本文目录一览:
- 1、退役潮来袭!20万吨退役电池如何安放
- 2、【汽车人】动力电池回收——日本的不完全经验
- 3、磷酸铁锂电池迎来强复苏!
- 4、即将爆发的行业——动力锂电池回收行业全面分析
- 5、动力电池回收迎最强风口!新能源车产业新蓝海爆发
- 6、马斯克称特斯拉电池可100%回收遭专家驳斥,电动车仍存环保隐患
退役潮来袭!20万吨退役电池如何安放
这意味着,动力电池回收产业链中的主体责任、相关要求、规范措施等将更加明确。
当前,我国新能源 汽车 正迎来爆发性增长,较早一批动力电池也已经进入退役期。公开数据显示,2020年我国动力电池累计退役量约20万吨,5年后累计退役量将达78万吨,10年后将催生出一个千亿元级的蓝海市场。
在“大蛋糕”的吸引下,越来越多的整车企业、电池生产商、第三方动力电池回收企业甚至大量资本纷纷进局。问题是,目前回收渠道、关键技术、相关标准、监管措施等方面的缺位依然阻碍产业 健康 有序发展,完善动力电池回收体系已经刻不容缓。
回收渠道有“搅局者”
新能源 汽车 正在加速进入市场,据中国 汽车 工业协会数据,2020年新能源 汽车 销售136万辆,今年一季度新能源 汽车 产销分别完成53.3万辆和51.5万辆,同比分别增长3.2倍和2.8倍。工信部曾宣布,2020年我国新能源 汽车 累计销量已超过550万辆。
与此同时,动力电池退役也进入井喷期。中国 汽车 技术研究中心数据显示,2020年我国动力电池累计退役量约20万吨,2025年累计退役量将达78万吨。
据了解,目前市场上主流电动 汽车 的动力电池有磷酸铁锂电池、三元锂电池、铅酸电池和镍氢电池。如果动力电池不能有效回收,将造成极大的环境危害和资源浪费。
“以磷酸铁锂电池为例,没有回收的锂电池一旦发生电解液泄漏,会导致有毒性、 腐蚀性的电解液流到自然环境中,对人体和土壤、水体产生危害。而三元锂电池的危害更大,在电池材料中含有锰、钴、镍等重金属,会对水源和土地造成长达50年的污染,负极材料中的碳和石墨会造成粉尘对空气的污染。”中国人民大学环境学院李岩教授表示。
除保护环境外,对退役电池回收再利用,也是降低电池成本和保障原料供应的重要途径。
通常情况下,动力电池的有效服役年限为5~8年左右,在循环充放电过程中电池容量会逐渐衰减,当衰减至80%以下时,便可退役回收,退役后的电池可梯次利用在低速电动车、储能领域等方面,当衰减至20%以下,便可拆解报废。
不过,多数退役电池未进入“正规”回收渠道造成的二次污染和扰乱市场秩序让业内苦恼。
近年来,工信部公布了两批符合《新能源 汽车 废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单,共27家动力电池回收企业进入“正规军”的白名单上。
华友循环总经理鲍伟曾表示,“到2020年电池报废量累计预估达20万吨,但实际回收过程当中没有这么大的量,退役电池流入到头部企业的量不到总数的30%。”
“目前退役下来的动力电池更多的是散落在各个主体手中,有些被倒手赚取差价。”一位电池回收公司工作人员表示。新华社近日报道也称,退役电池回收暗藏风险,在多重因素作用下,动力电池大量没有流入正规渠道,反而是被一些无资质、高污染的小厂高价所收购,造成环境二次污染的隐患。
川财证券研报称,正规的动力电池回收企业的规范投入、环保投入占不少成本,而非规范企业、小作坊在这方面几乎零投入,可以用更高的价格买走电池,形成行业的不公平竞争。还有,因为电动车在销售后的所有权是属于消费者的,而目前国内并没有相关规定要求动力电池强制回收,且动力电池回收体系也不完善,存在着不愿意回收、收集困难等问题。
技术、标准成难题
除渠道外,“回收过程中拆解、残值评估等关键技术不完善、标准不统一也是阻碍动力电池回收产业链形成良性闭环的核心掣肘。”从事新能源 汽车 产业链研究的受访人士表示。
据了解,动力电池回收利用主要有两种循环过程,为梯次利用和拆解回收。
光大证券研报指出,电池残值量的测量标准难以估计,且对于动力电池的 健康 度有很多种定义,包括根据容量衰减定义、根据剩余放电量定义、剩余循环次数定义以及根据内阻定义,因此政策制定者对于动力电池残值剩余量的标准测定存在一定困难。
技术标准也难以统一。研报还称,对于磷酸铁锂电池一个重要的回收方式就是梯次利用,梯次利用方式、安全性等因素困扰着标准制定,标准过高会造成梯次利用市场的萎缩,标准过低又不利于梯次利用市场长期发展。
而拆解环节,李岩表示,“动力电池与其他所有蓄能电池都不同,需要专业企业对模块拆解,无论对拆解的场地、装备、人员以及安全都有特殊的要求。”目前国内企业技术储备有限,动力蓄电池生态设计、梯次利用、有价金属高效提取等关键共性技术和装备有待突破。
这些掣肘背后的原因又是什么?
