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新能源汽车的旧电池,后来都去了哪儿?
随着新能源 汽车 产量和消费量逐年递增,电池报废率也随之增加。2013年前后是国内新能源 汽车 大规模推广的起点,按照动力电池设计使用年限普遍为5到8年,那么2020年前后无疑是动力电池的 报废高峰期 。据估算,2020年国内累计退役的动力电池规模或将达到 20万吨 (约25GWh) ,2025年累计退役量约为 78万吨 (约116GWh) 。
在如此巨量的退役电池面前,电池报废后该如何处理成为最大的难题。 众所周知,废弃电池内含有的多种贵金属和危险物质,如若处理不当不仅会造成 资源浪费 ,更有可能造成 环境污染 ,所以废旧电池综合回收及处理一直是新能源业内焦点。
目前来看,国内对于废旧动力电池的回收和利用主要有两种方式,一种是 再生利用 ,另一种是 梯次利用 。
先来说说再生利用,它是是对废旧电池进行 拆解、破碎、分选、材料修复或冶炼等处理后进行资源化利用 。以常见的三元锂电池为例,内部含有大量的锰、镍、钴等有色金属,就算长期使用,直到电池衰减到初始容量的30%以下,里面的一些金属元素仍可以被回收利用,从而被重复利用再加工,尤其是钴和镍更是较为稀缺的矿藏资源。 不过电池回收工艺的过程极为复杂,成本也极高。
听起来很简单,但实际操作的难度很大。首先是要对电池进行彻底放电,然后对电池内部各种材料如隔膜、电解液、正极、负极等材料等进行拆分,取出各部分材料,最后才能冶炼回收金属元素。
目前国内动力电池的主流回收工艺有几种,如 物理拆解 、 干法冶金 、 湿法冶金 等几种工艺,不同的工艺处理都有各自的优缺点,而且针对不同类型的电池也有不同的回收工艺。比如湿法冶金适合磷酸亚铁锂电池的回收,优点是工艺 稳定性好 ,不足在于 成本高 和 工艺复杂 。而干法冶金回收钴和镍的效果更好,优点是 工艺简单 ,但 污染较大 ,这里需要专业的防污染措施。
由于电池回收难度之大,所需要投入的人力物力无疑也是巨大的。有数据显示,目前1吨磷酸铁锂电池回收成本在 8500元 左右,而经过一系列回收处理之后, 市场价值仅9000元左右 ,基本没什么利润可言。
值得注意的是,目前电池回收业务除了小部分被掌握在有资质、有规模且正规的大型第三方回收企业旗下之外,很大一部分退役电池还是被一些作坊类企业分摊,这些非正规的小作坊通过分散的中介将4S店或者废弃回收站里的关系收集动力电池,使用原始、低成本的手工拆解方法将电池拆解后,再加工卖给相关企业赚取利润,但由于非专业拆解以及废液处理,因此环境污染、甚至爆炸的风险较高。
梯级利用是对废旧电池进行必要的检测、分类、拆分、电池修复或重组后,当电池容量降至初始容量的70-80%以下,动力电池就难以满足 汽车 续航要求, 但这些动力电池却可以重新用于低速电动车、电动工具、太阳能/风能储能装置等领域。
在正规的梯级回收利用中,符合安全标准的退役 汽车 动力电池会找到一个“ 新岗位 ”,尽量 榨干它们的剩余价值 。例如给动力/续航需求较弱的电动车辆使用、给通讯基站、路灯等装置当储能装备。
整体来看,梯级利用的一大优势是 无需把电池完全拆解,更环保也更安全 。但经济效益较低,毕竟这些退役电池主要应用在储能、照明等领域,未免有点大材小用。尽管梯级利用的产生的效益有限,但也是今后动力电池回收利用行业的重点方向,因为不可能所有的闲置退役电池都能被快速的再生利用, 而梯级利用恰好是一种周期较长的电池回收方式 。
如今的电池回收市场,主要的参与者有第三方的电池回收企业 (格林美、邦普等) 、电池生产厂商 (宁德时代、比亚迪等) 、电池材料生产厂商 (赣锋锂业、华友钴业等) 以及小作坊等。值得一提的是,随着此前工信部文件提出 谁产谁负责 , 谁污染谁治理 ,明确了 汽车 生产企业将承担动力蓄电池回收的主体责任,主机厂也在陆续布局电池回收业务。特斯拉去年底也在官网上宣布上线电池回收服务。
