即将爆发的行业——动力锂电池回收行业全面分析

即将爆发的行业——动力锂电池回收行业全面分析

导言

自2009年开始,国家就出台了一系列的政策力推新能源汽车的发展,并在后续的政策中继续加码,使得新能源汽车在国内迅速发展起来。

2009年国务院出台《汽车产业调整和振兴规划》,明确指出将实施新能源汽车战略,并在财政安排补贴资金,支持新能源汽车在大中城市示范推广。2009-2015年间,国务院和四部委从产业发展、行业管理、财税支持、配套设施等各个方面推出了相关的政策性的规划,逐步形成了完善的新能源汽车的政策体系。

特别是2014年开始,相关部委开始从新能源汽车推广实施涉及的各个方面推出了一系列执行细则政策,包括税费减免、公交运营补贴、公务车采购、配电网建设改造等具体的支持政策,这一系列的政策落地促使新能源汽车市场在2015年后的销量开始激增。

2009-2018年新能源汽车销售及增长率

从2009年起步,到2018年突破100万辆,新能源汽车保持着年均超过50%的增速。特别是在支持细则落地后的2014年-2017年,新能源汽车的产量复合增长率达104%。根据国家“十三五”的规划,2020年中国新能源汽车销量将达200万辆,也就是说,未来新能源汽车的销售有望在政策的扶持下继续高速增长。但是伴随着新能源汽车销量的急剧上升,我们也面临这一个问题,那就是新能源汽车的动力锂电池回收的问题。

动力锂电池在电池容量衰减到初始容量的60%-80%左右,便达到设计的有效使用寿命,需进行替换。目前动力电池失效的国家标准是额定容量衰减至初始值的80%。换句话说,新能源汽车的动力锂电池的有效寿命在3-5年左右。那自2009年至今,新能源汽车的累计销量已经超过300万量了。随着使用寿命的到来,报废的动力电池数量也将逐步涌入市场,如何处理对环境有害同时具有较高资源回收价值的动力锂电池,是摆在新能源汽车行业面前的一个难题,也是动力锂电池回收行业的一个发展契机。

下面我将从动力锂电池回收的政策环境、市场规模和投资机会三个方面探讨一下动力锂电池回收行业的发展现状和发展机会。

动力锂电池回收政策密集发布

2018年1月,工业和信息化部、科技部、环境保护部、交通运输部、商务部、质检总局、能源局7个部委联合发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,明确了生产者责任延伸、产品全生命周期管理原则等基础制度,同时要求重点开展锂电池回收利用体系,实施溯源管理,建立完善行业标准体系等工作,从顶层设计全面推动锂电池回收的工作开展。

《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》重点解读

2018年3月,7部委再次联合发布的了《关于组织开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,试点工作的重点在于统筹各地方政府及产业相关方推进回收利用体系的建设,鼓励锂电池产业链的上下游企业进行密切合作,探索并建立可行的锂电池回收利用商业模式,并明确17个省市地区和1家企业作为试点开展新能源汽车动力电池的回收利用工作。仅在2018年,国家就发布了5份关于动力电池回收的政策文件,足见其重视程度。

2018年动力电池回收政策汇总

地方政府也纷纷响应号召,特别是新能源汽车较早进行试点且新能源汽车保有量较大的省市,开始出台配套政策鼓励行业发展。截止2019年5月中,已经有广东、京津冀、浙江、四川、湖南五个省市和地区出台了动力电池回收试点实施方案。

综上所述,国家和地方政府在不断的完善动力电池的回收政策,从明确责任主体,到回收体系的建设,到鼓励行业上下游进行合作探索,政策之风已经开始吹到了动力电池回收的门前。

动力锂电池回收的必要性及市场规模

1、动力锂电池回收的必要性

从国家和地方政府的政策层面,我们可以看到动力锂电池回收的政策环境是非常友好的,但在考虑政策的同时,也需要考虑行业的需求,那么动力电池具备回收的必要性吗?

