锂电回收市场爆发在即

废弃材料再利用”是一个伴随着自然资源急剧消耗和废弃材料急剧增加的新命题。锂离子电池(LIB)作为从移动电话到电动汽车(EV)的供能电源，其使用结束之后造成的大量浪费正在以惊人的速度增加，随之而来的锂电回收市场也将迎来爆发式增长……

2009年密集扶持政策打开了我国新能源汽车增长的快车道，2011年行业进入产业化阶段，2014年我国电动车市场更是呈现出井喷态势，产销量均同比大涨三倍以上。近年来更是产销两旺，2017年全年新能源汽车累计生产79.4万辆，销售77.2万辆，比上年同期分别增长53.8%和53.3%，2014-2017产量复合增长率达104%。国家“十三五”规划提出，截止2020年新能源汽车销量将达200万辆；近日中央四部委联合发布电动车免购置税政策延续至2020年，政策的倾斜更加佐证电动车是未来发展主流。预计2018年新能源汽车销量能够突破100万台。国内新能源汽车产销量屡创新高带来动力锂电池行业爆发式增长。

一般而言，当电池容量衰减到初始容量60%-80%左右，便达到设计的有效使用寿命，需进行替换。电动乘用车电池的有效寿命在4-6年左右，而电动商用车由于日行驶里程长、充电频次多，电池有效寿命仅约3年左右。由于新能源汽车企业目前对动力电池的质保服务大多在5-8年，且中国的新能源车开始普遍应用始于2014年，因此预计2018年开始我国新能源汽车动力电池将会进入大规模退役阶段。

2014年动力锂电池产量跟随新能源汽车产销显著拔升，出货量同比增长4倍；2015年动力锂电池产量从2014年的4GWh跃居16GWh，同比增长314%。2016年有产量的新能源汽车搭载电池总量达25GWh，较2015年增长63%，2017年动力电池需求量达36GWh，同比2016年增长了42%。

2014-2015年动力电池市场快速增长预计将带来2018年以后动力锂电回收的高峰。预计2018年新能源车销量将突破100万辆，其中，乘用车+专用车电池需求量预计达40GWh，商用车需求量预计达13GWh。按商用车3年电池寿命和乘用车5年的电池使用寿命，预计2018年动力锂电池回收市场将达11GWh，2020年理论报废量达28GWh。

以磷酸铁锂电池为例，虽然其中不包含钴、镍等高价的稀有金属，但废旧电池中的锂含量达到1.10%，显著高于我国开发利用的锂矿（锂矿山中Li2O平均品位为0.8％～1.4％，对应到锂含量仅0.4%-0.7%）。此外，随着新能源汽车的推广，动力锂电池需求的增长，国内锂需求也随之爆发，碳酸锂的价格从2016年开始飙升。我国虽然锂矿资源丰富，但是因为幅员辽阔以及开采难度等原因导致产出较少，锂资源供给有限，90%以上的需求都依赖进口。

动力电池中主要重金属含量

三元材料一般分为两类：NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝），国内以NCM为主。采用NCM材料的锂离子电池若不进行回收，直接丢弃，则会对环境产生严重的污染。其中Ni和Co元素、电解液中的有机化合物和负极的碳材料均会污染水体和土壤，Ni和Co元素还会对人体产生神经毒性。与此同时，Ni和Co元素都是价值较高的有色金属，由于新能源车的推广需求大增，价格大涨。此外，在供给方面，我国钴矿资源较少，目前探明储量8万吨，仅占世界钴储量的1.12%，且国内钴矿品位低，回收率低，生产成本高，供需缺口导致进口依存度高。

总的来说，废旧锂电池环境危害大，但回收价值高，所含金属元素多为我国较为稀缺、进口依赖较高的金属资源。同时对于企业来说，废旧锂电的回收也蕴含着商机，经过有效的回收处理，能够为电池生产商节约大量的生产成本，具有非常高的经济价值。

废旧锂离子电池中常用组成材料的

主要化学特性和潜在环境污染

对于退役的动力电池，目前主要有两种可行的处理方法：其一是梯次利用，即将退役的动力锂电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值；其二是拆解回收，即将退役电池进行放电和拆解，提炼原材料，从而实现循环利用。目前仅有磷酸铁锂电池可以通过梯次利用发挥剩余价值，三元材料的电池仍以拆解回收为主。

锂电池回收方式及流程

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，但其依然具备在储能系统，尤其是小规模的分散储能系统中继续使用的条件，比如平抑、稳定风能、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率，实施削峰填谷、减轻用电负荷供需矛盾，满足智能电网能量双向互动的要求等。此外，退役动力锂电池还可以用于低速电动交通工具，比如电动自行车、电动摩托车等。