不过,由于车企不可对电池进行直接拆解,因此大多数车企选择与电池回收企业合作的方式,这其中 既有梯级利用,也有通过再生利用 。比如比亚迪利用e6车型回收的磷酸铁锂电池组建造了浙江省最大规模的梯次储能电站、比亚迪、三星联合格林美公司成立了福建格林美再生资源有限公司、博世联合宝马集团,用退役电池建造大型光伏电站储能系统。而特斯拉在去年9月份也上线了电池回收服务,官网表示, 报废的锂离子电池均不会做填埋处理,可100%回收利用。
此外,诸如像丰田、大众、通用这样巨头车企都建立了各自完整的电池回收体系,似乎为未来大量退役电池做好了准备。
虽然电池回收的参与者众多,但国内电池回收体系的规范尚未形成。近期发布的 《新能源 汽车 产业发展规划(2021-2035年)》 ,再次强调了完善动力电池回收、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,这将引导动力电池回收利用行业朝着更规范更 健康 的方向发展。
(文/电车资源 大师兄)
废旧电池,新能源汽车背后的千亿市场
2020年,各大新能源车企都迎来了创新高的销量,同时带动电池厂商的市值猛增,宁德时代的市值一度要超过10000亿元。
本月,湖南邦普循环 科技 有限公司的一次燃爆事故,“炸”掉宁德时代200亿元市值。
作为宁德时代旗下重要的子公司,湖南邦普是目前中国最大的废旧电池循环基地,年回收处理废旧电池总量超过6000吨。
这也是一个千亿级的市场。
2014年,被业内定义为中国新能源 汽车 商业化元年,从那时开始,国内新能源 汽车 就呈 爆炸式增长 。
但在新能源 汽车 大幅增长的背后,却隐藏一个无比棘手的问题—— 如何消化大量退役的动力电池。
以2014年前后新能源 汽车 启动大规模推广应用推算,2020年前后正是这一批 汽车 动力电池淘汰的高峰期。
这个市场规模有多大呢?
相关机构预测,国内累计退役的动力电池规模, 在2020年就达到了24万吨,到2025年预计达到了78万吨。
在新能源 汽车 保有量较大的京津冀、长三角以及珠三角地区,2021年前累计退役量超过35GWh,未来5年这一数值将达280GWh。
如果按照动力电池97%的综合回收率,并且按照金属价格不变的条件来算, 预计2021-2025年,国内市场镍、钴、锰、锂等金属回收市场价值将超过400亿元,而整个全球市场将达到122亿美元(约合人民币788亿元)。 作为全球最大的新能源 汽车 市场,中国势必成为最大的动力电池回收市场。
在潜力无限的 蓝海市场 面前,各大电池界巨头都开始了积极布局。
例如 比亚迪 在全球设立了40余家动力电池回收网点,并与日本伊藤忠商事进行合作,建立合资企业,共同开发电动 汽车 电池回收国际市场。
而另一家动力电池巨头 宁德时代 早在2015年就收购了邦普循环,通过回收废旧电池中的金属元素来生产三元正极前驱体。近日又成立了全资子公司宁德蕉城,其经营业务也包括了电池回收系统。
除此以外,还有近5000家企业和小作坊从事与电池回收相关的工作。
2018年,工信部公布了第一批符合《新能源 汽车 废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单,仅有5家企业入围,这其中包括宁德时代投资的湖南邦普。
而到了2020年,这份回收“ 白名单 ”的企业数也仅增加了22家。
在巨大的市场潜力下 ,数量稀少的白名单企业,与上千家相关业务的公司形成了强烈对比,这两者也构成了当下国内动力电池回收市场。
在大量废旧电池流入市场的背景下,大部分电池都流入了非正规渠道,经正规渠道回收的仅占30%左右,而非正规渠道已经形成一个相对成熟的产业链——先是由分散的商家从4S等渠道回收,继而转卖给有回收技术的小作坊赚取差价。