答案是肯定的,无论从环境污染还是回收价值来看,动力锂电池都具备回收的必要。

首先,动力锂电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜四部分组合,其中正极材料含有的钴、锰、锂等金属以及电解质里面的强碱等在进入生态环境后,可能会造成重金属污染。特别是其中镍和钴元素会对人体产生神经毒性,而电解液中的有机化合物则会污染水体和土壤。按照现有的新能源汽车的发展速度,现存的动力锂电池和未来新增的动力锂电池若无法进行有效且环保的回收利用,将会生态环境造成严重的影响,不符合现行国家对于环保的要求。

两种电池的正极材料稀有金属的化学特性

其次,根据目前动力电池含有的稀有金属的市场价格,废旧动力锂电池的回收具备明显的经济效益。动力锂电池正极材料中含有锂、钴、镍等回收价值较高的稀有金属。未来随着高能量密度的三元电池的装机量的继续提升,市场对于稀有金属的需求亦将会进一步提高。截止2019年5月14日,金属锂的价格约为70万/吨,金属钴的价格约为25万/吨,金属镍的价格约为9.8万/吨。

再次,动力锂电池正极材料所需的锂、钴等都是稀有金属,我国不是资源不多就是开采难度大,目前基本上都是依赖进口,因此回收动力锂电池对于我国实施新能源汽车的战略不可或缺。无论对于国家还是市场来说,回收动力锂电池都具有必要性。

2、动力锂电池的市场规模

由于新能源汽车是在2008年底启动试点,2009年正式作为示范工程,但是2013年政府才开始在全国范围内进行推广应用,直到2014年开始,新能源汽车开始进入爆发期,动力电池的装机量也出现了猛增。按照动力电池3-5年的有效寿命,加上前期动力电池的类型和标准进行综合判断,预计动力电池市场最快将在2019年出现回收的高峰。

2011-2017年动力电池装机量

由于新能源汽车发展的前期以磷酸铁锂电池为主,直到2017年三元电池才开始后来居上与磷酸铁锂电池分庭抗礼,因此在计算动力电池装机量和报废量时需要根据每年不同类型电池的金属含量进行市场规模预计。根据天风证券的研究报告以动力电池服役期限3年进行模拟得知,2018-2020年动力锂电池回收的规模分别为15.11GWh、26.79GWh和34.05GWh,对应的市场规模为20.7亿、41.05亿和65.51亿。

国内和国外动力电池回收市场规模预测

随着国家“十三五”的规划,到2020年新能源汽车销量将达200万辆;因此2017年中央四部委联合发文将电动车免购置税政策延续至2020年,各地也纷纷出台了各种新能源的鼓励政策,包括新能源上牌的优先政策、充电桩的配套建设等等,这些都表明了国家一定要完成2020年新能源汽车的目标任务。在2018年销量突破120万量后,预计2019年和2020年,新能源汽车的销量有望超越国家“十三五”的规划销量,这也奠定了动力锂电池回收的市场基础。

新能源汽车销售预测图

在政策的支持下,加上环保的要求以及市场的巨大需求,动力锂电池回收的市场具备较大的想象空间。因此产业链相关的上下游企业,包括行业龙头都纷纷开始投身到动力锂电池回收这个行业当中来了,资本市场上关于动力锂电池回收并购案例屡见不鲜,各企业开始围绕自身的优势在回收产业链上进行布局。那动力电池的投资机会到底在哪里呢?

动力锂电池回收的投资机会

1、回收网络

虽然国家在顶层制度上确定了生产者延伸责任制,也明确了车厂和动力电池生产商的责任,但是动力电池的溯源系统和生命周期管理才刚起步,因此整个动力锂电池回收网络依然非常落后。生产者和回收者都希望建立这样一个网络,但终端消费者主要能接触到的还是以第三方的回收网络为主,也就是我们常说的分布广泛,数量庞大的垃圾回收商。

动力锂电池回收网络

因为在此之前,产业链上的参与各方并没有动力去推动回收网络的建设,而单靠任何一方或两方想要建成这样一个回收体系几乎是不可能的。未来随着政策的进一步实施,主体责任的明确以及市场需求的推动,回收网络有望多点开花,逐步取代现有的,在资质、工艺和回收效率等方面都比较差的小作坊。

而根据海外发达国家,如日本、德国和美国的动力锂电回收发展情况可知,未来锂电池的回收网络主要有三种商业模式。以动力电池或电池材料生产商自主或合作建设的回收网络(结合溯源系统,利用生产平台或与供应商合作搭建回收网络),以产业链的行业联盟(整车厂商、电池生产商、销售商等联合建设的回收网络)建设的回收网络,以第三方回收(以市场力量或相关的回收方延伸或新建回收网络)建设的回收网络。

考虑到国内目前复杂的竞争环境和多样且广阔的市场空间,个人认为第三方回收网络将存在较大的投资机会。因为像这种和汽车相关的第三方回收渠道,未来可以作为整车或者其他类别的资源废物的回收入口,可延伸的面很广,但是建设难度较大。