“主要还是电池标准化的问题,各主机厂采用的电池规格不统一,造成回收技术、设备等无法兼容,增加了回收的障碍。” 汽车 分析师张晓亮表示。
值得一提的是,蔚来电池运营部技术专家周泽润曾更深入地表示过三个“不”观点,即“看不见”“拿不到”“用不好”。“看不见”指动力电池是数据驱动的业务,很难有企业可以看见全量的数据;“拿不到”是产权问题,监管部门要求主机厂承担主体责任,但电池都在用户手上,无法确权就拿不到电池;“用不好”是看不到数据、拿不到电池的结果,产业链不畅通导致难以落地。
政策支持力度持续加大
“需要明确具体的顶层指导方针、相关监管法规、补贴措施,由上而下推动建立动力电池回收利用管理体系,推动关键技术提升,进而加速实现动力电池回收产业有序发展。”张晓亮认为。
事实上,近几年政策方面一直在不断加大支持力度。
2018年7月,工信部发布《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,要求建立溯源管理平台,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。
2020年11月,国务院在《关于印发新能源 汽车 产业发展规划(2021 2035年)通知》中提出,推动动力电池全价值链发展,完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系,鼓励共建共用回收渠道。建立健全动力电池运输仓储、维修保养、安全检验、退役退出、回收利用等环节管理制度,加强全生命周期监管。
2021年全国“两会”上,“加快建设动力电池回收利用体系”首次出现在《政府工作报告》中。
4月7日,工信部再次强调将加快审查或者起草8个项目,其中包括《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用管理办法》在内。
工信部副部长辛国斌曾表示,工信部将加大支持力度,研究制定有利于动力蓄电池回收利用的配套政策措施,加强与现有支持政策的衔接,积极鼓励和引导 社会 资本参与动力蓄电池回收利用。 汽车 生产企业也要落实生产者责任,加快建设回收服务网点,各相关企业要履行责任,确保动力蓄电池有效回收利用。
政策支持力度持续加大和巨大的市场空间,吸引了众多企业纷纷布局。天眼查数据显示,截至目前全国共有242家企业经营范围含“动力电池回收”,其中2020年新增85家。
譬如,北汽集团旗下从事换电及动力电池梯次利用业务的公司蓝谷智慧能源与出行企业、电池厂和拆解厂多方深度合作,建立了以ToB出行公司为主、ToC回收网络为辅的电池回收体系。同时借助北汽新能源整车数据,能够对回收后的电池进行快速评估,打通动力电池全生命周期的数据链和价值链。截至目前,蓝谷智慧能源已经回收电池360MWh。
【汽车人】动力电池回收——日本的不完全经验
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日本的回收体系,正处于从镍氢向锂电池过渡的阶段。起步较早,架构最齐全,技术也处于略领先的地步,实用性已经得到验证,惟一有问题的是规模。日本回收的经验,到底价值几何,能否用于锂电池大规模回收体系,在2023年之前会得到验证。
文/《汽车人》黄耀鹏
动力电池回收,是一个“等风来”的边缘行业。一方面,它横跨新能源汽车、化工、冶炼(工业基础),从工业应用回到基础工业,处于“边界地带”;另一方面,它暂时不招人待见,因为做了赔钱。
正因为如此,业内都在等待“风起的时候”——废旧电池的规模足够大、回收技术成熟到不造成额外的环境负担、收益覆盖回收过程的成本。
再利用非最终归宿
纯电动产品进入市场已经超过10年,但在2015年之前,全球累计销量只有35万辆。电池方案各异(早期的铅酸,随后的镍氢、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂),更为关键的是,当时并未建立数据追踪系统。后者用于监控动力电池在全寿命周期所处的阶段。这导致了回收和再利用的成本高昂。
由于规模和技术原因,目前在电池回收生态上盈利很难。亏空谁来承担?要么由政府提供补贴,要么由厂商或者供应商在整车售价中加入“废旧电池处理费”。如果由消费者埋单,将对新能源消费构成打击。
所谓“二次利用”的方向,大致是作为固定储能单元,用于家庭、公共基础设施风光(风能+太阳能)临时储能。
不过,二次利用只是推迟了拆解,而不能避免。动力电池容量跌至80%,将进入“第二生命期”,当剩余40%容量时,拆解回收将不可避免。基于同样的理由,虽然世界各国都在寻求建立以锂电池为核心的回收再利用系统,但尚无一个国家建立可溯源、环境友好、减量化、能盈利的电池回收体系。
丰田体系
但是,这并不表明无先例可循。从上世纪90年代开始,丰田开发的混动产品开始在全球销售。在2007年,丰田的HEV全球累计销量100万辆,2017年突破1000万辆,截至今年7月底全球累计销量1600万辆,其中中国销量100万辆。虽然中国销量增速很快,但从早期累积量上来说,并非主要回收市场。丰田HEV电池的主要回收市场,仍是美国、日本和欧洲。目前丰田混合动力汽车的年销量大约在150万辆左右,其中美国的销售区间为25万-30万辆、欧洲为30万-40万辆,日本本土稳定在65万辆左右。
不过,HEV电池为镍氢电池,而且体积和容量都比较小(1KWh)。丰田在1998年开始启动镍氢电池回收计划,在2009年建立回收指导,承诺100%回收。到2013年,开始尝试梯次利用。
丰田等着经销商门店积累了足够数量的电池后,通过以旧换新取回旧电池。与锂电池相比,旧镍氢电池堆积安全问题不大。这对于如今动辄数百上千单体的锂电池来说,不具备借鉴意义。
丰田对到手旧电池进行测试和评估,分为进入“维修体系”、梯次利用和拆解报废。
“维修体系”的说法有点令人费解。某些电池虽然整体性能不满足使用要求,但只是个别单体指标欠佳,更换后重新组装为新PACK。
梯次利用其实到目前为止没有太多大型项目。为数不多值得夸耀的,是丰田提供了黄石公园的设施储能系统。
而拆解报废则遇到比较大的环境难题。2012年,丰田与日本重化学工业公司合作,宣称可以回收80%的金属(主要是镍)。
在欧洲,丰田与法国SNAM公司、比利时优美科集团合作,由后两者回收锂电池和镍氢电池中的金属。
显然,丰田不想在欧洲处理烦人的电解液,就必须借助于本地公司的工业体系。
麻烦在于电解液
电池走到拆解回收这一步,麻烦也就随之产生了。主要回收价值集中于电池正极(金属盐)和壳体(一般是铝合金)。负极(石墨)过于廉价,不值得回收,幸好石墨并不污染环境。隔膜是高分子材料,廉价且不容易回收,污染性不大,只是不易降解。最大的麻烦就在于电解液,基本没有回收价值,又不能丢弃,处理过程中仍产生废水、废气和废料,没有经济回报,却必须要减量化、无害化。
电解液处理,一般先通过机械方法泄流、压榨,收集起来,然后将废气通入废水吸收,再用氧化方式处理废水,令其“可生化性”(达到在自然环境下无公害地降解),再通过沉淀反应去除沉淀物,用活性炭、反渗透膜形成吸附-超滤组合技术,去除有机污染物,达到中水标准。
需要指出,这只是原理上的描述,具体处理方法非常复杂。电解液回收是专利集中的部分,既是难点,也是消耗能源/资源比较多,却无利可图的部分。大多数主机厂既没有能力,也没有意愿建立这样的电解液专业处理流程。将之委托给专业厂家,让专业的公司做专业的事,比较合理。
“协作机构”与4R,谁能引领
广泛意义上,日本的废品回收体系是全球最完善的。在动力电池回收上,以企业为主导,利用零售商、汽车经销商或者加油站的服务网络向消费者回收废旧电池,回收路线与销售路线相反。和中国一样,政府明确规定,生产商是电池回收的责任主体。政府给予相应补助,提高回收积极性。
日产与住友的合资公司,加上夏普、NEC等,都在谋求“再利用”动力电池,用于风光储能。日产推出了太阳能街灯,将退役电池与街灯上光伏板连接,白天储能,晚上街灯释能照明,可以孤立运行,不依赖电网,适合自然灾害下应急供电。考虑到日本是台风地震多发国家,这么做有现实意义。
本田也声称启动电池“再生计划”,也有二次利用的规划。不同的是,本田计划自己拆解废旧电池,提取钴、镍等金属。但对于电解液等处理,并未提及。
不过,本田也与SNAM公司合作,其中的处理流程和产能,很可能由后者提供。
2018年9月,在经产省的撮合下,丰田、日产等企业联合启动了退役电池回收项目。此前各家都已有了各自的回收计划,有的已经付诸实施多年,为什么还要在“日本制造商协会”的框架内协调联合行动呢?