正所谓“巧妇难为无米之炊”,与以往废铅蓄电池回收和废家电回收业务相同,正规动力电池回收企业同样陷入了“回收困难”的困境。
算上高额的税收以及日益增长的废弃物处理成本,正规动力电池回收企业回收一吨磷酸铁锂电池的成本为8500元,而一吨磷酸铁锂废电池中提取出来的材料价值也不过8000元左右, 基本上就是亏钱的买卖。
而小作坊们为了节省成本,大多采用原始手工拆解电池,再根据电池的情况将电池加工成新电池,再转卖给整车厂,这其中不可避免会产生回收利用率低、污染等问题。尽管存在爆炸的风险,但是面对利润,很多人还是选择铤而走险。
如今,锂电池回收成本过高已经成为拖累行业的重要原因之一。此外, 政府缺乏有效的监管、市场缺乏统一标准、商业模式落后 等,都导致国内动力电池回收市场乱象丛生。
早期动力电池厂家标准不一、型号繁杂,并且由于新能源 汽车 销量有限,导致可回收的废旧动力电池非常有限,让企业难以形成规模化效应。
相比国外成熟的回收机制,国内电池回收工作还没形成产业化的供应链,最终的结局就是导致回收成本过高,这也给了“ 黑作坊 ”可乘之机。
而钴、镍、锂等战略资源本身回收工艺就十分复杂,很难复制传统废物(废塑料、废纸、废金属)的回收模式。
资本都是逐利的,在缺乏行之有效的盈利模式面前,回收企业的热情很难被调动起来。
最后, 汽车 动力电池原材料回收行业仍属于高污染行业,很多大城市已经不再审批这类高污染项目,这对于回收处理企业的进入是个不小的障碍。
但利好消息是,目前主要退役的电池为磷酸铁锂电池,这种电池锂金属含量少,回收效益偏低。于是,很多企业开始尝试对磷酸铁锂电池进行梯次利用,这比起直接拆解回收利润更大。
而随着后来崛起的 三元锂电池 开始退役,这种电池所含的镍钴锰价格比较高,原材料有较高的价值,更适合 直接拆解回收。
当两种电池报废量逐年提高,经济利益也会凸显出来。
随着各家巨头在供应链上开始专注于电池回收,纷纷成立了相关业务,从源头上保证了废旧电池的回收利用。
而类似格林美、湖南邦普等传统电池回收企业也在技术上实现突破,提高了金属回收率,降低了回收成本。
在 千亿级别 的市场面前,动力电池回收不仅是一个关乎环境保护的话题,它也将是一个能创造更多盈利的机遇,将成为众多公司的 必争领域。
但如果没有汽企、电池企业、回收企业以及政府的共同协作, 盲目进入 这个市场显然不是明智的选择。
都说电动车很环保 那么问题来了:废旧电池去哪了?
近些年新能源车高速发展,逐渐成为市场当中一股新的销量力量。但与此同时,关于电动车是否环保这个问题,圈内圈外人士对此也是争议不断。
其中,争议得最多的就是电动车所用的电池。因为动力电池里面含有重金属、电解液等化学物质,一旦处理不当,对环境会产生巨大的污染。
所以,现在很多厂家以及第三方机构都在积极推动动力电池回收。日前,作为全球第一大车企的大众集团,正式宣布启动动力电池回收计划。
按照大众集团的计划,初期规划每年回收3600个电池系统,相当于1500吨,未来,随着回收管理流程的不断优化,工厂将进一步扩能以处理更大体量的电池回收需求。
不同其它电池回收机构,大众回收利用的是无法另作他用的旧电池,回收过程不再使用高耗能高炉熔炼工艺,而是进行深度放电、拆解,电池组件粉碎成颗粒然后干燥分筛,旧电池核心组件则用来生产新的阴极材料。
受政策、法律法规的影响,现在全球各大车企都在积极推进动力电池回收工作。这当中既有自主品牌里面的长安、比亚迪;也有宝马、奔驰、通用等合资品牌。
比亚迪在新能源领域是当之无愧的一哥,在动力电池回收上面很早就开始布局。2018年1月,比亚迪与国内动力电池回收利用大户中国铁塔公司达成战略合作。