2、梯次利用

根据动力锂电池的报废标准,动力电池衰减到初始容量的80%就要退役了。但是动力电池还有80%的容量在一些性能要求较低的领域是依然可以使用的。在对动力锂电池进行重新检测分析、筛选及电池单体配对成组,可用于谷电峰用,信号塔备用和家庭储电等需求,这样的再利用称为动力电池的梯次利用。

动力电池梯次利用领域

早在2013年郑州市就建立了尖山真型输电线路试验基地,是国内第一个基于退役电池的混合微电网系统,开始探索退役锂电池的梯次利用。

2015年中国铁塔也开始进行动力锂电池的梯次利用试点,并先后在黑龙江、广东的9个省市建设了57个梯级利用试验站点,并应用于基站备电、削峰填谷、微电网等各种使用工况。

2018年中国铁塔与比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科等16家企业签订了新能源汽车动力蓄电池回收利用合作协议,开始将退役动力锂电池的梯次利用大规模应用于旗下的通信基站。据悉,中国铁塔在全国拥有180万座通信基站,目前每年存量电池的更换和新建基站需要 25Gwh 的电池。

但现阶段动力锂电池的梯次利用所面临的最大问题就是成本,其次是动力电池的拆解和检测筛选。在成本方面,目前动力锂电池的综合成本远高于现有的铅炭电池等传统电池的综合成本,前者几乎是后者的3倍。这也是为什么动力锂电池的梯次利用在国内一直没办法发展起来的根本原因。这里面虽然还有拆解自动化程度低,检测和筛选技术水平落后对于梯次利用的阻扰,但根本原因还是成本。因此总的来看,目前梯次利用不具备大规模商业应用的基础。

3、资源回收

作为现阶段主要的盈利模式,动力锂电池所含有的稀有金属,因其较高的市场价值,特别是这些稀有金属储存量少和开采难度大,加上国内旺盛的市场需求,使得资源回收成为处理动力锂电池的主要收入来源。

动力锂电池的回收拆解一般包含了四个流程:预处理、材料分选、正极中金属的富集和金属的分离提纯。目前国内主要有三种处理方法:物理法、化学法和生物法,其中火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,同时实现电池材料间的分离,并使材料中的稀有金属气化后,再通过冷凝等方法进行收集。

火法工艺流程图

在新能源汽车发展的前期,动力电池主要的装机类型是安全性能更高的磷酸铁锂电池,直到近几年能量密度更大的三元电池才开始后来居上。而磷酸铁锂电池的回收价值是明显低于三元电池的,因为两者的金属含量差异较大,这也是动力锂电池的回收发展初期必须面对的问题。

不同类型动力电池主要金属含量

到了2018年三元电池开始占据了上风,当年我国动力电池累计产量达70.6GWh,其中三元电池占比55.5%;磷酸铁锂电池占比39.7%。但是在2017年以前市场依然是以磷酸铁锂电池为主,因此在即将到来的动力电池退役高峰中,将会以磷酸铁锂电池为主,这将对前期的动力锂电池回收的经济效益产生一定的影响。随着拆解技术的成熟,更为安全的磷酸铁锂电池未来可能更多应用于梯次利用,目前正在试点梯次利用的电动大巴的电池几乎都是磷酸铁锂电池。

而三元电池由于含有多种价格较高且主要依赖进口的稀有金属,因此具备更高的经济回收价值,所以现有的动力电池回收主要的目光还是放到了三元电池的回收上。目前动力锂电池产业链上的12家巨头都已经在动力锂电池回收产业上完成了布局,包括收购动力电池回收处理企业、投资新建回收处理生产线、与地方政府或者产业链上的供应商合作共建回收网络等等,主要还是集中在回收网络建设和资源回收这两个方面。

综上所述,笔者以为投资者可以重点关注与动力锂电池相关的回收网络和资源回收这两个领域的投资机会,梯次利用由于现阶段成本较高,暂时难以进行大规模推广。回收网络的建设投资大、周期长,一旦铺开将具备竞争壁垒,同时也可以成为其他资源回收的入口;资源回收效益明显,是现阶段的主要盈利模式,但投入较大,技术要求较高。

新能源汽车是国家层面的发展战略,这一点毋庸置疑,未来新能源汽车的高速增长将有望延续,与此同时,动力电池的回收也将成为制约行业发展的一个痛点。退役动力锂电池所含有的稀有金属具有稀缺性和经济性,具备明显的资源回收价值,因此动力电池无论是从政策、行业还是市场方面都具备了爆发的基础条件。