中国退役动力电池循环利用技术与产业发展报告.doc

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1、中国退役动力电池循环利用技术与产业发展报告目前虽然已有商业储能、低速电动车、电网储能等方面的示范工程，但由于废动力电池容量分布不均，外观壳体材质、电池尺寸规格、电池内部结构、材料类型、成组方式等均存在多样化的特点，导致后续再利用技术难度大、成本高。随着新电池性能提升和成本下降，梯次利用市场受到很大影响，梯次利用与新电池成本之差是决定其能否经济可行的关键，合理的回收价格是关键条件。中国退役动力电池循环利用技术与产业发展报告是由中国科学院过程工程研究所、资源强制回收产业技术创新战略联盟共同编写的行业研究型报告，由人民出版社和科学技术文献出版社共同出版发行。作为国内唯一的动力电池循环利用产业白皮书，

2、本书是继2017年中国动力电池回收处理产业现状与发展报告之后，又一本较为详实、全面地对我国退役动力电池循环利用产业进行整体分析的权威性论著，也是在十九大思想的指引下，本着务实的态度，朝着深化体制改革的方向又一次的迈进。本书旨在从动力电池回收利用全产业链角度，分析资源供给、利用技术与装备、过程污染控制、政策法规、产业上下游等多层面的发展现状，最终形成废旧动力电池回收利用产业发展路线图，为新能源汽车产业的可持续发展提供支撑。一、动力电池产业相关资源现状分析新能源汽车产业的快速发展引起了全球对动力电池核心原材料供给安全的高度关注。2016年，欧盟发布了2015-2030年新能源与交通技术领域的材料供

3、应链瓶颈分析报告，指出稀土、石墨、锂、钴、硅、银等具有显著的供应短缺风险，如何应对这些风险已受到欧盟各国重点关注。作为主要的新能源汽车生产国之一，我国从一次矿物处理、初级材料制备、电池材料制备、电解液/隔膜/粘结剂/集流体金属箔等配套材料制备，到电池生产、组装等都形成了具有显著竞争力的产业链和相对完备的工业体系；然而我国锂、钴、镍、锰、铜等一次资源储量低、严重依赖进口，存在巨大的资源短缺风险，不利于产业的可持续发展。基于这一考虑，包括中国五矿集团、华友钴业、天齐锂业等在内的企业都在海外寻求合作，以保障持续的原料供给，随着我国动力电池装机量的持续增长，资源供给在产业链中的作用将进一步凸显。1、动

4、力电池社会保有量随着新能源汽车不断拉动动力电池需求，动力电池等相关产品的技术成熟度及市场格局的日趋稳定。2018年我国动力电池装机量达57.0GWh，其中三元电池累计生产30.74GWh，占总装机量的53.9%；磷酸铁锂电池累计生产21.57GWh，占总产量比38.5%；其他材料电池占比7.6%。2018年装车量前十名的动力电池企业为：宁德时代、比亚迪、合肥国轩、力神、孚能科技、比克、亿纬锂能、北京国能、中航锂电、卡耐新能源。前十家动力电池企业占总装机量的83%。受到新能源补贴政策调整退坡、转向扶优扶强的影响，乘用车从2017年起就逐步转向搭载能量密度更高的三元电池。2018年三元动力电池出货

5、量比例首次超过磷酸铁锂电池，总出货量中约55%为三元动力电池。2、中国动力电池资源供给现状动力电池行业的快速发展引起专家对动力电池核心材料开发过程带来的环境影响和资源安全的关注。在环境影响方面，动力电池作为典型电子废弃物之一，含有许多危险物质，包括重金属（例如镍、钴和铜等）和有机化学品（如电解质中的六氟磷酸锂和粘结剂聚偏氟乙烯），如果处理不当会导致生态环境恶化，危害人体健康。在资源安全方面，动力电池的原料成本占总成本的50-70%。金属和石墨资源的大量消耗给全球供应商带来了巨大压力，特别是动力电池所消耗的锂盐和钴盐在锂、钴的所有应用领域中终端消费量最大。2016年，中国75（全球为46）的锂和

