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)》
動力電池退役潮臨近,電池回收產業東風已至
電動車行業高速發展,動力電池退役潮臨近
從坎坷起步到世界第一,中國新能源汽車產業發展已駛入快車道。中國新能源汽車產業發展已經完成了從政策扶植到市場化驅動的轉變,經歷了從小到大、從弱到強的發展歷程。2014 年,中國接連出臺16 項新能源汽車政策,稱之為“中國新能源車元年”;2015 年中國成為全球最大的新能源汽車市場,此后始終位居世界第一;2021 年開始,國內新能源汽車產業市場化進階,產品型號、產銷數量躍上新臺階,新能源汽車滲透率步入“S”型曲線加速期,中國新能源汽車產業從政策培育轉向為市場驅動,發展駛入快車道。
據中國汽車工業協會數據,2022 年雖然面臨疫情干擾、芯片結構性短缺、居民消費放緩等因素影響,但全年新能源汽車產銷依然分別達到705.8 萬輛和688.7 萬輛,同比分別增長96.9%和93.4%,新能源汽車產銷連續8 年位居全球第一,新能源汽車滲透率達到了25.6%。
二分天下,磷酸鐵鋰逆襲三元電池。在國內動力電池市場上,磷酸鐵鋰和三元電池是目前最為主流的兩大技術路線,前者成本低、安全性高但電池能量密度較低、續航略差,后者續航時間長但成本稍高。2018-2020年期間,國內磷酸鐵鋰電池的裝車量均低于三元電池,隨著比亞迪刀片電池推出,安全、價格、壽命等因素下磷酸鐵鋰逐步逆襲三元電池,2021 年7 月,磷酸鐵鋰電池以51.3%的市占率反超三元電池,此后便一直保持了領先。
根據中國汽車工業協會數據,2022 年中國動力電池裝車量達到294.6GWh,增長90.7%,其中磷酸鐵鋰183.8GWh,增長130.2%,占比62%,三元電池110.4GWh,增長48.6%,占比37%,磷酸鐵鋰電池市場占比進一步擴大。
動力鋰電池壽命約5-8 年。鋰電池多次充放電以后穩定性有所降低,最突出問題是鋰電池經過多次充放電循環后,電解液會發生分解,正極材料的晶格會轉變,游離的鋰離子發生沉積,致使電池容量衰減、失效。當動力鋰電池壽命衰減至 80%以下時,電池的電化學性能將出現明顯下滑,難以完全滿足汽車正常動力需求,電池進入退役狀態。通常認為,動力電池的服役年限在5~8 年左右。
2022 年國內廢舊鋰電回收30.03 萬噸,回收碳酸鋰當量近6 萬噸。根據SMM 調研統計,國內2022 全年回收廢舊鋰電回收共300258 噸,包含電池、極片和黑粉形態的回收廢料,包括社會報廢的舊廢料,也包括電池生產中產生的邊角料、次品等新廢料。按照電池種類看,其中三元廢料188692 噸,占比63%,磷酸鐵鋰廢料94551噸,占比31%;鈷酸鋰廢料17015 噸,占比6%。按照電池形態看,其中廢舊電池68141 噸,占比23%;正極片99024 噸,占比33%;黑粉133093 噸,占比44%。按照產品端分類,回收得到硫酸鎳32380 金噸,硫酸鈷25418 金噸,氧化鈷977 金噸,工業級碳酸鋰18708 噸,電池級碳酸鋰21560 噸,粗制碳酸鋰18323 噸。需要注意,上述回收統計包括舊廢料,也包括電池生產產生的新廢料。
中國動力鋰電池退役剛起步,預計未來規模達TWh 級別。2021 年開始,中國新能源汽車產銷量顯著增加,假設平均汽車動力電池平均壽命為5 年,則預計到2026 年左右電池報廢量將急劇增長,2026 年動力電池退役量有望超過100GWh,2032 年有望超過1TWh,2022 年至2035 年CAGR 達到33%。
重視退役動力電池回收的多重必然性
退役動力電池存著安全隱患,并且電池中含多種有害物質,隨意廢棄將對生態環保和人體健康產生巨大影響。另外多數資源的可回收性良好且工藝可行,鋰電池在退役后進行回收必要且可行。
首先,安全性,退役動力電池存著安全隱患。新能源汽車的動力電池額定電壓較高,在缺乏保護措施的情況下接觸或擠壓容易引起觸電事故;當電池內外短路時,正負極會產生大電流,導致高熱。廢舊電池如處理不當會導致電池燃燒甚至爆炸,甚至導致嚴重火災,因此退役動力電池必須得到安全處置。
其次,環保性,退役動力電池威脅生態環境和人身健康。動力電池成分復雜,金屬組分、非金屬、固態、液態等多組分并存,其中的金屬如鈷、鎳、鋰、錳、鐵、銅等如果得不到回收處置,與酸反應轉為離子態造成重金屬污染,同時鎳鈷錳、鎳鈷鋁在水系環境里呈現強堿性,對水體和土壤造成污染。負極材料中的石墨粉,因其顆粒很小,易產生粉塵污染。電池的電解液溶質及其轉化產物,如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等,溶劑及其分解和水解產物,很多都是有毒有害物質,如LiPF6 具有強腐蝕性,遇水或高溫能夠產生有毒氣體氟化氫(HF)等,經由皮膚、呼吸接觸對人體組織,粘膜和上呼吸道造成刺激,對動植物也有嚴重的腐蝕作用。
