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《电池储能材料如何更好回收利用》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2019-02-18

  • BatteryResourcers公司开发了一种可以回收锂离子电池的化学平台，无论其大小、形状或化学性质如何。该过程在低温下完成，不会产生有毒废物，同时回收超过90％的电池材料和70％的电池价值。每种回收的材料都可以用于蓄电池的生产，从电池阴极材料到传统的金属回收，通过采用独特的工艺，直接生产出阴极材料。这是全球最高效的锂离子电池回收技术之一，可提供卓越的性能和可持续性。

    这个过程本身相当简单。BatteryResourcers公司使用物理分离方法从金属电极和电池外壳中提取出阴极和阳极材料。电池外壳和电极在金属回收生产线上回收，可以将废金属与塑料分离。然后将阴极溶解在酸中，并与阳极分离，使阴极回到原子水平。通过这一专有工艺，BatteryResourcers公司将改造新的阴极材料，并制成合适的尺寸和形状，将其重新应用在新电池中。

    该技术最初是在2012年伍斯特理工学院YanWang教授的实验室中开发的。在首席执行官EricGratz领导下，该团队将实验室规模每天处理50千克废旧电池扩大每天可处理500千克，这相当于每天可以处理一辆电动车辆的电池组。马萨诸塞州的伍斯特工厂目前正在处理来自主要汽车制造商的电池以及来自电池制造商的废旧电池。而其下一步计划是建设一个回收工厂，每天可以处理5吨废弃电池，计划于2020年第一季度上线运营。而这个电池材料回收规模可以满足日益增长的美国电动汽车电池的需求。

    随着储能应用的不断发展，以及电网规模的储能部署的升级，电池回收将成为一个日益重要的行业。

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    • 转自全球技术地图 据byteclicks 4月3日消息，美国能源部宣布向17个项目提供6200万美元资金，支持电池材料回收。此次资助3个领域：（1）扩大电子产品回收参与（1440万美元），旨在为电子产品消费者和电子废物收集者提供电池材料回收指导；（2）提高电池回收经济效益（4140万美元），包括构建比当前技术水平效率高约25%的分拣流程，利用相变材料和聚合物气凝胶研制一种阻燃绝缘的电池包装，开发一种先进的、整合破碎与提取流程的移动式机械回收系统，设计可持续的笔记本电脑电池等；（3）规划电子产品回收项目（720万美元），包括在纽约市举办电池回收活动，为明尼苏达州的废弃电池投放点提供灭火用品和安全的储存区域，在俄勒冈州莱恩县部署可存放6万个电池的安全存储设施等。
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    • 编译者：guokm
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    • 近一年来，新能源汽车产销量持续创下新高，原材料供需矛盾日益突出，涨价压力下，“变废为宝”的动力电池回收行业价值链获得重估，景气度开始攀升，引来产业资本竞相入局。 在原材料看涨行情下，废旧电池回收价格也水涨船高，目前三元材料回收折扣系数已经从去年年中的7折左右跳涨至140%，磷酸铁锂正极废粉更是在1个月内价格翻倍。动力电池回收企业的利润空间虽然得以提升，但过高的价格将带来库存和现金流等一系列风险。 行业长期发展不能仅凭原材料涨价一时助阵。大潮退去后，新一轮行业洗牌必然来袭，拥有渠道和技术优势的回收企业将在竞争中胜出。对于整个行业而言，回收链条上的权责关系有待理顺，以解决无序竞争及其带来的环境污染等问题，以此来迎接更大规模退役潮的到来。 回收价格水涨船高 “价格涨得太快了！现在整个回收市场的价格体系是错乱的。”湖南顺华锂业有限公司副总经理赵卫夺告诉证券时报·e公司记者，“去年1月份，磷酸铁锂正极废粉才4000元/吨，今年1月份涨到4万元/吨，更夸张的是，2月份直接翻番，现在的价格已达8万元/吨左右。” 