6、76.6(全球为44）的钴用于锂离子电池生产。随着动力电池生产能力持续增长，一次资源快速消耗，但二次资源的回收却未达到相应的水平。以钴为例，2014年到2016年，一次矿石资源产量增加了4.75倍，而回收量仅增加了0.23倍。根据专家测算，为了满足目前中国钴资源的供需平衡，其回收率需要达到90以上。我国钴矿分布较广、储量小、矿石品位低、贫矿和伴生矿多，钴资源对外依赖强。虽然我国锂资源总量丰富，但禀赋不佳，受开发条件及技术限制，国内卤水锂和矿石锂的开发较低，锂资源对外依赖度高。因此，我们应更加关注动力电池相关资源的供给安全和环境可持续性。（动力电池所涉及的一次资源锂、镍、钴、锰和天然石墨资源的世

7、界分布情况可参见中国动力电池回收处理行业2017年白皮书）我们对原材料进行关键评估，确定了动力电池行业中使用的关键原材料，并在动力电池全生命周期中对关键原材料的流量和库存进行动态MFA计算，追踪材料流量和库存随技术升级产生的变化。3、动力电池相关金属行业市场分析受新能源汽车市场的带动，动力电池的出货量快速增长，由此导致正极材料以及电解液出货量迅速增加，进而促进了锂资源需求的增长。因此，各大锂资源公司都规划了中长期的锂资源扩产计划，但由于大部分项目仍在建设中，2018年产能逐步释放，锂的供求格局得到部分改善，碳酸锂价格回归，有效降低动力电池的整体成本。预计到2020年左右诸多锂资源公司新建碳酸锂

8、产能将进入产能集中释放期，锂盐加工产能将超过80万吨。据统计2018年全球碳酸锂新增产能近6.7万吨，主要是盐湖卤水和锂辉石，其中盐湖卤水占40%。2018年我国碳酸锂年产量约11.6万吨，较2017年增长39.7%，其中盐湖卤水来源占比约30%。锂的消费主要在电池领域，主要依赖于新能源汽车和储能领域，其他领域消费增长缓慢。2018年全球钴供给增量主要来自于刚果铜钴伴生矿，其他镍钴伴生矿区产出较为稳定。钴原料主要来自于刚果，最大的钴生产商嘉能可2018年钴产量为4.2万吨，同比增长54，预计2019年钴产量继续增加至5.7万吨(上下浮动5千吨)；同时，国内华友钴业、寒锐钴业、盛屯矿业以及金川国

9、际等矿企也在持续加码钴矿开采，洛阳钼业预计2018年实现钴金属产量1.87万吨，同比增长14%等；以Sherrit、Vale为代表的镍钴伴生矿巨头产出较为稳定，甚至因为原料品位问题导致出现一定程度的下滑。如表1.6所示，整体来看，2018年钴产量增速大于需求增速，导致全球钴原料供过于求，供应量增加约1万吨左右。2018年，中国锰矿供应量继续上升，预计2018年国内锰矿供应较2017年增长15%（实物吨）。虽然国产锰矿在环保压力之下产量继续收缩，但进口锰矿却在国内冶炼厂强烈需求的刺激下不断涌入，仅2018年1-10月的进口量就已经达到2208万吨，远远超过了2017年全年的2126万吨。因此20

10、18年，中国锰矿供应量整体有明显上涨。2018年中国高纯硫酸锰产量为9.3万吨，较2017年增长25.7%，这主要是由于国内镍钴锰三元正极材料行业的蓬勃发展，来自下游三元前驱体的订单增多，刺激了高纯硫酸锰生产企业增加开工负荷以及投产新的产线。一些下游厂家也建立了自给自足的加工回收产线，对高纯硫酸锰的供应也起到了一定的补充。4、动力电池回收处理行业问题分析（1）退役动力电池综合利用的技术装备亟需绿色化、智能化升级目前退役动力电池综合利用过程，特别是再生利用过程仍存在物料分选效率低、二次污染重、装备自动化水平差等问题；资源循环过程流程长、仍普遍依赖传统的选矿与冶金原理，亟需从动力电池废料特征入手，

11、推进建立新型共性理论，全面提升其综合利用绿色化与智能化水平。（2）动力电池回收利用体系与回收市场有待完善由于当前动力蓄电池退役量仍然较少，缺乏规模效益，回收总体成本较高。尤其是针对退役量居多的磷酸铁锂离子电池尚缺乏经济可行、污染全过程控制的再生利用技术。另一方面，我国对动力蓄电池回收利用企业尚没有严格的准入条件，不利于规范市场行为。在退役动力蓄电池梯次利用方面，动力蓄电池性能衰减机理、健康状态评价以及一致性检测等技术水平有待进一步提高，梯次利用产品向低速动力、UPS电源及充电宝等方向扩散，产品性能、安全等缺乏保障，增加了管理难度。再生利用方面，退役动力蓄电池包拆解仍大多采取人工手动作业，效率偏

