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动力锂电池回收之痛

钜大LARGE  |  点击量:713次  |  2021年10月14日  

九月十一日,苹果公布了新iPhone11。新手机的一个重要元部件TapticEngine100%使用回收稀土制成。虽说目前使用的还不是从自家手机上回收的稀土,但是苹果在资源回收上一直都非常积极。


2018年四月,苹果推出了一台名为Daisy的拆解机器人。Daisy从16年开始服役的Liam机器人手中,接走了拆解手机的工作。Daisy能够以每小时200部的速度,拆解15种不同的iPhone机型。


根据苹果官方数据,2018财年,苹果转化了超过4.8万吨电子废弃物。苹果的环境政策和社会事务副总裁丽莎·杰克逊在接受媒体采访时表示,今年四月以来,苹果通过“以旧换新”计划,已经回收了大约900万台iPhone手机。苹果的两台Daisy机器人正在拆解回收其中的100万台旧手机。


按照苹果自己给出的表格(见下),100万台手机仅钴回收就有望达到7.9吨。另外,苹果也表示已经将Daisy回收的钴返回上游产业链,用于制造全新的苹果电池。


:Apple环境责任报告2019


Daisy机器人听起来是个美好的故事,科技创新应用于环保循环领域,顺带还能带来经济效益,一举多得。


那么现在占据着钴、镍、锂等有价金属的新能源汽车电池回收领域,也这么美好吗?


“一点都不美好,现在仅仅处于温饱,我这还算好的,好多没有稳定来料的厂子连饭都不吃上咯,美好的日子已经过去了,哎!”建约车评采访的一位做拆解回收的业内人士老赵(化名)说。


所谓美好的日子,老赵进一步补充说“前两年,钴价高的时候,‘阿猫阿狗’都能赚钱,现在人家赚够了,行情又不好,好多人都改行了,剩下我们还在这苦哈哈坚持。”


而稳定的来料,一般指的是动力锂离子电池厂加工过程中出现的废料、不合格品,并不是现在外界特别关注的退役动力锂离子电池。“到使用年限的报废电池没多少量,靠那点量都得饿死。”老赵说。


像老赵这种在城市里做拆解电池生意的,被称为新时代“城市淘金人”。他们通过各种手段拿到动力锂离子电池废料,然后通过拆解、粉碎、筛选,淘出来的是货真价实的含有价金属的电极粉,这些粉就是他们在城市里淘出来的矿。


老赵的同行们大多数都集中在我国的深圳。为何是深圳?老赵说“深圳做消费电子电池回收起步早、做的大,动力锂离子电池回收就延续了呗。”


而经营老赵他们这档子事,被外界称为“小作坊”。言下之意,并不正规,更不要谈环评和资质。近两年,由于环保的压力和钴、锂等金属价格不断下挫,再加上回收公司产量的扩张,“小作坊”们难以为继。“正规的公司都扛不住,除了动力锂离子电池厂商的下游公司,有稳定的来料,其他的活得都不太好。”老赵说。


按老赵的话说,大规模的退役动力锂离子电池潮还没有出现,这方面的来料还很少。这不禁让人思忖,媒体、政府、社会等多方关注的废旧动力锂离子电池,什么时候才能成为电池回收公司的有效供给和中坚力量?



根据工信部节能与综合利用司司长高云虎近期表示,截至2019年七月底,我国新能源车产量累计超过373万辆,动力蓄电池总装配量超过176GWh。据估算,到2020年,退役动力蓄电池将达24GWh。


前瞻产业研究院也有报告显示,仅以拆解回收废旧动力锂离子电池中金属元素的价值估算,我国动力锂离子电池回收市场规模目前已超过50亿元,2020年预计将突破100亿元,2023年会达到250亿元的规模。


各方面的数据,让人怎么看,这都是一个诱人的“城市矿山”,很难让人不心动。


上世纪八十年代,日本东北大学教授南条道夫提出“城市矿山”理论。之后,原田幸明对日本“城市矿产”中金属储存量进行了测算,得出来一个让人惊掉下巴的数据,日本多种金属占世界总储量的比例较大,如金16%、银22%、铟30%、铜8%,日本从某种意义上来说属于“资源大国”。


我国没有相关的数据,我们无法了解按照这个思路,我国还能不能算是“贫钴贫镍”国。但是,“城市矿山”可能远没有我们想象的那么容易开采。


首先,报废电池的收集难题。


九月四日,在“2019年动力锂离子电池回收与梯次利用年度峰会”上,工信部节能与综合利用司司长高云虎介绍,目前已有89家汽车生产公司在全国设立了5116个动力蓄电池回收服务网点。


