寒暖流夹击,动力电池如何跑好生命周期“最后一公里”?
为了享受汽车以旧换新补贴,上海车主刘先生在数月前刚刚报废了一辆新能源汽车,不过让他犯难的是,正规报废企业为其开出的价格太低,“整车加电池就几千块,几乎等于卖废品。”最终,通过4S店销售人员介绍的渠道,刘先生的动力电池售出了两万多元的高价。
对此,刘先生也表达了自己的疑惑,这是个什么渠道,为何报废企业给出的价格和所谓的“渠道”差价这么大,自己车上那块动力电池究竟去了哪里?
2024年3月14日,工人对新能源动力电池进行静态测试。
与刘先生一样,对于不少新能源汽车车主来说,动力电池为何要回收、如何回收、又该让谁来回收,都是他们的困惑。
其实在车主们困惑的背后,有着一个潜力巨大的产业——动力电池回收与综合利用。
新能源汽车的动力电池被誉为“车轮上的矿山”。随着我国新能源汽车渗透率的不断提升,动力电池装车量也水涨船高。2023年,我国锂电池总产量同比增长25%,产能占据全球的75%。中国汽车动力电池产业创新联盟发布的最新数据显示,今年1-7月,我国动力电池装车量高达244.9GWh, 同比增长32.8%。
与之伴生的,是数量庞大的退役动力电池。新能源汽车的动力电池使用期限往往为5-8年,当电池容量衰减至额定容量的80%以下一般便不再适用于电动汽车。若对废旧动力电池弃之不管,不仅会造成严重资源浪费,更将带来后果沉重的环境问题。如何高效回收利用这些废旧动力电池,已经迫在眉睫。
多家机构的数据均显示,到2030年,随着大量的汽车动力电池进入回收利用环节,中国锂离子电池回收量将达到数百万吨,其市场规模将突破千亿元。
在国家“双碳”目标等的推动下,动力电池回收利用已经成为新的产业风口。然而硬币的另一边则是资源价格波动、回收渠道不完善、产能暂时过剩等问题,让产业中的参与者们备受“寒暖流夹击”。
面对千亿元级的潜在市场,如何高效地让动力电池走完生命周期的“最后一公里”?这条新兴的产业链上有哪些“堵点”?这些“堵点”又该如何打通?
动力电池回收是“必选项”
业内公认,我国即将迎来新能源汽车动力电池退役高峰。
中国新能源汽车动力电池回收利用产业协同发展联盟(CABRCA)预计,2024年我国动力电池退役量将达到20.2GWh,同比增长48.53%,退役新能源汽车40.29万辆,同比增长46.56%;2030年退役电池和新能源汽车分别达到148.7GWh和298.91万辆,2025至2030年退役电池和退役新能源汽车年均复合增速分别达到37.64%和38.11%。
动力电池的容量会随着使用次数的增加而逐渐降低。当电量衰减至80%以下时,电池便无法继续满足新能源汽车的动力需求,不得不面临淘汰。这些退役的动力电池需要通过回收处理,进入动力电池回收行业的范畴。
无论从经济角度出发,还是从环境和碳排放角度来看,动力电池回收利用都绝不是可选项,而是必选项。
一方面,动力电池若不进行妥善处理将带来严重的环境风险。动力电池中含有多种重金属元素,同时电解液本身或其转化产物中含有有害物质。据光明网报道,一块重20克的智能手机锂电池可能会使1平方公里的土地遭受50年的污染,而新能源汽车的动力电池重量往往可达到半吨左右,其污染量可想而知。
能源基金会交通项目高级项目主管陈健华指出,相较于原生资源,再生资源并没有矿产采集、矿石加工等高耗能环节,能耗和碳排放相对要少,有利于优化整个动力电池产业的碳足迹。
另一方面,动力电池其实是“车轮上的矿山”。 其中潜在价值最高的金属包括钴、锂、镍等,不同类型动力电池金属含量各不相同。回收材料再利用,不仅能够大幅降低电池生产成本,利好消费者,更事关我国资源安全,有助于弥补我国锂钴镍等关键矿产资源的不足。