北汽新能源相继和宁德时代以及从事动力电池回收的格林美股份有限公司就动力电池回收展开战略合作;上汽集团、吉利联合宁德时代布局动力电池回收业务。
除自主品牌,合资品牌中的宝马、奔驰、通用等外资车企也在加紧联合第三方机构从事动力电池回收。宝马与博世合作;奔驰与电池回收公司合作实施Lunen项目,利用退役电池建造大型的光伏电站储能系统。
日系三杰当中的日产品牌则选择和住友商事成立合资公司4R Energy,组建专门从事电动 汽车 锂离子电池再利用和再处理的工厂,对回收回来不能再次利用的电池集中起来作商用住宅的储能设备。
首先,我们需要明白什么是回收利用,回收利用其实就是指对新能源 汽车 废旧锂动力电池进行多层次的合理利用,主要包括梯级利用和资源再生利用。
现下,市面上的动力电池主要分为三元锂电池与磷酸铁锂两种,两者的主要成分里面都含有锂、钴、镍、锰等重金属。其中,钴和镍在国内是属于“中华鲟”级别的稀有矿产资源,非常珍贵。
在回收废旧电池重金属方法上国内和海外也不同,欧盟主要通过热解-湿法提纯、破碎-热解-蒸馏-火法冶金等工艺提取有用金属,而国内的回收企业则通常运用热解-机械拆解、物理分选、湿法冶炼工艺处理废旧电池。
其次,考虑到动力电池成分比例较复杂的原因,在回收率上不同类型电池有所不同,不同类电池也有不同的回收工艺,譬如回收钴和镍一般火法冶金提炼效果更好,而湿法冶金对回收磷酸锂铁电池中的金属成效更佳。
另一厢,虽然废旧电池可以回收再利用,但回收起来经济效益不高。据数据显示,目前1吨磷酸锂铁电池回收成本在8500元左右,但对废电池的金属进行提炼后,所得市场价值仅9000-10000元不等,利润很低。
至于三元锂电池,虽说回收的效益会比磷酸铁锂电池要高,但是因为钴有毒性,而且操作不当容易引起二次污染乃至是爆炸,所以对设备、人员也有更高的要求,成本支出更高,但经济效益仍然比较低下。
不过,一般来说,废旧电池的实际容量损失很少能高于70%,所以这些电池通常会进入梯级性利用,比如用于低俗电动车、电动工具、风能发电储电装置等等,从而实现对废旧电池的再次利用。
虽然梯级利用无需把电池完全拆解,但由于电池电芯参差不齐(比如特斯拉NCA),在实际的运用过程中依然会非常多的问题,比如如何才可以将不同的电池模块重组?如何通过SOC等些指标精确地预测电池寿命。
再者就是经济效益问题,动力电池成本一般来说都比较贵,因此在后期的梯级利用中若是将它们用在储能、照明等领域有些大材小用,甚至有些时候有些得不偿失,成本还可能更高。
关于电动车环不环保这个问题,教授个人认为:现在说电动车无污染还为 时尚 早,毕竟电动车还不能够真正实现无污染,动力电池有个保质期就是最好的作证。
但话又说回来,电动车的出现对降低车辆污染排放物对环境的影响确实起到了正面性作用,而对废旧电池回收工作的推进,对加快电动车彻底且真正实现环保、节能百利而无一害。
回收一吨三元锂电池可以提取多少钴
回收一吨三元锂电池可以提取一点五千克的钴。锂电池含有大量的贵金属,其中钴占百分之5到百分之20,镍占百分之5到百分之12,锰占百分之7到百分之10,锂占百分之2到百分之5和百分之7的塑料,所含金属大多属于稀有金属,应该被合理的回收利用。
锂离子电池的危害
锂离子电池由于具有化学和电气双重风险,目前被归类为第9类危险品,锂离子电池具有热失控的缺点,通常是由于内部短路而导致起火或爆炸,有许多因素可能导致锂离子电池热失控,其中包括过度充电,环境条件恶劣和制造缺陷等。
在热失控发生时,锂离子电池通常会在几秒钟内从室温提高到700摄氏度以上,作为复杂的化学反应的一部分,锂离子电池中的电解质溶剂是电池燃烧的主要燃料。
锂电池包可以根据报废的的程度选择不同的利用方法,报废程度高的锂电池包选择回收拆解,收集可用材料再投入制作使用,报废程度低的可选择进行梯次利用,将其在需求能量较低的领域投入使用,根据能量梯次进行再利用。