他三元正極材料企業(yè)的業(yè)務(wù)，受制于原材料金屬價格的上漲，大多數(shù)同期毛利是下降的，這正是回收材料體系的閉環(huán)給格林美帶來的增益。

所以說這一塊應(yīng)該是材料企業(yè)或者專業(yè)的第三方材料回收企業(yè)深耕，可以將利益最大化，因為他們本身就具有材料合成工藝的儲備，也可將回收產(chǎn)物馬上投入生產(chǎn)，降低成本。格林美，贛鋒鋰業(yè)等均在此方向做了重點布局。

最后來討論政策的驅(qū)動。咱們先看看美國的政策驅(qū)動模式，主要是行業(yè)協(xié)會提供方案和消費者教育；同時在確保電池回收上采用了押金制度，要求消費者先繳納押金，再在電池回收時候退還，同時也征收了環(huán)境附加費也用來補(bǔ)貼了回收費用，總體上美國通過法律增加了強(qiáng)制性和追溯性，德國與美國相似，可以說既有糖又有棒子。

我國政府也出臺了不少政策，其中明確的補(bǔ)貼政策包括：

· 2014年5月上海市出臺《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》，對汽車生產(chǎn)廠商，每回收一套新能源汽車動力電池，給予1000元的補(bǔ)助。（2016年3月4日發(fā)布的修訂版中無回收補(bǔ)助內(nèi)容）

· 深圳市則要求新能源汽車的企業(yè)，包括本地生產(chǎn)企業(yè)和已備案的外地生產(chǎn)企業(yè)在深圳的法人銷售企業(yè)，應(yīng)按20元/kwh的標(biāo)準(zhǔn)專項計提動力電池回收處理資金，對動力電池回收企業(yè)給予10元/kwh的回收補(bǔ)貼。

相對于上面出臺的兩個力度較小的補(bǔ)貼政策，2016年底出的《印發(fā)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案的通知》和最近出的《GBT34014-2017汽車動力蓄電池編碼規(guī)則》，這些帶有追溯和強(qiáng)制性的規(guī)則來的更有效。但棒子不如糖，要能讓回收者真正嘗點甜處才是真正的驅(qū)動力。

動力電池回收的“最后一棒”

最后，從誰更適合來做的角度來分析：梯次利用更應(yīng)該交給動力電池廠或整車廠來做。他們可以通過直接投資或者合資的方式布局，他們的優(yōu)勢在于電池的來源渠道和電池全生命周期的梯次利用設(shè)計，未來隨著電池性能的提升，梯次利用的價值也將越來越大，會有更多的整車廠和電池廠是來投資介入這一塊領(lǐng)域，從而平攤電池全生命的成本；

材料回收則應(yīng)該交給電池材料生產(chǎn)企業(yè)和專業(yè)的第三方企業(yè)來接。材料企業(yè)利用本身對材料合成工藝的理解，深挖材料回收處理技術(shù)，在金屬價格居高不下的情況下，降低材料的原材料成本。而作為第三方回收企業(yè)，可以盯準(zhǔn)除乘用車廠外，大量的物流車和商用車退役電池，這部分電池整體水平較乘用車低，梯次利用價值也低，這將是第三方專業(yè)回收公司的“蛋糕”，采用全國多地點布局回收的路線，節(jié)省物流成本，增大回收規(guī)模，將是他們的布局之道。