但动力电池的高价值及其化学成分的复杂性,决定了其回收利用过程不会像普通材料那么简单。
动力电池回收行业从业人士李丹(化名)向澎湃新闻记者介绍,一般来说,退役动力电池回收后有两个主要去向,一是梯次利用,二是资源再生利用。
若电池容量处于60%—80%之间,就要对电池进行“保护性拆解”,拆解后的电池可以用于电动叉车、两轮电动车、大型储能电站等;电池容量处于20%—60%之间,可以用于小型储能电站、通信基站、太阳能储能系统,这就是梯次利用。
当电池容量低于20%,就要将其报废并打成“黑粉”。黑粉也就是锂、镍、钴、锰等金属化合物的混合物,把其中的锂、镍、钴、锰提取出来后,可再次用于制造锂电池,即资源再生利用。
格林美股份有限公司董事长、国家能源金属资源与新材料重点实验室学术委员会主任许开华预计,到2040年,再生材料在中国新能源汽车锂电池的供应来源中占比将超过50%,成为主要供应来源,而原矿则将退居补充来源。
产业格局“小散乱”,正规企业“吃不饱”
产业链上,“废弃-回收-再生产-再利用”的循环经济合作模式目前已经基本形成。
例如奔驰于去年宣布与宁德时代、邦普与格林美达成合作,开展动力电池闭环回收项目,车企将车辆上退役的动力电池交由电池回收企业进行处置,回收的镍、钴、锰、锂等关键原材料被重新用于新车上动力电池;再如今年7月,广汽集团、格林美合作的3.8亿元锂电池回收项目环评获受理,该项目建成后,动力锂电池废料年回收处理能力将达4.87万吨。
2024年11月22日,湖北襄阳,工人在湖北景锂环保科技有限公司废旧锂电池回收及再生利用项目拆解线上忙碌。
再从技术上看,回收技术也在持续进步。
在电池拆解方面,带电破碎、视觉识别、人工智能拆解、柔性精细拆解等先进技术不断涌现;在破碎分选方面,带电破碎、多级控氧热解正加速研发;在再生利用方面,全组份回收和短程再生技术取得新进展,关键金属镍钴锂的回收率实现了显著提升,技术路线逐步向绿色化、清洁化发展。
不过需要指出的是,“小、散、乱”的产业格局尚未改变。
非规范企业尤其是小作坊,在处理废旧动力电池的过程中存在的最大风险是安全和环境污染。
一方面,在退役动力电池处理过程中,容易起火爆炸;另一方面,梯次利用的产品,也存在品质安全隐患。比如说,有的退役动力电池流入小作坊后,被制成小型充电宝,甚至简单加工冒充新电池,甚至有的小作坊用十分粗糙的方式提取贵金属,更是会带来安全和环境污染的双重隐患。
此外,小作坊式回收带来了严重环境污染问题。在土壤方面,电池内的重金属与电解液泄漏,致使土壤肥力下降、性质改变,重金属长期积累还会通过食物链威胁人体健康。水体也未能幸免,小作坊不当操作使重金属离子溶出、有机污染物排放,毒害水生生物,污染的水对人体器官损害极大。同时,拆解产生的粉尘和废气、熔炼废气及挥发性有机物排放至大气中,损害人体呼吸和心血管系统。
目前,我国电动汽车销售后的所有权归消费者所有,且没有政策法规要求对新能源汽车动力电池进行强制回收。因此,把计划报废的车辆连同电池交给“黄牛”等中间商代办报废手续,是不少车主的优先选择。
而中间商最终则会将回收价值最高的动力电池优先拆出来并转卖给出价更高的小作坊,这就导致正规回收企业没有电池可收。
在央视新闻的一档调查节目中,有汽车报废回收企业负责人透露,每年回收到工厂的新能源汽车中,仅少部分车身上还装有动力电池。也就是说,大部分报废汽车在进入正规报废回收企业前,都已经被拆掉了电池。
国务院发展研究中心发布的一份《调查研究报告》显示,截至2023年,中国新能源车动力电池规范化回收率不足25%。有白名单企业直呼,“超七成废旧电池都落入了二手商贩和小作坊手中”。
为何小作坊能拿到原材料,而资质正规、技术更好的大企业却更难?
