報告鏈接:《中國廢舊動力鋰電池回收利用(再生+梯次)市場發展趨勢與投資前景預測報告(2025版)》
(一)鋰離子電池構成分析
鋰離子電池(LIBs)1990 年由日本Sony 公司研發成功并實現商業化,目前已廣泛應用于各領域,主要應用范圍包括便攜式電子產品、電動車和大規模儲能領域。相比于鎳鎘、鎳氫電池,鋰離子電池主要優勢包括比能量高、循環性能好、自放電小和無記憶效應等。鋰離子電池主要結構包括電池殼和電芯,其中電芯包括正極、負極、隔膜、集流體和電解液。
正極:88-89wt.%正極活性材料、7-8wt.%乙炔黑導電劑和3-4wt.%有機粘合劑,均勻混合后涂布于10-20 微米的鋁箔集流體上,即組成鋰離子電池正極。常見正極活性材料包括磷酸鐵鋰( LiFePO4 , LFP )、鈷酸鋰( LiCoO2 , LCO )、鎳鈷錳三元材料(LiNixMnyCo1-x-yO2,NCM)、鎳鈷鋁三元材料(LiNixCoyAl1-x-yO2,NCA)等。
負極:88-90wt.%的負極活性材料(石墨或近似石墨結構的碳)、4-5wt.%的乙炔黑導電劑和6-7wt.%有機粘結劑,均勻混合后涂布于7-15 微米的銅箔集流體上,即組成鋰離子電池負極。
有機電解液:主要由電解質鹽、有機溶劑和添加劑組成。電解質鋰鹽包括LiPF6、LiBF4等;有機溶劑包括酯類、醚類、砜類、腈類和硝基化合物等;添加劑按功能可分為SEI成膜添加劑、正極保護添加劑、鋰鹽穩定劑、過充過放保護劑和阻燃添加劑等。
隔膜:一種經特殊成型的高分子薄膜微孔結構,可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過。主要有聚烯烴隔膜(聚乙烯、聚丙烯等聚合物)、無紡布類隔膜(天然纖維、微纖化纖維素和纖維素類納米纖維)和陶瓷復合隔膜等。
(二)廢舊電池大規模退役催生電池回收行業蓬勃發展
中國是全球最大的鋰離子電池生產與消費國,擁有完整產業鏈和一批具有國際競爭力和領導地位的電池頭部企業。近年來國家政策持續支持新能源行業發展,新能源和儲能呈快速增長趨勢,帶動鋰電池行業同步快速擴張。根據GGII,2022 年國內鋰離子電池出貨量655GWh,同比+100.3%,其中動力電池是我國鋰電池最大細分品類,2022 年占比73%。
作為新能源汽車的關鍵部件,動力電池裝機量伴隨新能源汽車銷量同步增長。參考中國汽車工業協會,2022 年中國新能源汽車銷量688.7 萬輛,同比+95.6%;參考Frost &Sullivan,動力電池裝機量294.6GWh,同比+90.7%。如按照2022-2025 年CAGR 29%,2025-2030 年CAGR 22%測算,則預計中國動力電池裝機量2025 年可達632 GWh,2030 年可達1707 GWh。
當前動力電池的壽命約8-10 年,但對新能源汽車動力電池來說,當其電池容量衰減至額定容量的80%時,就不再滿足使用要求,因此實際有效壽命約5-7 年。退役后的動力電池可直接回收,也可梯次利用在低性能要求的場景中。梯次利用適用于容量衰減至額定容量70-80%以下的動力電池,這類電池雖然不滿足電動汽車的使用標準,但剩余電池容量仍能夠滿足其他設備的能源需求。對此類電池可實施拆解、篩分、重組,再系統集成為小型電池包,應用在一些對能量密度要求不高的領域,例如低速電動車(電動自行車、快遞車等)、太陽能路燈、通信基站等。對于電池容量衰減超過40%的動力電池,則會進入拆解回收工序。由于磷酸鐵鋰電池平均循環壽命相對更長(4000 次),電池容量衰減方式為緩慢均勻衰減,因此更適用于梯次利用;而三元電池平均循環壽命相對較短(2000 次),穩定性較差,且含有鎳鈷錳等稀有金屬,因此回收方式以拆解回收利用為主。
對于逐漸增長的報廢動力鋰電池市場,其回收的必要性主要體現在環境保護和經濟性兩方面。環境保護角度來看,鋰離子電池含有多種重金屬、有機和無機化合物等有毒有害物質,一旦泄漏進入土壤、水體和大氣,就會造成嚴重污染;鈷、鎳、銅、鋁、錳等金屬還具有累積效應,通過食物鏈富集在人體,具有極大的危害性。因此需對廢舊鋰離子電池進行集中無害化處理,回收其中的金屬材料,確保人類的健康和環境的可持續發展。此外,參考郝思越,張偉等的《廢舊動力電池回收再生利用概況》,回收再利用廢舊動力電池的原料可有效減少礦石原料碳排放的40%以上。經濟性角度來看,廢舊鋰離子電池正極材料通常含有Li、Co、Ni 和Mn 等有價金屬元素,其金屬含量甚至高于一些天然礦石;從礦石中提煉有價金屬需要較高的成本和能耗,從報廢電池供回收這些金屬不僅能獲得高純度產品,還可有效降低成本,產生可觀的經濟效益。