官方说法是“实现可持续发展”,这其实是暗示,各自为战大概率亏本,难以长期自持。
各大厂商共同出资成立了“日本汽车循环利用协作机构”,总部位于东京,在日本各地建立了7个工厂,同时建立更多的电池回收点。
从此以后,主机商可以将旧电池交给协作机构来处理,前者按比例向后者缴纳处理费即可。
同样在2018年,日产与住友的合资公司4R能源公司成立了,这是日本第一家专门从事锂电池循环利用的工厂。但是,尚未听说“日本汽车循环利用协作机构”与早几个月成立4R有什么业务往来。前者的优势在于广泛的回收体系,后者则是标准商业化运作,从锂电池回收真正能赚到钱。他们都没有向公众解释,如何处理无法赚钱但又不能回避的电解液。
当前,全球范围内纯电产品已经放量,而且纯电PACK量大、回收潜力高,积累量追上HEV和PHEV的小电池,只是时间问题。不过,2019年、2020年全球范围内的动力电池回收是走低的。两个原因:一则新一代锂电池技术更先进、寿命更长;二则大多数EV产品仍处于生命周期的中早期,还未到梯次利用阶段,更不要说报废处理。而2023年之后,预计回收规模将突破100GWh,到那时才能真正建立起相对完善的回收体系。
日本的回收体系,正处于从镍氢向锂电池过渡的阶段。起步较早,架构最齐全,技术也处于略领先的地步(其实很难评估),实用性已经得到验证,惟一有问题的是规模。日本回收的经验,到底价值几何,能否用于锂电池大规模回收体系,在2023年之前会得到验证。(文/《汽车人》黄耀鹏,部分图片来源网络)【版权声明】本文系《汽车人》独家原创稿件,版权为《汽车人》所有。
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磷酸铁锂电池迎来强复苏!
磷酸铁锂产业链涉及上游原材料磷酸、磷酸铁、碳酸锂,中游正极材料磷酸铁锂以及下游磷酸铁锂电池和整车,后端市场还包括动力废旧磷酸铁锂电池拆解、梯次利用和湿法回收。
2019年,新能源 汽车 销量因补贴大幅下滑而负增长,预计 2020 年我国新能源 汽车 补贴不再退坡, 但单车降本压力仍然存在,磷酸铁锂电池在成本方面较三元有较大的优势,再次进入市场视线。本文主要阐述铁锂电池在动力领域的复苏逻辑,强调铁锂电池在低端乘用车领域的应用优势以及部分企业在这方面的积极 探索 。
电池的性能由材料性能水平决定,作为锂电池的一种,磷酸铁锂电池(LFP 电池)优缺点都非常明显:成本低,循环次数高、低温性能差、能量密度低。特殊的指标数据决定了LFP 电池在新能源 汽车 中的份额逐渐被功率密度和能量密度更高的三元电池蚕食,目前的装机主要集中在客车和专用车上,在乘用车领域的装机量份额较低。但随着补贴政策大幅变动,一直追求三元电池高能量密度的方向遇到了成本的阻力。在降成本的压力下,寻找其他电池替换三元电池是车企一直坚持的思路。在价格上较三元电池便宜 10%-15%的 LFP 电池成为车企在低端乘用车型上考虑方案之一。
LFP 电池成本较三元电池低 10%-15%,差距主要体现在两种电池的材料体系上。在三元电池体系中,电池占整车成本的 40%,其中三元正极材料又占电池成本的 30%左右。三元正极材料中钴镍锰有价金属含量高,尽管钴价格从最高点 68 万元/吨下跌至 28 万/吨,加上镍锰盐和碳酸锂/氢氧化锂材料以及加工成本,三元材料的价格在 12-18 万元/吨区间。而 LFP 正极主要由磷酸铁+碳酸锂组成,以两者较低的价格,最终 LFP 正极价格仅 4.1-4.5 万元/吨。另外,LFP 电池主要使用干法隔膜,价格也较三元电池用的湿法隔膜低。最终体现在电芯价格上,LFP 电芯的成本可以做到0.55 元/Wh,而三元电芯的成本则在 0.65 元/Wh 左右。两者的价差会因为正极材料价格差异而长期存在。叠加 pack 环节,两者之间的价差绝对值在 0.15 元左右。
2019 年,新能源 汽车 补贴大幅下滑,地方补贴也取消,导致单车平均补贴降幅高达 70%。从绝对额上看,微型车和小型车补贴金额从 4-5 万区间骤降至1.8 万元以下,降本是未来 2-3 年低端乘用车主线。
磷酸铁锂在成本上较三元电池有着较大的优势。从正极材料,到电池系统,再到整车,甚至整个使用过程。降本路径来自于材料端价格不断下降和铁锂电池工艺水平的提升。以带电量 40 度电的小型车为例,三元电池价格约 4 万元,续航 350 公里;而磷酸铁锂电池的价格 3.2 万元,续航300公里;牺牲 50 公里理论续航(实际续航缩减20-30 公里)可以给车企带来约 8000 元降本空间。
而在使用端,全生命周期内铁锂车型较三元车型的平均年度使用成本低约 4300 元。因此,我们认为低端车型从三元转向铁锂,是车企和消费者共同的目标导向。