回收端价格上升缘于以镍、钴、锂为代表的动力电池原材料价格的飙涨。近一年来，电池级碳酸锂从5万元/吨一路狂奔，目前报价突破50万元/吨，达去年同期的10倍；国内电解钴、电解镍当前报价分别为57万元/吨、22万元/吨，同比涨幅分别约60%、80%。“原材料资源紧缺，叠加‘双碳’目标，明显感觉到产业链对锂电池回收端的关注度提升了。”赵卫夺表示。 目前市面上主流的废旧电池分为三元锂电池和磷酸铁锂电池两种，三元锂电池一般用于再生利用，将废旧电池中有价值的金属材料提取出来，产成品包括硫酸镍、硫酸钴、碳酸锂等；磷酸铁锂电池主要用于储能电站、低速电动车、电动工具等梯次利用场景，而随着碳酸锂价格的上涨，越来越多的企业将回收来的磷酸铁锂电池直接用于再生提锂。 据介绍，三元电池的回收定价以上海有色网的钴、镍价格为参照，并在此基础上乘以一定的系数，锂元素在回收过程中虽不参与计价，但会在很大程度上影响系数；磷酸铁锂电池因为主要提炼锂元素，其回收价格则按锂点计价，以金属锂的价格为参照，目前的采购系数大概为6~7折。“去年8月份的时候，三元锂电池回收整体的折扣系数还在65%~75%，去年年底达到100%以上，出现倒挂，现在平均水平已经攀升到120%~130%了，如果是三元正极片，因为碳酸锂的含量更高，采购系数甚至可以达到140%。”天奇股份相关负责人告诉证券时报·e公司记者，采购系数的变化实际上体现了整个市场的供需关系，以及除了钴、镍之外其他金属市场价格变化的情况。 回收企业70%成本来自于原材料，目前采购系数严重倒挂显然会增加运营成本。但即便是这样，依然难以阻挡行业“抢电池”的热情。“按照现在的市场需求和产能释放情况，我们预计今年碳酸锂价格应该不会大幅下降，还会维持在高位。”华东地区一位锂电产业链投资人士表示，电池回收企业依然有利可图。 天奇股份相关负责人告诉记者，目前回收端因为原材料采购成本上涨，毛利率可能会有所下滑，但碳酸锂等产成品价格也在同步上涨，整体的盈利空间有所提升。 “在碳酸锂价格上行的过程当中，回收企业普遍都有钱赚，无非就是赚多赚少。”赵卫夺坦言，但因为市场景气度较高，目前抢货的氛围比较浓烈，电池回收价格被哄抬，专业回收企业因为固定成本较高，反而会有“劣币驱逐良币”的情况发生。 心态浮躁埋下风险 动力电池回收行业的高景气度从一组数据可见一斑。企查查数据显示，我国现存动力电池回收企业3.85万家，其中2020年新增动力电池回收相关企业3321家，同比增长142.94%；2021年新增2.44万家，同比增长635.17%。 据赵卫夺介绍，2021年新增的2万多家回收企业中，有大批量的中间贸易商，他们并不做加工冶炼，只在电池的流通过程中赚取差价。 天奇股份也曾在接待投资者调研中表示，根据公司采购情况初步统计，约70%的原料来自社会贸易商，30%来自电池厂。 赵卫夺指出，价格看涨的情况下，有的中间贸易商会囤积大量的电池或者废料，甚至在一定区域内形成价格垄断优势，还有的电池厂或者材料厂存在捂货不出的情况，这都在一定程度上营造了回收市场的恐慌情绪，拉升电池回收的市场价格和预期。 据前述投资人士观察，现在电池回收行业整体心态比较浮躁。“有些企业在去年低位的时候买进原材料，短期内价格猛涨，轻轻松松就能赚一大笔差价，比辛辛苦苦赚加工费强多了，无形中消磨了从事冶炼加工实业的斗志；还有之前主营做梯次利用或者再生利用的企业，看到废旧电池价格高涨，甚至会单独成立贸易公司，直接低进高出赚贸易的差价。” “目前动力电池回收行业水足够深，入局者大多都有钱赚，但一旦材料和电池价格降下来，一定会有一批不够扎实，企图赚快钱的企业被清洗出去。”高点(深圳)科技有限公司副总经理李梁坦言，回收企业维持稳定的生产经营需要固定资产和团队，这些都属于固定开支，另外还需要保持连续生产的最低库存。镍、钴、锂都属于小金属，市场行情波动比较大，价格一旦开始掉头向下，回收企业手中的库存会急速下跌，但产线又不能不开工，生产越多可能意味着亏得越多，而倘若不生产，库存贬值的风险会更高。 “一般来说，回收企业在回收电池或废料时，都要求现款现货，而在出售产成品时，面对大型材料厂或电池厂，因话语权不够强，通常会有一定的账期，对于规模不是很大的回收企业来说，回收电池的价格上涨意味着更大的资金占用。”