一、动力电池回收现状:梯次利用尚处于起步阶段,直接拆解回收已具备经济性
动力电池回收方式:梯次利用+拆解回收
动力电池的生命周期一般包括生产、使用、报废、分解以及再利用。车用动力电池的电池容量降低为80%后,其充放电性能将不能满足汽车行 驶的要求,需要报废。此类动力电池除了化学活性下降外,电池内部的化学成分没有发生改变,电池容量低于60%不再具有使用价值。因此可 以将电池容量在60%—80%范围内的电池重组,梯次应用于电能要求更低的场合;对于再利用循环寿命较小以及容量低于60%的动力电池进行 拆解回收,提取出有价值的金属和材料,应用于电芯、模块、系统的生产,使动力电池整个生命周期形成一个闭环状态。
动力电池梯次利用:将电动汽车上性能下降到初始性能80%以下的电池退役、检测,然后将性能较好的电池筛选重组后在使用条件相对温和的 场合进行二次利用,常用于储能、电信基站与低速电动车领域。
动力电池拆解回收:将直接报废和梯次利用后的锂电池集中回收,通过物理、化学等回收处理工艺将有价值的金属元素如锂、钴、镍、锰等提 取出来,应用于电池再造。
磷酸铁锂电池适合先梯次再拆解回收,三元电池适用于直接拆解回收
在1C倍率下正常放电时,磷酸铁锂电池的容量衰减速度远远小于三元电池。磷酸铁锂不含钴、镍等价值较高的金属材料,直接回收难以盈利。 另外,三元电池循环次数在2500次左右时,电池容量衰减到80%此后,其相对容量会随着循环次数的增多呈现迅速衰减趋势,梯次循环次数较 少,梯次利用价值极低;而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,因此具备较高梯次利用价值。
三元电池的原材料中含有高价值的金属元素,其拆解回收价值远远高于磷酸铁锂电池。据统计,动力锂电池单体材料中,正极材料、电解液、 铝合金外壳、隔膜和负极材料所占成本最大,其中三元电池正极材料成本占比超过40%左右。随着近几年钴、镍、锰、锂等材料价格的上涨, 在未来电池单体成本中,三元材料电池正极材料占比将呈现急剧上升状态。废旧三元动力电池内含有大量贵重金属,回收效率高,且较直接开 采矿石的生产方式更具有成本优势,具有较高的资源再生利用价值。
梯次利用是电池回收的主流方向,但目前技术掣肘,尚以试点项目为主
梯次利用是未来电池回收利用的主流方向。依据电池容量的衰减程度,一般分为电池包使用(电池容量大于或等于80%)、电池组梯次利用 (电池使用容量处于60%至80%)和单体电池梯次利用(可用容量衰减至20%至60%)等三个阶段。理论上来说,由于梯次利用的电池在容 量低于20%时,最终仍会拆解回收,不过由于其存在20%-80%能够用作其他领域的可用容量,所以相较于直接拆解经济效益更大,是未来 电池回收利用的主流方向。
梯次利用的应用场景分为静态场景及动态场景。静态场景主要为化学储能,应用于包括发电侧/配电侧/用户侧储能、通讯基站后备电源、家庭/ 商业储能、分布式发电/微网等,动态场景主要是工程机械、低速电动车、物流车,城市环卫车、农机、无人机等等。
二、四大驱动力助推动力电池回收行业高景气,2027年市场 规模有望超千亿
驱动力一:废旧电池的污染性+资源性带来环保诉求和经济价值
废旧动力电池回收有利于减少环境污染,促进稀缺资源的循环利用。 废旧电池的污染性:废旧电池中的六氟磷酸锂具有强烈的腐蚀性,遇水或高温后会产生有毒气体氟化氢,氟化氢易溶于水,能产生具有极强腐 蚀性的水溶液。人体吸入氟化氢后,会对上呼吸道造成强烈刺激。磷酸铁锂电池中的有机溶剂及其分解、水解后的产物会对大气、水体、土壤 造成严重污染;铜等重金属在环境中累积后,最终也会通过生物链传递危害人类健康;磷元素一旦进入湖泊等水体,极易造成水体富营养化。 三元锂电池对环境的危害大于磷酸铁锂电池,在其电极材料中包含有镍、钴、锰、氟等物质,如果这些物质得不到科学处置,会对土壤、水体 造成长达50年的污染,负极材料中包含的碳和石墨也会对空气造成粉尘污染。