动力电池报废量急剧增长,退役电池该何去何从?

近年来,在国家相关政策下，大量新能源汽车投入市场的同时,动力电池报废量也将急剧增长,从而引发新的行业思考——退役电池该何去何从?

我国新能源汽车市场从2012年开始迅猛增长,到2016年年产量已经突破50万辆,预计2017年销量将突破70万辆。根据新能源汽车动力电池5-8年的报废年限,业内研究机构预测,到2020年报废量将达到24.8万吨,而2016年实际拆解回收不足1万吨。从经济角度出发,废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属所创造的回收市场规模在2018年将超过53亿元,2020年将超过100亿元,2023年废旧动力锂电池市场将达250亿元。

由于动力电池中正极材料、电解质处理不当会对环境造成巨大污染,同时,我国又必须通过回收利用来缓解对钴等稀缺金属的严重对外依赖。所以,动力电池回收将成为我国新能源汽车发展的关键。为迎接即将来临的电池“报废潮”,先进储能材料国家工程研究中心(以下简称:国家工程中心)从2013年到2017年,利用自建的回收试验平台,采用湿法冶金和火法冶金两种方案,通过多批次中试试验,取得了产业化所需要数据,并进行了技术经济分析,得出这两种工艺均可应用于回收产业化的结论。

国家工程中心经国家发改委批准,由科力远联合中南大学、金川集团、湖南瑞翔新材料等单位共同筹建,研究团队由钟发平博士领衔,汇集中国科学院院士2人,中国工程院院士3人,长江学者特聘教授2人,国家级突出贡献专家近20人,是我国在先进储能技术及关键储能材料领域唯一的国家级工程中心。

湿法冶金方案通过拆解、浸出—萃取等工艺流程使废旧电池“物尽其用”。

国家工程中心从电池拆解设备入手,集中多方优势开发了高效安全的全自动电池拆解设备(电池脱壳机、破碎机、分选机),申请拆解设备发明专利4件,并参与起草有色行标《废旧电池破碎分选回收技术规范》。

经拆解设备处理,圆形电池可拆解为钢壳、铁材料、活性物质粉、镍材料、隔膜五类材料,方形电池经可拆解为铁材料、活性物质粉、镍材料、隔膜、塑料外壳五类材料。其中钢壳、铁材料可直接外售,活性物质粉、镍材料等为浸出-萃取的原材料。在效率上,拆解设备产能为300kg/h,拆解过程中,镍、钴、稀土的综合回收率超过了99.7%,并极大地节约了回收成本。

在浸出-萃取技术上,国家工程中心已建成浸出-萃取中试线,并在工艺上已申请湿法工艺发明专利6件。经拆解获得的镍材料、活性物质粉及隔膜(塑料)等电芯材料,在通过浸出-萃取线工艺后,镍、钴、稀土得到进一步的回收利用。

回收品质值得信赖,经过中试线多次50Kg/批的中试规模验证,湿法回收制备的硫酸镍满足国标GBT/26524-2011-II类产品要求及国内标杆企业要求;氯化钴符合国标GB/T26525-2011一等品要求;稀土盐满足包钢稀土企业标准,均可直接外售。

火法冶金方案是对湿法冶金方案的有利补充。

国家工程中心通过对预处理方式、电池低冰镍配比、熔炼温度、保温时间等条件摸索,确定了挤压破壳-造锍熔炼的火法冶金工艺方案,完成镍、钴金属的综合回收率大于97%,并申请了4件火法工艺发明专利。经过金川镍钴研究院80KVA电弧炉的验证,低镍硫和废旧镍氢电池经处理后产生的新低镍锍,可作为造锍吹炼原料,吹炼产生高钴镍锍,经过湿法冶金可处理成镍产品和钴产品。

造锍吹炼

电池报废量的急剧上升并不是“末日”,反而更像是一种契机。动力电池回收产业作为新能源市场的一块“香饽饽”,势必引起新的市场竞争。国家工程中心将继续以技术突破为核心,不断完善动力电池回收体系,让退役电池“有家可回”,在抢占电池回收领域“制高点”的同时,更为中国环保事业做出应有的贡献。