从工信部新车推荐目录来看,进入2020 年,铁锂电池在乘用车中的配套比例明显回升,最新推荐目录显示,乘用车中铁锂电池配套比例已经超过 20%。其中,上汽集团荣威 ei6 插电、荣威 eRX5 插电和名爵 MG6插电的改款版车型也确定更换为磷酸铁锂电池。这是车企对铁锂电池全新认知的变化,铁锂电池较三元电池节约成本,且对性能影响不大。插电混动车型本身带电量 15 度左右,电池重量 120 公斤,从三元换回铁锂,同等容量下,电池增重仅 10 公斤,续航里程影响 5 公里左右,但成本下降 3000 元。我们预计这一趋势将在 2020 年继续加强,铁锂在乘用车中的配套有望提速。
在中国 汽车 工业发展的大进程中,自主车企始终处于被动的局面,但仍有一些车型成为老百姓口中的神车。之所以用“神车”这个词,是因为它们在车市激烈的竞争中脱颖而出,创造了销量神话和优质口碑。以五菱宏光为首的中国国产神车以高品质、低价格、开不坏、低成本的特点给消费者留下了深刻的印象,五菱宏光更是被誉为“秋名山神车”。
上汽通用五菱旗下的 A 级 MPV 车型五菱宏光首款车型 2010 年上市,定位成微型面包车。五菱宏光在动力性和经济性的完美平衡,以及在操控性和安全性上的实力表现,颠覆了人们对商务车的传统印象。自上市以来,该车连续 7 年霸占 MPV 细分市场销量排行榜冠军,巅峰时月销高达 8.25 万辆。2019 年,五菱宏光累计销量销量 37.5 万辆,在国内 汽车 销量中排名第四,在自主车型中排名第二,仅次于哈弗 H6。截止 2019 年底,五菱宏光系列车型累计销量高达 450 万辆,强大的用户积累、优秀的口碑反馈和极高的性价比是五菱宏光系列车型持续畅销的重要因素。
此外,上汽通用五菱旗下另一款专用车五菱荣光 2019 年销量也达到 16 万辆的规模,位列 19 年自主车型销量排行榜第 7 位。大微客五菱荣光自 2008 年推出首款车型,定位微型面包车,商货两用。
2012 年五菱荣光全面升级,其中加长款产品将整车长度延伸至 4490mm、宽度和高度分别为1615mm、1900mm,由原来的 7 座升级为 9 座,空间更大。经过三代改款,目前五菱荣光已经延伸出 V、S、加长版、单双排和小卡等多个版本。
自主车企是电动化主力,但 2019 年销量 top10 自主车型的电动化率却比较低,仅3 款车型有对应的电动车在售。自主车企并未有效利用热销车型的高销量、高口碑效应来开拓电动市场。一方面,基于油车平台的车型纯电话,在续航上会有一定的劣势;另一方面,油电车型同台竞争也是车企的考量因素之一。我们认为,车企更愿意推出基于纯电动平台的新车来打市场,但新平台不等于新品牌,热销品牌在消费市场的穿透效果要明显好于新品牌。
2019 年下半年,上汽通用五菱开始了相关热门车型的电动化进程,五菱宏光和荣光两款神车领衔,双双进入工信部发布的第 326 批新车公示名单。两者均将推出高低续航版的纯电动车型,并细分为多功能版和运输版。从电池配套来看,五菱宏光高续航版本由宁德时代配套磷酸铁锂电池,电池参数是(335V/125Ah),折合带电量 41.88KWh。低续航版本由国轩高科配套磷酸铁锂电池,参数是(323V/105Ah),折合带电量 33.92KWh。五菱荣光由鹏辉能源独家配套磷酸铁锂电池,高续航版电池参数是(368V/113Ah),折合 41.58 度电,低续航版电池参数(314V/113Ah),折合35.48 度电。
继新车公示之后,两款神车很快进入工信部推荐目录。根据 2019 年第 11 批推荐目录,五菱荣光车型高续航版本310 公里,能量密度131Wh/kg;低续航版本260 公里,能量密度126Wh/kg。五菱荣光车型高续航版本41.6 度电,续航300 公里,能量密度125Wh/kg;低续航版本35.4 度电,续航 252 公里,能量密度 125Wh/kg。此外挂牌广西 汽车 的五菱牌厢式运输车续航里程为270 公里,由鹏辉能源提供磷酸铁锂电池配套。
上汽通用五菱基于神车五菱宏光和荣光燃油车,一共推出 3 个品牌,累计 10 个型号纯电动车。此外,在乘用车领域,上汽通用五菱也即将推出 E300/E300L 等低端乘用车型,有望打开小型车渗透空间。我们假设五菱宏光和荣光车型销量渗透率20%,叠加 E100/200 增量和 E300 新车型,上通五电动车转型有望带动铁锂电池增量超过5GWh。
后补贴时代,车企对铁锂电池的接受到有了很大的提升,铁锂电池不仅在低端乘用车中广泛应用,中高端车型中也开始出现铁锂电池的身影。在中高端领域,比亚迪率先推出最新刀片电池,采用磷酸铁锂路线,系统能量密度最高达到 160Wh/kg,改款电池应用在旗下高端车型汉上,实际能量密度 140Wh/kg,最高续航达到605 公里,是铁锂车型续航的最大突破。