这就要提到目前的交易方式——企业竞价机制。李丹说,通俗来说,竞价机制就是拍卖,就是谁出价高,中间商就把电池卖给谁。由于正规企业在技术、产线、环保等方面成本远远高于“小作坊”,在竞价时自然也就失去了优势。
此外,在现行政策下,尽管车企被赋予了回收主体责任,但这一责任并不具有强制性。4S店是车主与车企最直接的连接窗口,然而有车主反映,在向4S提出动力电池回收的需求后,4S店反而介绍车主将动力电池出售给“黄牛”。
江西格润新材料有限公司是一家从事新能源汽车废旧锂电池回收的企业。作为一名从业者,该公司总经理张科在接受澎湃新闻记者采访时指出,目前国内把锂电池列为固体废弃物进行处置,固体废弃物的处置管理门槛较低,目前锂电回收处置有两个主要的技术壁垒,一个是废旧锂电池带电电芯的安全处置,另一个是电解液的回收环保处置,其中一个涉及安全,一个涉及环保。
他提到,正规的回收企业需要大量的技术投入和复杂的成套设备对带电电芯进行物理破碎放电并回收其破裂过程中产生的电解液和其它有害物质。但作坊式的加工厂一般的运营模式是购买便宜简单的设备甚至二手设备通过环评后获取资质,在加工过程中并不使用设备而采取地下人工拆解,导致大量有害物质无组织排放,同时成本很低具有竞争优势。以上现象导致劣币驱逐良币,正规回收企业正规处置核心竞争力丧失。
产能“抢跑”加剧供需错配
在原材料供给不足的同时,逐渐凸显的行业产能过剩,也进一步加剧了正规企业的困境。
为引导产业发展,工信部从2018年到2024年已先后发布5批次共计156家符合《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,也就是业内常说的废旧动力电池综合利用“白名单”企业。
废旧电池的循环利用,被视为锂电原料产业链投资的最后一片热土。为了在这条赛道上抢跑,产业资本近年来持续涌入电池回收利用行业,建成产能超出了资源供给量,造成了行业供需结构的失衡。
2020年8月10日,工人在车间里对废旧锂离子电池进行拆解回收利工作。
数据显示,截至2023年末,156家白名单企业的产能已经超过300万吨,而2023年实际回收量为62.3万吨。产能远远超过了需求,已经出现了明显的产能错配。
新建设项目仍在不断增加。根据上海钢联的数据追踪,目前仍有130个动力电池回收项目正在建设中,如果供需持续失衡,将会进一步加大锂电原料产业链企业的经营难度。
中银证券发布的研报显示,2021年起,动力电池回收良好的市场前景吸引了一大批企业入局,2021年中国动力电池回收企业首次突破两万家,达到2.02万家,同比增长了192.3%,2022年延续高速增长态势,进一步增长至3.82万家,同比增长89.5%。
2023年全国两会期间,全国政协委员、宁德时代新能源科技股份有限公司董事长曾毓群就曾表示,大量高质量的回收产能其实是处于闲置状态。
回收产能“抢跑”,导致退役电池资源紧缺,进而导致回收端原料价格相对产品价格居高不下。
与此同时,原材料价格波动,也在搅动着供需平衡。
电池级碳酸锂从2021年60万元每吨的高位跌至今年低于10万元每吨,企业回收价格与售价倒挂,这直接影响到回收利用企业的盈利能力。一方面,价格下降会让回收企业 “吃不饱”。回收企业运营成本相对固定,价格降低压缩了利润空间,在相同回收量下收入锐减,可支配资金减少,致使其在收购废旧电池时更为保守,收购量降低。而且,价格下降会使废旧电池持有者产生观望心理,期望价格回升,从而不愿出售,进一步减少回收企业的原料供应。另一方面,这也加剧了产能过剩问题。企业此前依据市场预期和产业规划布局的产能,因回收量减少而大量闲置,设备利用率低下。同时,价格下降与产能过剩形成恶性循环,新投资变得谨慎,过剩产能短期内无法有效调整,使得行业资源配置更不合理,阻碍了行业的健康发展。