）需求旺季叠加供给不足，电池级碳酸锂价格稳步上涨至17.1万元/吨：下半年，无论3C锂电还是动力锂电都从9月份开始进入消费旺季，10月份新能源乘用车销量更是环比增长0.7万台至6.5万，同比增长102%，在新能源汽车积分政策拉动和产销旺季的驱动下碳酸锂需求强劲复苏；同时，国内叠加环保督查等因素，锂盐生产供给受到冲击，而海外7月碳酸锂净进口量还环比下滑34.7%至1850.4万吨，特别是对智利环比下滑33.5%至1215.2万吨，同比下滑10.%，对阿根廷环比下滑65.9%至293万吨，降幅最为明显；当前市场库存告急，生产企业均无现货出售，订单多排到12月份，在供给趋紧、需求趋旺双轮驱动下，电池级碳酸锂价格持续上涨至17.1万元/吨一线，且仍保持较大上涨动力。

2)萤石粉涨价推升成本中枢，氢氟酸装置停车导致供需失衡，国内无水氢氟酸市场10月均价创年内新高：在原料端萤石受货紧支撑价格不断上调，无水氢氟酸成本中枢上移；同时，受十九大及环保因素影响，江西及山东等地生产企业氢氟酸装置停车现象较多，造成市场货源紧张，国内无水氢氟酸市场均价已创今年新高至13000元/吨附近。

长期来看，六氟磷酸锂下游市场空间增速空前，2018年需求量或达到3.4-3.8万吨之间。我们预计，2018年全球锂电池总产量或将达到182.3GW，按照每1KWh锂电池，需要消耗1.5Kg电解液进行测算，则需要27.4万吨电解液。 每吨电解液约消耗0.14吨锂盐(假设全部采用六氟磷酸锂，目前六氟磷酸与电解液1:7比例关系)，则对应3.8万吨六氟磷酸锂需求量。2018年全球六氟磷酸锂需求量达到3.4万吨较为相近。

2018年，供给新增产能释放空间有限，有效产量或为3.36-3.78万吨之间，全球六氟磷酸锂供需或达到均衡状态。2016年底，全球六氟磷酸锂产能仅达到1.8万吨左右，而新增产能主要集中在2017年集中释放，即使2017年全部规划产能均能够实现达产，全球六氟磷酸锂产能或将扩张至3.94万吨/年;预计到2018年，全球六氟磷酸锂产能或将达到4.2万吨左右，按照全行业80-90%产能利用率进行测算，有效产量也仅为3.36-3.78万吨之间，与需求基本保持供需均衡格局。因此，长期来看，未来六氟磷酸锂的供需均衡状态或对价格形成长期支撑。

2017年为六氟磷酸锂产能集中投放之年，未来有效产量或控制在3.36-3.78万吨之间。

与此同时，电解液成本中原材料六氟磷酸锂占50%，电解液价格随六氟磷酸锂价格同步下滑。目前电解液生产成本中原材料由锂盐(主要是六氟磷酸锂)、溶剂和添加剂等组成，其中六氟磷酸锂占电解液总成本比例高达50%左右，两者具有同涨齐跌的属性。因此，电解液在原材料价格大幅下滑引导成本下降的同时，自身价格也出现大幅回落，2017年第二季度电解液均价下滑至5.5万元/吨附近。

目前，部分电解液价格最低已下滑至4.1万元/吨附近，濒临六氟磷酸锂外购电解液企业生产成本线，价格或将止跌企稳。但更重要是的是，截止到10月底，据中国化学与物理电源行业协会数据，电解液报价已下滑至4.1-5.6万元/吨附近;在此背景下，具备六氟磷酸锂自备的企业将具有较大成本优势。按照15万元/吨的六氟磷酸锂外售价(含税)为基准，若电解液价格从4.1-5万元/吨间波动，我们预计，六氟磷酸锂自备的电解液企业产品毛利率位于27.8%-40.8%之间，而外购六氟磷酸锂为原料的电解液企业产品毛利率或在11.2%-27.2%之间。因此，从企业盈利的角度考虑，电解液价格也或止跌企稳。