简单来说,所谓“刀片电池”,就是比亚迪开发的长度大于0.6 米的大电芯,是长电芯方案,通过阵列的方式排布在一起,就像“刀片”一样插入到电池包里面。将电芯进行扁长化涉及,提高电池包的集成效率。提升主要体现在动力电池包的空间利用率,体积能量密度可提高50%;重量能量密度也有所提升。另一方面,长电芯方案两侧直接与外壳相接,能够保证电芯具有足够大的散热面积,可将内部的热量传导至外部,从而匹配较高的能量密度。体现在成本上,刀片电池较传统结构电池成本下降 10%左右,能够有效节约电池成本。
三元电池对铁锂电池份额的挤压始于 2016 年,在乘用车领域,三元迅速取代铁锂,装机份额逐渐提升。在专用车领域,三元的装机量也有较大增长,而客车领域由于政策的原因,未放开三元电池配套。2019 年全年,我国动力电池装机量达到62GWh,乘用车装机量 42GWh,客车装机量14.55GWh,专用车装机量5.4GWh,乘用车已经成为拉动电池装机的主要领域。因此三元的份额在装机总量中快速提升,达到 40GWh,装机份额65%,较 18 年增加10GWh;而铁锂电池的装机量仅 20GWh,装机量连续三年出现增长瓶颈,装机份额下降至32%。
基于补贴变动向成本导向转变,我们坚定看好铁锂在乘用车领域的配套的持续提升。铁锂在新能源 汽车 应用的复苏是一个长期的过程,在动力装机量中的份额会维持一个稳定的比例。从单一车型来看,五菱荣光/宏光神车电动版本产销规模有望达到 10 万辆级别,贡献装机量达到 4GWh;而从长期看,我们预计国内 50%的 A00 车型,30%的 A0 车型,10%的 A 级车以及30%的插电车型有望配套 LFP 电池,以 2020 年各车型销量预测数据计算,对LFP 电池装机的增量高达 10GWh,铁锂装机量达到30.37GWh,2021-2022 年分别达到36GWh 和 42.6GWh。而随着全球主流车企低端车型也开始转向 LFP 电池,我们认为长期来看,LFP 电池的在新能源 汽车 领域的增量空间更可观。
磷酸铁锂产业链涉及上游原材料磷酸、磷酸铁、碳酸锂,中游正极材料磷酸铁锂以及下游磷酸铁锂池和整车,后端市场还包括动力废旧磷酸铁锂电池拆解、梯次利用和湿法回收。从产业集中度和企业纯度来看,正极和电池厂业务相对更纯粹,是投资首选环节。
宁德时代:铁锂电池份额第一,发力乘用车
宁德时代是电池环节绝对龙头,三元和铁锂电池并行。2019 年 32GWh 装机量中,21GWh 为三元,11GWh 为铁锂。铁锂电池主要配套大巴车,自 2019 年下半年起,公司铁锂电池开始向乘用车型配套,这次向特斯拉提供铁锂电池有望进一步奠定公司在铁锂细分领域的行业地位。在三元电池方面,公司目前已经与海内外多家主流车企建立起合作关系,并在欧洲设立了电池工厂,未来公司有望受益于欧洲电动车爆发从而进一步巩固市场份额,高成长型逻辑有望持续兑现。
鹏辉能源:专注 LFP 动力电池的低成本玩家
公司是小而美的全能型锂电池综合供应商,在消费、动力(含轻型动力)、储能和电动工具领域均有涉及。动力电池方面,公司 19 年深度绑定上汽通用五菱,为宝骏 E100/200 系列提供了 60%的电池配套,同时已经拿下上通五五菱荣光纯电车型独家配套。2019 年动力电池装机量 0.7GWh, 排名国内前 10。公司在动力电池业务上已经将重心转向铁锂电池,同时在储能板块对铁塔基站备用电源实现供货,并积极拓展欧洲储能市场。未来公司将受益于动力、3C 数码和储能等电池需求爆发,盈利弹性强。
德方纳米:LFP 正极材料市场占有率第一,低成本方案不可复制
公司是目前 A 股最纯正的磷酸铁锂正极材料标的。2018 年,纳米磷酸铁锂材料收入 10.1 亿元, 占到公司营收的 96.13%。公司是宁德时代铁锂材料的核心供应商,磷酸铁锂正极材料出货量迅速增长,2019 年出货量 2.2 万吨,其中对宁德供应量比达 72%,占其采购量的 60%。公司铁锂正极在工艺技术和成本上行业领先,采用的“自热蒸发液相合成纳米磷酸铁锂技术”,原材料从碳酸锂、硝酸、铁源、磷酸出发,与行业传统的“碳酸锂+磷酸铁”水热法有显著区别,低成本路径不可复制。
湘潭电化:潜在铁锂正极低估标的
公司是湘潭电化系湘潭市国资委下属控股企业,主营业务为生产销售电解二氧化锰和新能源电池材料、城市污水集中处理、工业贸易等。是湖南杉杉、青岛乾运、桑顿新能源等二次电池生产企业的优质供应商。公司参股裕能新能源16%的股份,裕能新能源是磷酸铁锂核心供应商之一,客户端涉及宁德时代、比亚迪和亿纬锂能。裕能新能源当前拥有 3 万吨磷酸铁锂正极产能,2019 年出货量超过1 万吨,销售渠道由湘潭电化帮助搭建。公司和德方纳米共处铁锂正极第一梯队,产品压实密度高。
光华 科技 :LFP 新星,循环产业链已成
公司主营业务 PCB 电子化学品和化学试剂,2017 年进军锂电材料行业,先后布局电池回收、磷酸铁锂磷酸铁项目、铁锂梯次利用项目。2019 年上半年锂电材料业务规模占公司比重达到 18%, 较 18 年底提高 5 个百分点,预计 2019 年全年占比达到 19%。公司已经建成年产 1 万吨磷酸铁产能,基于电子化学品湿法提纯技术,公司磷酸铁品质优越,产品售价高于市场。磷酸铁锂正极产线建成,目前正在对验证中。在后端市场,公司布局动力电池回收业务,是五家示范企业之一。公司具备从梯次利用到湿法处理全链条能力,是电池报废放量的直接受益者。铁锂电池的梯次利用业务逐渐放量,成为公司收入和利润的增长点。