值得一提的是,相较三元电池,磷酸铁锂电池的回收逐渐开始进入不能盈利的区间。三元锂电池和磷酸铁锂电池成分与成本均有不同。三元锂电池正极材料是镍、钴、锰或镍、钴、铝三种金属元素组成的复合氧化物,而磷酸铁锂电池正极材料是磷酸铁锂。在成本方面,三元锂电池因含价格较高的镍、钴等金属(特别是钴),成本偏高,磷酸铁锂电池则因正极材料来源广,成本相对较低。
从企业侧来看,以格林美、天奇股份、光华科技等动力电池回收头部上市公司为例,在锂价持续走低的2023年营业利润均呈现负增长,电池回收处理相关板块的营收占比均小幅降低。
“电池级碳酸锂的市场价低于8万元每吨时,基本上企业就难以在磷酸铁锂电池的回收上赚到钱了,未来,甚至很可能会出现付费回收的情况。敲定责任主体、强制回收已经越来越有必要了。”某电池回收企业相关负责人向澎湃新闻记者表示。
值得一提的是,产能过剩已经引起政策层面的注意。5月8日,工信部发布《锂电池行业规范条件(2024年本)》(征求意见稿),提出要引导锂电池企业减少单纯扩大产能的制造项目。
专家建议畅通回收渠道
中汽数据清洁能源研究部资源建设室主任禹如杰在接受澎湃新闻记者采访时表示,从长期来看,动力电池回收利用工作仍是一项复杂的系统工程,涉及主体众多、流程复杂,情况多样,相关工作的顺利开展不仅需要政府引导和推动,更需要产业链相关各方通力合作,共同下好动力电池回收利用这一盘“大棋”。
禹如杰建议,“希望国家、地方政府出台一些促进动力电池回收行业发展的激励政策,推动产业链上下游企业合作布局、优化回收利用网络;各联盟、协会等发挥桥梁纽带作用,充分聚合各方资源和力量,推动产业链上下游形成交流通畅、资源共享、持续创新的发展机制;也希望加大宣传,提升公众对动力电池回收利用的认知度,营造良好的产业发展氛围。”
落实到整个产业链方面,陈健华指出,畅通回收渠道是重中之重。
就国内回收渠道而言,他表示,一方面,在回收利用机制上,可以探索鼓励下游市场使用再生资源的机制,比如对动力电池中再生资源比例作出要求,从需求端反过来推动供给端。
另一方面,陈健华认为,在畅通回收渠道上,应当让政府和市场这两个手段更好地进行配合,仍有不少的规范和机制值得探讨。例如,很多汽车拆解企业通过和某个城市签约,成为该城市报废公交车的指定拆解企业,很好地提升了回收渠道的稳定性,把原本分散的需求集中起来;再如不少电池生产企业和车企,都与下游的综合利用企业达成了合作,对生产过程中的次品直接进行回收再利用,那么这些企业的产品进入报废时,也更容易进入相应的综合利用企业。
全球新能源汽车发展速度都很快,国际市场上的再生资源同样不容忽视。“若这一渠道能畅通,不但对于中国动力电池行业降碳和全球动力电池资源循环有重要意义,也可以在很大程度上支持综合利用企业的可持续发展。”陈健华表示。
针对如何畅通回收渠道,重要举措是完善动力电池溯源管理制度。陈健华表示,回收环节是衔接上游生产制造、使用和下游综合利用的中间的环节,当消费者把车辆报废之后,首先面临的就是回收环节。要加强回收环节的规范化和可追溯,动力电池溯源管理机制是一个有效抓手。
“电池护照”就是溯源管理的一种方式。据悉,欧盟电池法规定,自2027年起,欧洲市场中的动力电池须持有符合要求的“电池护照”,记录电池的制造商、材料成分、碳足迹、供应链等信息,有利于落实生产者责任延伸制,明晰产业链各环节主体的权责和利益分配。
业内人士呼吁建立严格准入门槛
记者在采访过程中发现,行业准入门槛的提高也是许多行业从业者关注的焦点。