赵卫夺告诉证券时报·e公司记者，而从废料或退役电池采购，到生成硫酸镍、硫酸钴、碳酸锂等产成品的出货周期是一到两周，一旦碳酸锂价格出现下滑，这将给回收企业带来巨大的现金流风险。 “当前原材料价格处于高位，正规回收企业最安全的做法就是快进快出，以销定产，以在手订单为导向采购上游原材料，这样虽然未必能赚到库存差价，但可以把风险降到最低。”前述投资人士表示。 技术为本 电池回收领域引来各路玩家，几乎覆盖了新能源汽车整个产业链条，涉及整车厂、电池厂、材料厂和第三方回收企业等不同背景。其中整车厂和电池厂掌握资源，是材料厂和回收企业争相绑定的对象。 材料厂最有动力做回收业务，因为提取的金属可以直接作为原材料，进而带来成本优势。一个可供对比的案例是，主营回收业务的格林美将硫酸镍、硫酸钴等资源用于生产正极材料，2021年半年报显示，其三元前驱体和四氧化三钴毛利率分别达到25.63%和20.66%，而同期正极厂商中伟股份两种产品毛利率分别为12.45%和12.01%。 在原材料涨价的背景下，保供的紧迫性更加促使材料厂下场回收。其中一种方式是自建回收产线，例如三元材料厂华友钴业旗下有循环科技和再生资源两家回收企业，目前具备年处理废旧电池料6.5万吨产能；另一种是以投资或战略合作等方式绑定第三方回收企业的资源，例如容百科技近期与格林美达成协议，将投资格林美旗下电池回收公司动力再生，并在未来5年内向后者采购前驱体不低于30万吨。 电池厂涉足的方式与材料厂类似，头部企业都在斥重金培育自己的回收板块。宁德时代控股子公司广东邦普负责电池循环业务，位于宜昌的邦普一体化新能源产业项目去年底开工建设，总投资达320亿元。国轩高科也将120亿元的项目落地合肥，项目包括动力锂电池上游原材料及电池回收等生产基地。此外，孚能科技、蜂巢能源等电池厂则通过与投资合作等方式切入回收产业链。 第三方回收企业背景多元，除了上述专门从事资源循环利用的格林美，还有主营PCB(印制电路板)材料等化学品的光华科技、汽车智能装备提供商天奇股份、环保企业高能环境和旺能环境等。 不同行业的公司与回收链条的联系紧密程度有所差异。证券时报·e公司记者注意到，光华科技本身有一块三元正极材料业务，且近期与奥动新能源、松下、力神电池等公司建立合作；天奇股份依托主业与车企联系密切，长期覆盖汽车拆解、再制造等汽车后市场业务；环保企业多以收购方式切入电池回收，且相对入局较晚。 “第三方回收企业虽然具备专业能力，但是缺少回收渠道，需要和电池厂、整车厂谈合作，还需要为回收出来的资源或梯次利用的电池寻找出路，要做的工作很多。”真锂研究创始人墨柯对证券时报·e公司记者表示，供应渠道和下游销路要靠着一边，回收业务的发展前景才会更好。 值得一提的是，当前电池厂产生的废料、边角料等回收资源更受市场欢迎，因为这些材料品质和一致性相对较高，为回收企业省去了拆解成本，能产生更高的收益率。 在技术方面，多位业内人士认为，关键在于降低成本和提高回收率。一位锂电行业分析师告诉证券时报·e公司记者，目前镍、钴的回收率比较高，难点在锂的提取。 据赵卫夺介绍，目前主流的湿法冶炼工艺，三元材料中提锂顺序一般在钴、镍之后，锂的回收率平均为70%~75%，工艺好一些的能超80%，但纯度只有80%~85%，若产出电池级碳酸锂，还需要经过一道加工工序；而如果采用湿法优先提锂工艺，三元材料中锂的回收率能达到95%，磷酸铁锂材料锂的回收率也能达到92%，且纯度更高，产出的碳酸锂和磷酸铁可直接返回至电池生产系统。“在原材料成本接近的情况下，回收率越高、产成品附加值越高，就意味着更大的利润空间。” 如何应对市场不同需求进行柔性化生产也是回收企业重要的技术能力。天奇股份相关负责人举例称，如在电池行业景气度高时可生产应用于电池材料的硫酸钴，在电池行业景气度下降时可以转产应用于磁性材料行业、陶瓷色釉料行业、橡胶或合金粘结剂行业等不同行业的产品。此外，电池回收的原料端都是多种类电池混合的非标品，如何生产出与新料产品品质一致的标准品，这也是回收行业重要的技术壁垒。 “工厂技术能力和渠道建设是相辅相成的，两者互相结合才能实现整体企业经营的价值最大化。现阶段来讲，我们觉得工厂技术能力是基础，在回收渠道的市场竞争中，只有工艺水平足够成熟，才能确保在渠道方面赢得足够的合作伙伴。”