中国宝安:子公司贝特瑞是 LFP 正极材料龙头之一
公司持有贝特瑞 75%股权,后者是正极领域后起之秀,成长速度亮眼。目前贝特瑞主要正极材料产品包括 NCA 单晶品和多晶品以及 LFP 系列。公司 2015 年起投产正极材料磷酸铁锂,2018 年成为国内磷酸铁锂市场排名第三的企业,当前产能 3 万吨,常州的 1.5 万吨产能预计年中投产,19年出货量约 1.3 万吨。公司正极材料占营收比也快速上升,从 2015 年的 9.70%到2018 年的 36.80%, 逐渐成为公司主要营收业务。随着未来公司产能的进一步释放,正极材料对公司盈利情况的拉动将 更加明显。
即将爆发的行业——动力锂电池回收行业全面分析
自2009年开始,国家就出台了一系列的政策力推新能源 汽车 的发展,并在后续的政策中继续加码,使得新能源 汽车 在国内迅速发展起来。
2009年国务院出台《 汽车 产业调整和振兴规划》,明确指出将实施新能源 汽车 战略,并在财政安排补贴资金,支持新能源 汽车 在大中城市示范推广。2009-2015年间,国务院和四部委从产业发展、行业管理、财税支持、配套设施等各个方面推出了相关的政策性的规划,逐步形成了完善的新能源 汽车 的政策体系。
特别是2014年开始,相关部委开始从新能源 汽车 推广实施涉及的各个方面推出了一系列执行细则政策,包括税费减免、公交运营补贴、公务车采购、配电网建设改造等具体的支持政策,这一系列的政策落地促使新能源 汽车 市场在2015年后的销量开始激增。
从2009年起步,到2018年突破100万辆,新能源 汽车 保持着年均超过50%的增速。特别是在支持细则落地后的2014年-2017年,新能源 汽车 的产量复合增长率达104%。根据国家“十三五”的规划,2020年中国新能源 汽车 销量将达200万辆,也就是说,未来新能源 汽车 的销售有望在政策的扶持下继续高速增长。但是伴随着新能源 汽车 销量的急剧上升,我们也面临这一个问题,那就是新能源 汽车 的动力锂电池回收的问题。
动力锂电池在电池容量衰减到初始容量的60%-80%左右,便达到设计的有效使用寿命,需进行替换。目前动力电池失效的国家标准是额定容量衰减至初始值的80%。换句话说,新能源 汽车 的动力锂电池的有效寿命在3-5年左右。那自2009年至今,新能源 汽车 的累计销量已经超过300万量了。随着使用寿命的到来,报废的动力电池数量也将逐步涌入市场,如何处理对环境有害同时具有较高资源回收价值的动力锂电池,是摆在新能源 汽车 行业面前的一个难题,也是动力锂电池回收行业的一个发展契机。
下面我将从动力锂电池回收的政策环境、市场规模和投资机会三个方面探讨一下动力锂电池回收行业的发展现状和发展机会。
2018年1月,工业和信息化部、 科技 部、环境保护部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局7个部委联合发布了《新能源 汽车 动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,明确了生产者责任延伸、产品全生命周期管理原则等基础制度,同时要求重点开展锂电池回收利用体系,实施溯源管理,建立完善行业标准体系等工作,从顶层设计全面推动锂电池回收的工作开展。
2018年3月,7部委再次联合发布的了《关于组织开展新能源 汽车 动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,试点工作的重点在于统筹各地方政府及产业相关方推进回收利用体系的建设,鼓励锂电池产业链的上下游企业进行密切合作, 探索 并建立可行的锂电池回收利用商业模式,并明确17个省市地区和1家企业作为试点开展新能源 汽车 动力电池的回收利用工作。仅在2018年,国家就发布了5份关于动力电池回收的政策文件,足见其重视程度。
地方政府也纷纷响应号召,特别是新能源 汽车 较早进行试点且新能源 汽车 保有量较大的省市,开始出台配套政策鼓励行业发展。截止2019年5月中,已经有广东、京津冀、浙江、四川、湖南五个省市和地区出台了动力电池回收试点实施方案。
综上所述,国家和地方政府在不断的完善动力电池的回收政策,从明确责任主体,到回收体系的建设,到鼓励行业上下游进行合作 探索 ,政策之风已经开始吹到了动力电池回收的门前。
1、动力锂电池回收的必要性
从国家和地方政府的政策层面,我们可以看到动力锂电池回收的政策环境是非常友好的,但在考虑政策的同时,也需要考虑行业的需求,那么动力电池具备回收的必要性吗?
