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动力电池回收,专家分享纪要(下)

发布于 2022-08-30 16:25

随着动力电池的出货放量,退役电池的数量不断增加,动力电池回收行业从今年开始迎来了爆发期,市场景气度也提升很多。自然也受到了很多的关注。

 

因而,在2022年8月24日妙投六点钟的直播间,我们请到了跃为资本副总裁李云鹏。

 

本关键回答是根据专家分享整理的文字纪要。帮助大家厘清有关动力电池回收的相关内容。

 

具体内容分篇发送,部分内容已发动力电池回收,专家分享纪要(上),本篇为剩余部分,内容涉及动力电池回收的瓶颈和难点,动力电池回收的玩家格局。

 

核心看点:

  1. 动力电池回收的瓶颈和难点涉及到动力电池拆解环节、电芯和极片破碎环节、化工过程。

  2. 动力电池回收玩家有五大类,分别是电池厂商系、整车厂商系、第三方回收厂商系、原材料厂商系、其他服务型企业系。


动力电池回收的瓶颈和难点?


动力电池拆解:


前面也有提及到,无论是做动力电池回收的梯次利用还是再生拆解,其实都会涉及到电池包的拆解。在这个拆解过程中就会有一些难点和门槛。

 

首先是我们现在电池包的整个设计没有关注到拆解环节。像是LG新能源在生产电池的时候,强调了对电池包全生命周期的考虑,所以在设计的时候,就会对之后的拆解以及破碎有一些提前的设计。

 

目前我们的动力电池厂商其实更多还是关注电池包的安全、续航里程、能量密度以及结构配置这些问题。他们会更加关注结构的可靠性以及电池的运输。所以他们生产的动力电池组装非常紧密,将其拆分成更小的电池包其实难度很大。

 

国内目前也没有专门对电池厂商后续回收提出各种政策要求和行业标准。但是随着整个行业规模和体量的进一步扩大,这块是非常需要的。最好能有像宁德时代这样的电池厂商去推动这个事情,尤其他本身也做动力电池回收这个事情。

 

第二是动力电池包拆解这部分的难点。不同厂家的电池包差别非常大,这也是因为目前国内对于电池包的设计没有明确的标准,所以国内电池包的种类和尺寸非常的复杂,各家的工艺存在很大的差异。

 

比如比亚迪刀片电池本身就属于异形电池,它最大的长度甚至做到了2.5米,而像特斯拉又完全走了另外一个路径,它的model S里面的电池板里面是有7000多颗18050的电池,整个重量其实超过了700多公斤。

 

各家复杂的设计方式、不统一的大小和工艺给动力电池的回收造成了很大的困难。因为在电池回收的上游,其实是一个生产制造的过程,在电池的标准不统一、产品一致性差的情况下,一定会大幅降低回收过程当中的效率。

 

第三整个电池包内部国内封装用的粘合剂用量很大,而且种类也很多。电池的正负极需要粘合在一起,粘合剂的强度国内的一般要求是大于8兆帕的。根据电芯尺寸的不同,很多时候连接面积其实非常大。

 

拆包的过程当中需要去把电池的正极和负极片拆开。因为它尽可能是不去做直接的拆解,那么在粘合剂的用量这么大的情况下,其实拆的过程当中又会进一步提升难度。

 

以上三点都是围绕着整个电池包拆解困难的部分,而这才只是痛点的第一环节。

 

第二环节就是在电芯和极片的破碎过程当中,其实也有很多的难题。

 

电芯和极片破碎:


第一个难题就是刚刚有提及到的就是电极粉的脱附。正极粉是动力电池回收过程中的核心关注点,因为正极无论是磷酸铁锂还是三元材料,都是动力电池中价值最高的部分。但是这部分又有粘结剂的都问题,很多正极粉末会通过粘结剂依附于集流体上面。

 

目前实现正极粉末和集流体分离的方法有机械分离、溶液分离和高温分离,但是每一种方法都有一定缺陷。比如机械分选的话,其实很难将各组份很彻底的分开。而高温去处理的话,其粘结剂的分离程度也是相对比较低的,而且高温处理这个过程中很容易出现环境污染问题。

 

高温会将粘结剂蒸发掉,产出废气。目前是物理方式和高温方式应用都比较多,但是这一侧还是需要有一个更好的方式去提升它的效率。

 

第二个难题是在放电方面。因为废旧电池在拆解和破碎之前,主流的方式一定是要对其进行放电。核心原因是带电去做破碎的风险非常高,因为破碎过程中可能产生高温,甚至有可能让电池爆炸。所以绝大多数企业在处理废旧电池之前,都要将电池中的电全部放出。

 

那么放电的现在的方式的话也是有4种方式,这4种方式的话其实也是各有优劣。

 