铁塔基站储能电池需求巨大，符合梯次利用电池大规模使用特点，将成为梯次利用电池主要的应用领域。2018年1月4日，中国铁塔公司与长安汽车、比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科、桑顿新能源等16家企业，签订了新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作伙伴协议。中国铁塔公司目前试点范围已扩大到12省市，已建设了3000多个试验站点，涵盖备电、削峰填谷、微电网等各种使用工况。

梯次利用在储能中的应用

通信基站储能电池需求巨大，可吸纳绝大部分的废旧动力锂电池。根据智研咨询的预测，2017年全球移动通信基站投资规模有望达到529亿元，同比增加4.34%；2016年，中国移动、中国电信和中国联通的4G基站建设数分别达30万、29万和21.6万，每年存量电池的更换和新建基站产生的电池需求量庞大。长期来看，梯次利用不仅能够实现退役动力电池的再利用，更有望引导新能源利用模式的发展。

在对废锂离子电池进行了放电、拆解等预处理之后，根据回收过程所采用的的主要关键技术，可以将废锂离子电池的资源化处理过程分为物理法、化学法和生物法三类。

物理法包括火法、机械破碎浮选法、机械研磨法、有机溶剂溶解法及水热溶解沉淀法等。其中火法又称干法，是最常用的物理回收方法，其主要通过高温焚烧分解去除起粘结的有机物，以实现锂电池组成材料间的分离，同时可使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分解，在其以水蒸气形式挥发后，用冷凝方法等将其收集。火法工艺简单，可有效去除电池中的电解液、粘结剂等有机物质，但操作能耗大，而且如果温度过高，铝箔会被氧化成为氧化铝，造成价值降低和收集困难。同时对于高温燃烧产生的废气，也需要研究相应的对策防止其污染环境。

化学法（又称湿法）是在拆解破碎锂离子电池之后，先用氢氧化钠、硫酸、硝酸、双氧水等化学试剂将锂电池正极中的钴、锂、铝等方法来净化、分离、提纯钴、锂等金属元素。由于使用盐酸浸出金属离子时，会在反应中生成有害的氯气，因此目前使用较多的浸出体系是硫酸与双氧水的混合体系。针对酸浸后的浸出液，可采用沉淀法、萃取法、盐析法、电化学法等方式实现金属离子的提纯。

化学法相对比较成熟，回收率高于物理法，但一般得到的是金属氧化物，并不能直接用来作为锂离子电池正极材料，后续利用回收得到的金属氧化物制备正极材料工艺比较复杂，成本较高。

对比两者工艺流程可以发现，物理法能够直接回收正极材料、负极材料电解液、隔膜，只需经过简单处理后即可用于锂电池的再生产，但此法要求至少废锂电池所用的正负极材料、电解液一致。然而现实中动力锂电池正极材料众多，高能量密度的三元材料也可根据自身成分比例不同分为811、522、111等多种型号，因此目前物理法尚未得到商业化推广和使用，行业普遍采用技术相对成熟的化学法。

根据中汽协新能源车产销数据测算三元材料、磷酸铁锂材料电池市场保有量，推算出2018年退役动力锂电池达到11.09GWh，其中三元电池0.16GWh，磷酸铁锂电池10.93GWh，共计11.01万吨，对应65.91亿市场空间。2020年报废4.62GWh三元电池，23GWh磷酸铁锂电池，对应148.2亿市场空间。2023年报废量达84GWh电池，对应74万吨，对应的市场空间为424.81亿。

从需求角度来看，动力锂电池退役回收后带来的梯次利用端储能供应可以被市场完全消化。预测2020年我国新增光伏装机量79.5GW，考虑可再生能源发电配备储能系统占光伏新能源发电装置新增装机量5%-20%，容量功率比为2-4倍，可以推算出2020年新增可再生能源发电配备储能系统需求可达23.85GW。根据CNESA研究部的预测，2025年，我国年度新增的梯次利用潜在规模将会达到33.6GWh。电网对削峰填谷经济性的需求、分布式光伏装机量的爆发式增长、电动汽车储能充电站布局的速度加快等应用场景都助推梯次利用的需求不断攀升。

回收拆解端受益于不断紧俏的原材料供应及飞涨的贵金属价格，资源回收市场需求完全没有天花板。在电池成分没有大进步的情况下，制约价格快速上涨的方法之一是对废旧电池中的贵金属的提取利用水平的提高。2017年以来补贴退坡倒逼新能源车厂压低电芯厂锂电池出厂价，2017年以来锂电池降价的趋势明显。在材料端和需求端的双重压力下，拆解回收的贵金属自然是电芯厂降本增效的出路。