12、低，需智能化升级；再生利用侧重于三元材料中钴、镍的回收，锂回收率偏低。（3）行业亟需完善环境污染防治相关标准体系动力蓄电池生产企业、新能源汽车生产企业与退役动力电池综合利用企业等仍需进一步完善相关标准体系，从全产业链角度推动管理、技术、环保、市场等综合水平。尤其是污染防治方面，虽然我国对相关行业的排污许可已经陆续出台相关要求，但在退役动力电池回收方面尚缺乏完整的标准体系或技术规范体系。二、废旧动力电池回收技术进展1、废动力电池资源化利用全产业链技术体系废动力电池资源化利用全产业链涵盖动力电池减量化设计与制造、动力电池拆卸、动力电池收集与储运、动力电池拆解、梯次利用与再生利用、环境保护、绿色评价

13、等几大环节。废动力电池资源化利用产业链涉及到的企业可大致分为生产企业、回收企业、梯次利用企业、再生企业，目前尚无企业涵盖从回收到梯次利用、资源再生整个产业链。全产业链按照内容主要分为五个环节：动力电池废弃物源头减量化技术体系、废动力电池梯次利用技术体系、废动力电池再生利用技术体系、产品再制造体系以及废动力电池资源化综合利用全产业链绿色评价技术体系。按照动力电池全生命周期管理，废动力电池资源化综合利用全产业链技术体系包含五个方面的内容，而目前我国只关注了废动力电池梯次利用技术体系、再生利用技术体系和产品再制造体系这三个方面，而动力电池废弃物源头减量化技术体系和建立在全生命周期基础上的绿色评价技术

14、还有待突破。目前，我国亟需开发基于废动力电池处理技术和再生产品的覆盖动力电池全生命周期的废动力电池源头减量化技术体系和绿色评价技术体系，以完善废动力电池资源化综合利用全产业链技术体系。2、梯次利用动力电池报废后，需要对其安全性、残余寿命等相关参数进行科学合理的评估，才能进行梯次利用。梯次利用主要潜在市场有12V/24V汽车起动电池、UPS不间断电源、ESS储能系统、Power Bank移动电源、36V/48V电动摩托/自行车电池等。目前虽然已有商业储能、低速电动车、电网储能等方面的示范工程，但由于废动力电池容量分布不均，外观壳体材质、电池尺寸规格、电池内部结构、材料类型、成组方式等均存在多样化

15、的特点，导致后续再利用技术难度大、成本高。随着新电池性能提升和成本下降，梯次利用市场受到很大影响，梯次利用与新电池成本之差是决定其能否经济可行的关键，合理的回收价格是关键条件。退役动力电池梯次利用流程3、环境风险和污染防治废动力电池回收处理过程贯穿着一系列环境风险，具体包括：（1）回收贮存过程安全风险构成潜在环境风险，（2）拆解及再组装过程安全风险构成潜在环境风险，（3）梯级利用过程安全风险构成潜在环境风险，（4）预处理及金属再生过程的污染物排放风险。前3个方面的潜在环境风险是相似的，废动力电池回收、贮存、拆解、再组装以及梯级利用过程存在安全风险，一旦该环节发生电解液泄露、爆炸或者是火灾，都可

16、能产生污染物，存在安全风险转化为环境风险隐患。废动力电池的预处理及其资源再生过程会产生相应的粉尘、废气、废液、废渣、噪声，与其它废物资源化过程相似，在废动力电池回收处理过程的再生资源或制品环节同样会产生污染物，这既包括电解液等动力电池本身所含有的有机物向环境排放，也有大量的预处理或金属再生过程产生的污染物，即二次污染。废动力电池回收处理过程环境风险管理必须从其自身组成物质的环境风险和二次污染环境风险两个方面来考虑。三、废旧动力电池回收产业特征分析中国废旧动力电池回收产业已经初具规模，目前产业链呈现多元化发展趋势。在生产者责任延伸制度的引导下，新能源汽车生产企业、动力电池生产企业、梯次利用企业、再生利用企业、报废汽车企业以及原材料生产企业等都在退役电池回收各环节起到了重要作用。车企或电池企业通过投资等方式间接介入（如北汽）或通过开发/优化技术直接介入动力电池回收（如比亚迪/宁德时代）；原材料生产企业一般通过技术开发/优化直