作为资深从业者的李丹表示,“充分的市场竞争是必需的,但动力电池回收行业几乎每个环节都涉及环保和安全问题。电池拆解操作不当,不仅污染环境,更会危及工人的生命安全。从企业的角度说,我们希望有关部门能够提高准入门槛、采用‘牌照制’严格管理回收企业,同时,在回收途径、回收技术等方面出台强制政策。”
同为业内人士的张科指出,目前行业最需要解决的除了小作坊式回收处置外,更普遍的是通过了环评验收具有回收处置资质,但在私底下采取非环保的人工暴力拆解并形成环保污染和燃爆事故。
“解决问题的关键还是在于事前的准入门槛,对于前期和新投资进入的设备要求和环保标准进行埸高的要求,对于过程中实施更严格的监控,对于批准后没有实际回收和生产量的进行淘汰。”张科表示。
针对政策措施,张科表示,建议对锂电处置的管理标准进行升级,因为其在运输和回收处置过程中存在易燃易爆而且污染严重的问题,不适合完全类似于废金属废塑料等固体废弃物进行管理。
张科强调,行业要实现健康发展,就需要提升锂电处置的设备标准、工艺流程和排放要求,明确国家标准设置准入门槛。
针对行业准入,陈健华也指出,给予合规企业的政策倾斜和针对不合规企业的严格监管惩罚都不可或缺,要让不合规企业付出违规违法成本,才能更好地保障合规企业的权益,进而推动整个行业的良性发展,避免“劣币驱逐良币”。
行业密集迎接政策暖流,有望步入良性发展轨道
在政策层面,国家密集出台相关政策,动力电池回收产业正在逐步规范化发展。
今年2月,《国务院办公厅关于加快构建废弃物循环利用体系的意见》发布。其中明确提出,要加强废旧动力电池循环利用;组织开展生产者回收目标责任制行动;建立健全动力电池生态设计、碳足迹核算等标准体系,积极参与制定动力电池循环利用国际标准,推动标准规范国际合作互认;研究制定废旧动力电池回收拆解企业技术规范。
今年3月,国务院发布《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,提出要及时完善退役动力电池、再生材料等进口标准和政策。
今年8月,工信部就修订形成的《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件(2024年本)》(以下简称《规范条件》)向社会公开征求意见,这也标志着被叫停近半年的动力电池回收“白名单”企业申报迎来重启。
业内人士指出,与5年前的第一版相比,新规更加严格,对相关企业的场地选址、综合利用能力、产品质量、安全生产、环保要求、技术规模等提出详细要求。
技术方面,《规范条件》首次提出,企业每年用于研发及工艺改进的费用不低于废旧动力电池综合利用业务收入的3%。对于再生利用企业,新增对铜、铝等金属的回收要求,这两项都是生产新能源汽车的必备原材料,回收率要求不低于98%。对于动力电池中的贵金属“锂”,5年前的规范要求回收率不低于85%,新规要求不低于90%。
此外,《规范条件》还要求开展新能源汽车动力电池综合利用的企业应按照新能源汽车动力电池溯源管理有关要求建立溯源系统,具备信息化溯源能力并开展溯源工作,将溯源信息及时准确地上传至新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台。
从政策导向上看,我国正在大力推行以生产者为回收网络主体的商业模式,要求汽车生产企业承担动力电池回收的主体责任,引导汽车生产、动力电池生产、综合利用等企业加强合作,建立有效的市场化机制。
业内人士指出,政策正在引导行业避免盲目投建,并增加白名单资质企业的含金量。随着政策法规的逐步完善以及市场优胜劣汰,动力电池产业将走向动态的供需平衡,回收企业的盈利状况也将迎来转机。