第三,經濟性,退役動力電池資源性強,再生利用的經濟價值高。廢舊電池含有多種可回收的金屬資源,包括鋰、鎳、鈷、錳、鋁、鋼等金屬和其他可再生利用成分如石墨等,蘊藏資源種類豐富、豐度高,具備極高的再生利用價值。鋰、鎳、鈷、錳金屬主要存在于正極材料中,價格高、經濟性好,為再生利用的主要對象。《廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范公告管理暫行辦法(2019 年本)》的要求,動力電池再生利用企業對鈷鎳錳的綜合回收率應不低于98%,鋰的回收率不低于85%,現行的回收工藝可以滿足此技術指標要求,提供了退役動力電池金屬回收在技術上的可行性。
第四,戰略性,退役動力電池回收開拓城市礦山,對于突破能源金屬的資源錮桎、保障國內資源供應具有戰略意義。中國鋰鈷鎳資源儲量低、礦產量低,但消費量非常大,資源對外依存度居高不下。根據USGS 數據,2021 年中國鋰、鈷、鎳的儲量(金屬噸)分別為150 萬噸、8 萬噸、280 萬噸,分別占全球總儲量的6.8%、1.1%、2.9%;中國原生礦產量(金屬噸)分別為1.4 萬噸、0.2 萬噸、12 萬噸,分別占全球原生礦產量的14.0%、1.3%、4.4%;但根據安泰科和SMM 數據,中國鋰鈷鎳三種金屬的消費量卻分別占到了全球的62.6%、66.9%、55.7%,中國新能源產業發展面臨著嚴重的資源受制于人的局面,加拿大等國家限制我國鋰礦投資,海外礦產投資環境惡化,資源安全已經上升到國家戰略層面。再生資源的回收利用,一定程度上解決資源供需不平衡對產業發展的約束,對于新能源汽車產業的可持續發展意義重大。
第五,低碳,使用再生材料可有效降低汽車生命周期碳排放。歐盟已經將電池的生命周期碳排放納入到電池戰略行動計劃中。歐盟提出,加強電池回收材料應用,推動二次原材料供應,同時提出在生產過程中使用可再生能源,以盡可能低的碳足跡支持歐盟電池制造業的可持續性。在《電池2030+》中歐盟提到,要將電池的生命周期碳足跡減少至少五分之一。中汽中心的研究結果表明,1kg 三元材料碳排放量為17.4kgCO2e,而再生
型三元材料的碳排放因子是-9.42kgCO2e,比三元材料碳排放因子降低了154%,假設三元材料中,再生型材料的應用比例為30%,則1kWh 三元鋰電池包材料碳排放量為76.28kgCO2e/kWh,相較于目前三元鋰電池碳排放量的94.95kgCO2e/kWh 降低了約20%。
再生與回收契合未來下游企業的ESG 發展方向。下游如蘋果、特斯拉等行業巨頭越來越重視ESG 發展,重視再生資源應用,蘋果公司計劃2025 年實現在電池中使用100%再生鉆、產品設備中的磁鐵將完全使用再生稀土元素、所有蘋果設計的印刷電路板將使用100%再生錫焊料和100%再生鍍金。特斯拉工廠報廢電池100% 移交至電池回收白名單企業進行再生利用,92%電池原材料金屬可實現再利用。回收再生的資源更符合綠色、低碳理念,符合下游企業ESG 發展方向,在產業鏈條中成為“加分項”。
政策利好產業發展,規范回收體系逐步建立
中國電池回收相關政策建設伴隨產業成長,各項體系規范不斷完善。動力電池回收政策伴隨新能源汽車產業發展而不斷完善,在我國新能源產業雛形初具階段,國家就已經意識到動力電池退役的問題,出臺動力電池回收政策,完善回收體系建設,特別是2018 年以來,政策密集發布,國家對于動力電池回收問題的高度重視,動力電池回收逐步規范完善。我國動力電池回收利用政策發展歷程可分為三個階段:
第一階段,2012-2015 年,部分條款階段,電池回收開始被政策提及,但只作為推廣應用新能源汽車政策文件的部分條款出現,缺乏體系化政策,電池也尚未形成主流技術路線,梯次利用為重點思路之一。
第二階段,2015-2018 年,專題政策階段,針對動力電池回收陸續出臺多項政策、方法,對回收利用管理、回收技術標準作出詳細規定,逐步建立上下游企業聯動的動力蓄電池回收利用體系。
第三階段,2018 年至今,試點實施階段,政策出臺明顯加速,密集發布各項辦法,增加試點項目,追加電池溯源管理,提高行業規范度,整治行業生態亂象,國內電池回收企業規范化、專業化、大型化化趨勢加快。