【行业深度研究】废动力电池行业:报废高峰18 年将至

    该报告由东兴证券发布于2017年11月23日,再生资源(zaisheng99)摘录“动力电池回收利用”部分内容,供大家参考.

    废动力电池行业:报废高峰18 年将至

    (一)动力锂电报废高峰期将至,2020 年市场规模将超100 亿

    我国新能源汽车产业已进入黄金发展期,根据中国汽车工业协会发布的数据,我国新能源汽车销量从2012 年开始大幅增长,销量从1.2 万辆增长到16 年的50.7 万辆。

    新能源汽车产销量爆发推动锂电池用量提升2016 年锂电池市场规模1115 亿,动力锂电池需求605 亿,同比增长65.8%。

    动力锂电池报废高峰期将至。按商用车3 年电池寿命和乘用车5 年的电池使用寿命,假设锂电池回收价值为0.3 元/wh 计算,预计18 年动力锂电池回收市场将达14.03Gwh,动力锂电池回收市场在18 年将初具规模,2020 年理论报废量将达到37Gwh,动力锂电回收市场规模将达111 亿元。从电池种类看,磷酸铁锂保有量较多,将先进入报废高峰。

    从政策端上,目前我国动力电池的标准体系正在不断完善,仅2017 年就出台了电池规格尺寸、编码制度和拆解规范等相关国家标准,为动力电池的梯次利用包括用于储能提供了有力支撑。有专家指出,随着编码制度的实施以及检测等技术的进步,动力电池梯次利用会得到进一步发展。

    梯次利用将电池的使用价值最大化,可以延长电池使用寿命,降低动力电池全寿命周期成本。动力电池从出厂到报废将经历四个阶段。动力电池的性能随使用次数的增加而衰减,当动力电池性能下降到原性能的80%时,将不能达到电动汽车的使用标准,但仍可用在对动力电池性能要求低的场合,即进入梯次利用阶段,如储能系统、低速电动交通工具等。当电池性能进一步降低到不适合梯次利用后,再进入回收拆解再利用的阶段。

    磷酸铁锂梯次利用更具备优势,三元材料更适合资源化。从梯次利用来看,磷酸铁锂由于具有寿命长、循环性能好、安全性高等优点,向储能领域转移可延长其价值链条。而从回收收益来看,三元的钴含量较高,回收价值大于磷酸铁锂,因此回收三元电池可能为企业带来更多盈利,更适合资源化。

    目前已有较多企业开始着手布局动力电池回收,一类是桑德集团、格林美、邦普集团、芳源环保等专业资源回收公司,另一类是超威集团、猛狮科技、沃特玛、豪鹏科技、中航锂电、比亚迪、CATL、国轩高科、比克电池等在内的动力电池企业。我们认为,对动力锂电回收业务提前布局并具备相关技术的企业,将形成先发优势。

    (二)梯级利用技术壁垒高,电池和整车厂具有先天优势

    梯次利用的技术壁垒较高,实现动力电池的梯次利用的难点主要有离散整合技术和剩余寿命预测两项关键技术。离散整合技术的难点在于:

    ● 1)探索最佳配组方案:首先需要对不同的电池模组建立数据库,根据材料体系、容量、内阻、剩余循环寿命等参数重新分组。再结合产品定位和目标市场,现有电池模组等级和类型,以及产品开发具体目标(性能,寿命等),建立系统级模型,推算出相关的匹配系数,确定产品的总体方案。系统结构方面,需要充分考虑不同模组可能具有不同的尺寸、重量和串并联数,系统内部的结构设计应该兼容不同的模组,固定方式既要考虑紧固性和可靠性,又要考虑弹性和便于快速装卸。

    ● 2)电池管理系统:梯次利用领域要面对更为复杂的环境,各种化学体系、各种规格和批次、各个生产厂家、各种状态的电池模组,如何进行有效管理也是技术难点。

    剩余寿命预测的关键点在于全生命周期监测,即是要建立大数据追溯系统平台对退役电池进行系统分析,以此获得能否进入梯次利用市场的大数据,数据包括设计信息、性能数据安全、来料检测等。而在未建立全生命周期检测系统的情形下,如何做到快速无损的检测预测寿命,是梯次利用的关键所在。

    ● 3)无历史数据下的预测流程:需要对每个模组进行测试,先明确其当前的健康状态,然后要根据测试数据和出厂时的原始数据,建立一个对应关系,根据不同的材料体系,大致估算其潜藏的剩余价值。

    ● 4)无历史数据的情形下,梯次利用成本会大幅提高。测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等,都会增加成本。同时,仅基于有限的数据,对剩余寿命的预测也不准确,会增加梯次利用产品的品质风险以及产品的生命周期成本,导致梯次利用的经济价值降低。

    动力电池梯次利用在全球范围尚未进入规模的商业化运作。全球各国都在积极开展动力电池梯次利用方面的实验研究和工程应用,其中日本、美国和德国等国家走的比较早,并且已经有一些成功应用的工程和商业项目。我国从近几年才开始开展相关的理论研究和示范工程。下表给出了全球一些梯次利用的典型案例:

    梯次利用动力电池厂或整车厂优势明显。梯次利用需要的离散整合技术、BMS 以及寿命预测技术壁垒较高,同时还需要建立储能、低速电池销售渠道,相对第三方企业动力电池厂或整车厂的优势明显,未来随着电池性能的提升,梯次利用的价值也将越来越大,会有更多的整车厂和电池厂是来投资介入这一块领域,从而平摊电池全生命的成本。

    (三)回收利用商业化无障碍,专业第三方资源回收利用企业优势明显

    目前动力锂电材料回收有两种主流技术路线,干法冶金和湿法冶金。格林美目前采用湿法冶金技术路线,已实现消费级锂电池的规模化回收利用提取钴和镍等金属,一旦动力电池回收端能上量,实现动力锂电池的回收利用没有太多技术上的障碍。

    干法:以物理上的拆解粉碎为主,剥离外壳后进行焙烧,回收电池其他辅助有价值材料,如铜铝箔等。这种方法工艺较简单,成本低,但回收的产品纯度也低,目前来看,比较适合现阶段磷酸铁锂的回收

    ●  湿法:湿法冶金通过溶解的方法,得到含钴镍等贵金属元素的溶液,再利用液相合成等工艺得到新的三元正极材料,这种方法工艺难度更高,但回收的元素纯度更高。适合更高纯度有价值金属的提取,因此较为适用于三元材料的回收

    在回收利用环节,资源回收利用企业和材料生产企业更具优势。从回收渠道看,废弃电池回收来源主要是汽车维修企业、电池生产企业以及报废汽车拆解企业,电池企业与整车厂一般只针对自己生产的型号建立回收渠道,而专业第三方回收企业在回收渠道的布局更为全面。从技术支撑的角度,材料企业利用本身对材料合成工艺的理解,深挖材料回收处理技术,在金属价格居高不下的情况下,降低材料的原材料成本。

    我们认为,梯次利用商业化探索时间长,且前期报废的电池由于质量相对较差,不具备梯次利用价值,梯次利用领域受益标的主要是电池企业和整车厂,梯次利用的利润弹性对这类公司的总利润来说较小,不具备太多投资意义。动力电池回收建议关注回收利用领域。



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