答案是肯定的,无论从环境污染还是回收价值来看,动力锂电池都具备回收的必要。
首先,动力锂电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜四部分组合,其中正极材料含有的钴、锰、锂等金属以及电解质里面的强碱等在进入生态环境后,可能会造成重金属污染。特别是其中镍和钴元素会对人体产生神经毒性,而电解液中的有机化合物则会污染水体和土壤。按照现有的新能源 汽车 的发展速度,现存的动力锂电池和未来新增的动力锂电池若无法进行有效且环保的回收利用,将会生态环境造成严重的影响,不符合现行国家对于环保的要求。
其次,根据目前动力电池含有的稀有金属的市场价格,废旧动力锂电池的回收具备明显的经济效益。动力锂电池正极材料中含有锂、钴、镍等回收价值较高的稀有金属。未来随着高能量密度的三元电池的装机量的继续提升,市场对于稀有金属的需求亦将会进一步提高。截止2019年5月14日,金属锂的价格约为70万/吨,金属钴的价格约为25万/吨,金属镍的价格约为9.8万/吨。
再次,动力锂电池正极材料所需的锂、钴等都是稀有金属,我国不是资源不多就是开采难度大,目前基本上都是依赖进口,因此回收动力锂电池对于我国实施新能源 汽车 的战略不可或缺。无论对于国家还是市场来说,回收动力锂电池都具有必要性。
2、动力锂电池的市场规模
由于新能源 汽车 是在2008年底启动试点,2009年正式作为示范工程,但是2013年政府才开始在全国范围内进行推广应用,直到2014年开始,新能源 汽车 开始进入爆发期,动力电池的装机量也出现了猛增。按照动力电池3-5年的有效寿命,加上前期动力电池的类型和标准进行综合判断,预计动力电池市场最快将在2019年出现回收的高峰。
由于新能源 汽车 发展的前期以磷酸铁锂电池为主,直到2017年三元电池才开始后来居上与磷酸铁锂电池分庭抗礼,因此在计算动力电池装机量和报废量时需要根据每年不同类型电池的金属含量进行市场规模预计。根据天风证券的研究报告以动力电池服役期限3年进行模拟得知,2018-2020年动力锂电池回收的规模分别为15.11GWh、26.79GWh和34.05GWh,对应的市场规模为20.7亿、41.05亿和65.51亿。
随着国家“十三五”的规划,到2020年新能源 汽车 销量将达200万辆;因此2017年中央四部委联合发文将电动车免购置税政策延续至2020年,各地也纷纷出台了各种新能源的鼓励政策,包括新能源上牌的优先政策、充电桩的配套建设等等,这些都表明了国家一定要完成2020年新能源 汽车 的目标任务。在2018年销量突破120万量后,预计2019年和2020年,新能源 汽车 的销量有望超越国家“十三五”的规划销量,这也奠定了动力锂电池回收的市场基础。
在政策的支持下,加上环保的要求以及市场的巨大需求,动力锂电池回收的市场具备较大的想象空间。因此产业链相关的上下游企业,包括行业龙头都纷纷开始投身到动力锂电池回收这个行业当中来了,资本市场上关于动力锂电池回收并购案例屡见不鲜,各企业开始围绕自身的优势在回收产业链上进行布局。那动力电池的投资机会到底在哪里呢?
1、回收网络
虽然国家在顶层制度上确定了生产者延伸责任制,也明确了车厂和动力电池生产商的责任,但是动力电池的溯源系统和生命周期管理才刚起步,因此整个动力锂电池回收网络依然非常落后。生产者和回收者都希望建立这样一个网络,但终端消费者主要能接触到的还是以第三方的回收网络为主,也就是我们常说的分布广泛,数量庞大的垃圾回收商。
因为在此之前,产业链上的参与各方并没有动力去推动回收网络的建设,而单靠任何一方或两方想要建成这样一个回收体系几乎是不可能的。未来随着政策的进一步实施,主体责任的明确以及市场需求的推动,回收网络有望多点开花,逐步取代现有的,在资质、工艺和回收效率等方面都比较差的小作坊。
而根据海外发达国家,如日本、德国和美国的动力锂电回收发展情况可知,未来锂电池的回收网络主要有三种商业模式。以动力电池或电池材料生产商自主或合作建设的回收网络(结合溯源系统,利用生产平台或与供应商合作搭建回收网络),以产业链的行业联盟(整车厂商、电池生产商、销售商等联合建设的回收网络)建设的回收网络,以第三方回收(以市场力量或相关的回收方延伸或新建回收网络)建设的回收网络。
考虑到国内目前复杂的竞争环境和多样且广阔的市场空间,个人认为第三方回收网络将存在较大的投资机会。因为像这种和 汽车 相关的第三方回收渠道,未来可以作为整车或者其他类别的资源废物的回收入口,可延伸的面很广,但是建设难度较大。
2、梯次利用
根据动力锂电池的报废标准,动力电池衰减到初始容量的80%就要退役了。但是动力电池还有80%的容量在一些性能要求较低的领域是依然可以使用的。在对动力锂电池进行重新检测分析、筛选及电池单体配对成组,可用于谷电峰用,信号塔备用和家庭储电等需求,这样的再利用称为动力电池的梯次利用。
早在2013年郑州市就建立了尖山真型输电线路试验基地,是国内第一个基于退役电池的混合微电网系统,开始 探索 退役锂电池的梯次利用。
2015年中国铁塔也开始进行动力锂电池的梯次利用试点,并先后在黑龙江、广东的9个省市建设了57个梯级利用试验站点,并应用于基站备电、削峰填谷、微电网等各种使用工况。
2018年中国铁塔与比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科等16家企业签订了新能源 汽车 动力蓄电池回收利用合作协议,开始将退役动力锂电池的梯次利用大规模应用于旗下的通信基站。据悉,中国铁塔在全国拥有180万座通信基站,目前每年存量电池的更换和新建基站需要 25Gwh 的电池。
但现阶段动力锂电池的梯次利用所面临的最大问题就是成本,其次是动力电池的拆解和检测筛选。在成本方面,目前动力锂电池的综合成本远高于现有的铅炭电池等传统电池的综合成本,前者几乎是后者的3倍。这也是为什么动力锂电池的梯次利用在国内一直没办法发展起来的根本原因。这里面虽然还有拆解自动化程度低,检测和筛选技术水平落后对于梯次利用的阻扰,但根本原因还是成本。因此总的来看,目前梯次利用不具备大规模商业应用的基础。
3、资源回收