天奇股份相关负责人表示。 “从投资的角度看，正极材料厂商不会受到太多关注，因为回收业务只是作为它们原材料来源的一个补充。第三方回收企业中，一些公司原本主业利润比较低，回收作为一个单独的板块，能够贡献较大的业绩弹性，就会被资金热炒。但总体来说，现在回收行业都是当作半个周期股在炒，对金属价格走势的依赖比较强。”上述锂电行业分析师表示。 渠道为王 尽管金属涨价引爆了动力电池回收，但行业整体仍处于初级发展阶段，无论是完善回收网络还是退役电池上量，都需要更多时间。 争抢渠道成为回收企业竞争关键，恰恰折射出目前的渠道建设尚不完全。证券时报·e公司记者曾在去年观察到，大部分退役电池实际上流入了非正规的小作坊，而这一乱象至今仍未得到根本扭转。 “怎么把电池收上来，是一个很大的问题。”墨柯直言，小作坊一般是将能够再利用的电池挑出来，加工成农药喷洒机、捕鱼工具等细分领域的电池，不能梯次利用的大多都随意弃置了，即使卖出去，正规回收企业也不敢收渠道不明的电池。 而从资源再利用的角度来说，目前回收行业对于原材料的支撑力度微乎其微。前述投资人士表示，以碳酸锂为例，当前通过回收渠道再生的碳酸锂只占整个市场的4%~5%左右。 不确定哪里会有更多废旧电池，回收企业只能多渠道布局以保万无一失。在李梁看来，目前回收企业基本处于各自为战的状态，尤其是材料价格向好的情况下，各家都有自己赚钱的“独门暗器”，但并没有形成产业合力，无序竞争十分严重，在某种程度上也造成了资源浪费。 由于最靠近资源并拥有技术，未来电池厂在链条上的作用将会凸显。李梁表示，随着换电模式、终身质保等服务的推出和演化，电池会从分散的各个角落逐步集中到整车厂和电池厂，而由于整车厂一般会把电池的售后交给电池厂，电池厂将成为梯次利用当仁不让的主体。首先，电池厂具有技术优势，可以轻松破解很多拆解难题；其次，电池厂能够精准地对电池进行残值评估，实现价值最大化。处于回收利用产业链上的企业，应更多地考虑如何与电池厂抱团。 那么渠道应该由谁来搭建？按照生产责任延伸制度，整车企业应当是责任主体。虽然目前车企依托4S店及维修点，布设了万余个回收网点，但根据证券时报·e公司记者调查，回收网点基本处于形同虚设的状态，整车厂缺乏动力。 问题症结在于回收链条中的权责关系存在错位。墨柯表示，虽然车企是回收主体，但卖出去的车所有权在消费者手里，消费者有权处理电池去向，这就给非正规企业以可乘之机，因为它们生产合规成本低，能拿出更高的收购价格。 “车企的特长在于整车制造与系统匹配，电池生产供应、二次利用及回收等环节是电池企业的专长，但却被排除在回收体系之外；第三方回收再生企业具有很强的技术特性，但不掌握资源，也无法承担起回收主体职责。”赵卫夺表示。 实际上，监管方面已经尝试对电池回收行业进行规范。截至目前，工信部已累计公布了三批符合《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，俗称行业 “白名单”，正规军已扩容至47家。据业内人士反映，目前比亚迪、北汽、上汽、宁德时代、国轩高科等代表性电池厂及整车厂，以及深圳、扬州、合肥等公交集团，在退役电池及边角废料回收招标时明确要求竞买方为“白名单”内企业。 “目前国家出台的各项文件大多数为引导性或推荐性指导文件，多为行业自律调控，对于经营规范的骨干企业有参考指导作用，但对于大多数小作坊来说，并没有任何约束作用。”对此，赵卫夺建议，升级废旧动力电池回收、运输、储存等方面的条例标准，加大对行业的规范力度，对无序竞争行为起到威慑效果。 形成行业规范后，市场还需要静候更大规模的退役潮到来。根据东吴证券研报，预计2022年锂电池回收利用需求为83GWh，至2035年可达1318GWh，若以2022年2月9日的金属价格测算，2035年行业市场空间将达2946亿元，2020年~2035年复合增长率为18%。 上述锂电分析师表示，当前回收渠道里的动力电池质量还比较低，大多用在早期的电动大巴车、运营车上，金属含量不高。等到3~5年后退役电池数量提升，正规企业就能依靠规模效应享受到合理利润，行业格局自然会逐渐清晰。
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