目前的主流方式来讲的话比较多是通过物理法进行放电,这种方式就是通过导电粉或者岩溶液的浸泡,让电池的正极和负极直接相连,然后让电池中的电缓慢释放。

 

这种方法的弊端就是在放电过程中会产生大量的热,需要额外的散热装置,而且通常情况下放电的速率比较慢。行业中普遍使用的电溶液,它的放电速率需要在盐溶液当中至少放5-7天。如果7天之后才可以处理这部分电池,那么在放电过程当中难免有些安全隐患。

 

第二是通过化学法的方式。化学法的方式是在放电过程中,将它放到一些导电剂中进行放电。这容易在放电过程中产生化学反应,导致电极材料的损坏和电解液的泄露问题。这一方法对企业的处理技术要求比较高,后面有两种方式的技术含量相对更高一点。

 

第三是低温液氮穿刺放电,这种方法在行业当中还是处于比较前沿的。这种方法是将整个锂电池放在液氮当中,在零下接近200度的温度下去进行穿刺放电。它的优点是效率很高,缺点是液氮需要的温度这么低,其使用成本就会有很大的提升,所以这种方法在行业中的应用度非常低。

 

第四是在惰性气体保护的情况下去做带电破碎。这种方法是行业中头部企业和高校研究所在做前沿探索的方向。这种方式是在拿到废旧电池后,在破碎之前就不进行放电了,而是直接将带电的电池放到含有惰性气体的设备中进行破碎。

 

有惰性气体保护,减少了燃烧所需要的氧气,能够避免电池在带电破碎过程中的燃烧爆炸。这个方法的缺点是对设备的要求比较高,而且设备的造价也比较高。另外,这个方法虽然可以解决破碎过程中的放电问题,但是无法解决仓储和转运过程中的电池带电引发的安全问题。

 

所以如果拉长周期来看的话,更为领先的放电方式是高速放电。理想的情况下是通过新的技术方式把整个电池的电量在一个小时或者半个小时快速放完,再进行仓储转运和后续的整个破碎过程,这样从效率和经济性上来讲是最高的。

 

第三个难题是电解液的回收。目前这一块也不能叫回收,而是处理。电解液处理的方式主要有高温气化、物理离心、真空加压压榨、有机溶剂浸出、电解液的化学转换。

 

有两种都是偏化学处理的方式。但是无论用哪种方式,电解液都是由有机溶剂组成,都有毒性易挥发,遇水的话很容易产生有毒气体。所以目前行业当中在各种方式处理完之后,总会很容易产生废气,后面还要加一步去处理废气。

 

第四个难题是电芯和极片破碎所需的拆解设备。目前整个动力电池回收行业当中的设备,从精度和连接性来说,都还处在一个并不是特别高的状态。

 

精度不高会导致拆解出来的粉末颗粒过大,这会导致整个物料无法充分得到分离,有价金属回收率偏低。但是如果颗粒过小,就会导致后续处理的时候,正极和负极这些元素难以分选,有价金属的回收率也会降低。

 

所以需要非常有针对性地去做设备的研发,不是单纯的追求小颗粒,而是要使颗粒的大小处在一个合适的度,能够满足其进行筛选,将其用纯物理的方式,把回收效率和颗粒的纯度拉到最高。

 

这一块对于整个团队的要求是很高的,因为他们需要非常了解整个物料的组成以及力学特性,甚至是物化特性,才能够实现出我们想要得到的正极材料和极片的充分过滤。

 

化工过程:


第三环节是关于化工过程当中的一些问题,也算是湿法冶金方面的一些痛点。从原理这一侧来说,整个还原过程的难度不是特别高,但是几种工艺的过程都各有优劣,目前整个行业还是需要迭代出一个更有效率的方式。

 

目前的工艺,最主要的方式就是通过浸出剂将这些产品浸出。现在的浸出剂主要有4类。

 

第一类是无机酸。它的优点就是技术体系非常成熟,应用时间也比较长,而且反应速度很快。它的缺点是会产生有害气体和酸性废液,酸性废液导致其对设备的耐酸性很高。另外部分有机酸还会形成酸物,那么对于生产过程当中其实是容易产生一些那么生产安全问题。

 

第二类是有机酸。如果浸出剂使用有机酸,它的优势是不会产出有害气体,对设备的腐蚀程度也会更低一些、因为它的酸性没有浓硫酸那么高,它还能够有选择性的浸出相应金属。它的缺点是酸性降低之后,浸出速度也随之变慢。另外有机酸的成本比浓硫酸更高。还有一点是这部分的技术没有完全成熟,也就是说有机酸的回收效率和回收率会比无机酸更低一些。

 

第三类是低共熔溶剂。它的优势是价格低廉且环保,工艺也比较简单,而且可溶于大多数的金属化合物和粘结剂,但是它的缺点就是目前这一块还处于一个起步阶段,还没有大规模的量产推进,另外如何循环使用也是一个待解决的问题。

 

第四类是生物浸出。目前整个行业也在做这方面的前沿探索,它的优势是很环保,在很多的实验室环境当中,浸出效果可以和无机酸进行对比。它的缺点是技术很前沿,整体起步较晚,另外生物浸出是通过细菌去做浸出,那么细菌的培养时长和反应速度都要考虑进去。

 

玩家格局是怎样的?