作为现阶段主要的盈利模式,动力锂电池所含有的稀有金属,因其较高的市场价值,特别是这些稀有金属储存量少和开采难度大,加上国内旺盛的市场需求,使得资源回收成为处理动力锂电池的主要收入来源。
动力锂电池的回收拆解一般包含了四个流程:预处理、材料分选、正极中金属的富集和金属的分离提纯。目前国内主要有三种处理方法:物理法、化学法和生物法,其中火法是最常用的物理回收方法,其主要通过高温焚烧分解去除起粘结的有机物,同时实现电池材料间的分离,并使材料中的稀有金属气化后,再通过冷凝等方法进行收集。
在新能源 汽车 发展的前期,动力电池主要的装机类型是安全性能更高的磷酸铁锂电池,直到近几年能量密度更大的三元电池才开始后来居上。而磷酸铁锂电池的回收价值是明显低于三元电池的,因为两者的金属含量差异较大,这也是动力锂电池的回收发展初期必须面对的问题。
到了2018年三元电池开始占据了上风,当年我国动力电池累计产量达70.6GWh,其中三元电池占比55.5%;磷酸铁锂电池占比39.7%。但是在2017年以前市场依然是以磷酸铁锂电池为主,因此在即将到来的动力电池退役高峰中,将会以磷酸铁锂电池为主,这将对前期的动力锂电池回收的经济效益产生一定的影响。随着拆解技术的成熟,更为安全的磷酸铁锂电池未来可能更多应用于梯次利用,目前正在试点梯次利用的电动大巴的电池几乎都是磷酸铁锂电池。
而三元电池由于含有多种价格较高且主要依赖进口的稀有金属,因此具备更高的经济回收价值,所以现有的动力电池回收主要的目光还是放到了三元电池的回收上。目前动力锂电池产业链上的12家巨头都已经在动力锂电池回收产业上完成了布局,包括收购动力电池回收处理企业、投资新建回收处理生产线、与地方政府或者产业链上的供应商合作共建回收网络等等,主要还是集中在回收网络建设和资源回收这两个方面。
综上所述,笔者以为投资者可以重点关注与动力锂电池相关的回收网络和资源回收这两个领域的投资机会,梯次利用由于现阶段成本较高,暂时难以进行大规模推广。回收网络的建设投资大、周期长,一旦铺开将具备竞争壁垒,同时也可以成为其他资源回收的入口;资源回收效益明显,是现阶段的主要盈利模式,但投入较大,技术要求较高。
新能源 汽车 是国家层面的发展战略,这一点毋庸置疑,未来新能源 汽车 的高速增长将有望延续,与此同时,动力电池的回收也将成为制约行业发展的一个痛点。退役动力锂电池所含有的稀有金属具有稀缺性和经济性,具备明显的资源回收价值,因此动力电池无论是从政策、行业还是市场方面都具备了爆发的基础条件。
动力电池回收迎最强风口!新能源车产业新蓝海爆发
一、锂电MES生产管控
MES系统从锂电上游厂家来料管理将接入数字化管理,实现如电芯、线束、扁管、箱体、BMS监控板的批次化管理。
MES系统在生产过程中,首先对单体电芯进行如电压、电阻、分容等项目进行严格的在线测试,实现MES系统与电芯检测设备联机,实时记录与反馈检测情况。
电芯成组过程中会将多颗单体电芯串联合并成为一个模组,此时,MES系统根据装配工艺要求,将所有单体电芯的编码关联到一个模组上,形成编码对应关联,随之MES系统自动生成并打印模组条码,将条码赋予模组上。
模组装配过程,MES系统将对该模组使用的物料进行防错、绑定、工艺控制等,该模组上所使用的线束、极片等关键物料编码与模组码绑定。模组装配完成后MES系统对模组进行压差、温度、湿度等项目在线测试。
PACK总装中MES系统把多个模组合并单一个箱体中,同样会对模组码、BMS监控板等关键物料码实时记录,同时在装配过程中还会严格监控螺丝扭力。
PACK装配完成后会通过各种测试来检验PACK整个锂电池包的质量,如绝缘耐压测试、电性能测试、气密测试、EOL测试等,MES系统与当前这些检测设备联机,实时控制与读取检测状态及检测数据。
所有装配与检验测试完成后MES系统生成PACK条码并自动触发条码打印机打印条码,此时一个完整的锂电池成品制造完成并正式下线。
二、总结
综述所述,我们可以看出MES系统在整个锂电生产过程中的重要地位与MES系统对锂电生产过程的渗透能力。MES系统结合TS16949标准,在锂电生产中强调的是生产精细化管理与数字化控制,在生产过程中以可视化方式呈现出各项关键数据,MES系统将实现锂电池从物料批次、过程工艺、质量控制,销售发货、市场应用等多个维度进行数字化管理,提高生产效率、提高产品质量、实现全程可追溯。以上我们只是象征性地介绍了一下MES系统,在锂电池后段PACK生产过程中的核心管理业务。
合肥迈斯软件专注于制造业的IT信息化建设,MOM系统、MES系统、WMS系统、质量管理系统、电子看板、车间物流系统、工时管理系统、生产调度系统等。
马斯克称特斯拉电池可100%回收遭专家驳斥,电动车仍存环保隐患
电动 汽车 究竟是否比燃油车更环保,仍然是很多车友热衷于讨论的话题。其中一点重要原因,就是动力电池的回收,是对电动 汽车 制造商,以及环境生态的重大挑战。
此前特斯拉曾经发布锂离子电池回收计划,称该公司已经可以百分百回收废旧锂离子电池,其最终目标被定为“高回收率、低成本和低环境影响”,不过计划中并未公布目前取得的进展。
特斯拉还表示,该计划目前回收的电池大多来自自家的研发和质量控制部门,来自市场上的电池数量极低,只有少数里程数较高的运营车辆因电池衰减被回收。
不过特斯拉报告中的“100%回收”似乎指的是“100%的废旧电池会被以某种方式回收”,而非“每块电池都能够被100%回收”。
国外专业拆解机构iFixit的CEO凯尔·韦恩斯(Kyle Wiens)表示,目前没有任何现代电池可以被100%回收,因为存在胶粘剂、密封剂等大量不可回收材料。
电池行业一直进行研发与创新,但目前来看废旧电池的回收仍然是一场技术与商业的双重难题。
据悉,目前动力锂电池主要分为磷酸铁锂和三元锂两种,它们中的钴、镍、锰、锂等重金属都可以回收再利用,不过高回收成本,让废旧电池回收很难有效益产出。有论文指出,目前1吨磷酸铁锂电池回收要经过多到工序提纯重金属,成本高达8500元,但所得金属的市场价值仅为9000元。
目前来看,电动 汽车 行业方兴未艾,大多数电动 汽车 的动力电池仍然性能强劲,并且退役车载电池仍有部分容量,可梯次利用到储能领域中,但未来电动 汽车 行业面临大量车载电池报废时,电池回收将是行业和环境生态的一大挑战。