产业格局当中,玩家可以分为几个系列。具体会有五大类,分别是电池厂商系、整车厂商系、第三方回收厂商系、原材料厂商系、其他服务型企业系。最后一种类型偏一级市场,在这里不做过多介绍。

 

第一种类型是电池厂商系。电池厂商系中最具代表性的就是邦普循环,邦普循环中宁德持股占比超75%,整个营收和体量已经做的非常大了。

 

邦普循环和格林美在2020年之前,是动力电池回收行业中的两大头部企业,两家合计市占率达到40%。在2016年被宁德时代并购之后,基本奠定了它的行业地位。最近其发布的消息显示镍钴锰等贵金属的回收效率非常高。

 

第二种类型是整车厂商系。现在很多整车厂商通过投资或者直接分拆去做动力电池回收的业务。比如瑞赛克就是奇瑞系专门做回收拆解的厂商,再生利用和拆解方面都有涉及。瑞赛克主要是回收奇瑞的动力电池,然后大量用在储能电站、便携式电源和太阳能路灯上面。瑞赛克和奇瑞深度绑定,依托奇瑞的资源,在新能源车拆解会输方面进行产业协同。

 

类似的还有北汽蓝谷。北汽蓝谷地成立时间是比较近的,它是北汽旗下专门去做储能电池和电站评估的。北汽蓝谷通过整合北汽系的废旧电池去做智慧电站。截至到去年年底,大概已经建了小300个储能电站。

 

它的利用模式是会把一部分的储能新电池和降级使用的梯次电池搭配使用,去降低它建站的成本,提升经营效率。从渠道上来讲,它可以直接共用北汽的回收渠道,将北汽的4S店、汽修以及服务公司纳入其回收体系当中。这也是整车厂商系最大的优势,共享整车厂的销售渠道。

 

第三种类型就是回收厂商系。这也是最值得研究的类型,其中最具代表性的公司就是格林美。格林美是从固废回收起家,现在已经构建了一套非常完整的动力电池回收利用体系。从动力电池回收,再到梯次利用,再到原材料再造,再到生产动力电池的前驱体,实现了全流程覆盖。

 

而且在白名单当中,格林美一家企业就拿到了三家,这个数量数量在国内是最高的一家。它的优势就在于它是固废回收起家,所以它的平台做得非常好。

 

而且从第三方角度来说,它的渠道是做的最好和最多的,它的技术路线整体上面是湿法和火法相结合,所以整个的回收效率也是做的比较高的。它的碳酸锂的回收率能够做到90%以上,锰钴镍的回收效率能够做到98%以上,其实和宁德公开的数据非常接近了。

 

第四种类型是原材料厂商系。它们才是对上游的原材料最为关注的,并且最希望能够布局保证自己的供应量,尤其在碳酸锂涨价的过程中,更希望通过回收这种形式控制好这些上游的用量。因为对它们来说,它们是承受涨价最为直接到公司。

 

这里面最有代表性的是华友钴业和赣锋锂业。尤其是赣锋锂业,它是全球最大的锂龙头,所以它做这块也非常正常, 而且它做这个事情也比较早,到现在它已经累积了3.4万吨废旧电池的处理量。赣锋锂业的产品非常偏重于整个锂电回收的中下游,它的产品都是电池级碳酸锂、氢氧化锂和三元前驱体。

 

技术这一侧的话,赣锋锂业本身就是做盐类产品和材料的,所以它的回收效率是它非常大的一个优势。它的技术参数也是国内第一梯队当中首先公开回收率能够做到90%以上的公司。

 

但是它的难点在于它不是上游做渠道的,所以它和格林美、整车厂相比,回收渠道相对更弱一些。不过原材料厂商未来也许会和电池厂或者整车厂合作,将各方最大的优势发挥出来,比如说进行废料换原料等合作,探索新的商业模式。

 

因为对于电池厂商来说,它的核心诉求是保供,它希望原材料的价格在自己的计划范围之内。而对于像赣锋锂业、华友钴业等第三方回收厂商,它们的诉求其实是通过电池厂、整车厂去拿到一定的废旧电池,保证自己的基础服务量。对双方来说是一个很值得推进的商业模式。 


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