以现在可以回收的电池体量,庞大的回收网络只能算是提前布局,还远远达不到规模经济。


然后是物流问题。新电池生产时,电池厂商一般靠近整车厂,并且规格统一,运输相对难度小,成本低,而废旧电池的物流情况与此截然相反。废旧电池规格不统一,要对带电情况做处理,逆向物流成本高、难度大。


所谓逆向物流是指,从客户手中回收用过的、过时的或者损坏的产品和包装开始,直至最终处理环节的过程。一般来说,有以下特点:


1、逆向物流所出现的时间、地点及数量是难以预见的


2、由于地点较为分散和无序,不可能一次性集中的向接受地点转移


3、参差不齐的运输标的,在包装、运输方面提出了新的考验,也降低了效率


汽车召回就是一种逆向物流,看看各家的召回成本,实在是让人挠头。


电池属于第九类危险品,严格按照国家第九类运输标准运输,车辆必须要有九类运输资质,驾驶员和押运员也必须有从业资格证。假如再加上包装要求,老赵坦言,“这个包装和运费就直接把这一单的利润全部吃光。”


最后,回收公司拿到废旧电池之后,要把电池包拆解成模组,模组再到电芯。因为各电池厂家型号不相同,可以称得上千差万别,很难做自动化拆解,一般是人工拆解,效率不高。


“关键是现在电池质量越做越好,我们拆起来越来越费劲。”老赵认为电池拆解只会越来越头疼,“上游的动力厂商很少在生产就考虑到拆解,为拆解做设计,他们一般都不考虑我们的感受。”


报废动力锂离子电池在回收处理前也必须进行充分的放电处理,将残余电量释放,一般常用的方法有导电盐放电、低温放电、穿孔放电。低温要用液氮,使电池失去活性,但成本较高,回收公司一般不采用。导电盐放电、穿孔放电是常用的放电手段。


:ofweek新能源汽车网


动力锂离子电池经使用后,电解液成糊状,很难使用机器设备将电池内芯完好的分离成正负极片和隔膜。回收公司一般会进行电芯单体无害化处理,拆解破碎,筛选后得到正极粉、负极粉等。


“打极粉也有很有学问,假如控制不好温度,很有可能会诱发爆炸。”老赵说


完成拆解粉碎后,再利用湿法冶金技术,使用大量的化学试剂,提取其中镍、钴、锂等金属盐资源。


以上的难题还仅限于成本和效率问题,更让人崩溃的是电池回收假如处理稍有不慎,还会有二次污染的危险。


电池中的电解液溶质六氟磷酸锂(LiPF6)属于有毒物质且易潮解,受热到60度时便会开始分解成五氟化磷(PF5),而且LiPF6极易与空气中的水分发生水解反应,出现氟化氢气体(HF),PF5和HF均为剧毒气体。另外,溶剂假如处理不好也会造成水污染。


有价金属提取所使用的湿法冶金,会用到大量强酸,出现大量高盐高COD、氨氮排放,当我问到环保问题时,老赵表示“污染肯定是防止不了的,正规公司还是能控制在范围之内的。”


:储能科学与技术



即使会出现如上的规模不经济和环境不经济(也称外部不经济或社会不经济),我国目前仍然是世界上动力锂离子电池回收做的比较好的国家之一。


不,没有之一。


来自伦敦的一个研究咨询公司CircularEnergyStorage在一份报告中指出,2018年全球一共回收了9.7万吨锂离子电池,这些电池的寿命超过50%,回收率达到了报废电池的50%以上。其中,我国约为6.7万吨,韩国为0.18万吨。


调查报告称,我国有30多家公司回收电池废料和二次生产。这些公司采用的技术几乎都是湿法冶金技术,并生成硫酸钴、硫酸镍或碳酸锂等产品,而一些公司也在使用回收工艺生产NCM电池或NCA电池正极。


世界范围内,回收动力锂离子电池没有人比我国人更加有相关相关经验。


显而易见,英国人的报告并没有包含我国广大的“小作坊”,而应该是仅包含了合规公司。


2017年一月,我国出台《生产者责任延伸制度推行方法》,明确了废旧动力锂离子电池回收的责任主体是动力锂离子电池厂商及整车厂商。


2018年七月,工信部公布电池回收白名单,首批公司有:衢州华友钴新材料有限公司(衢州华友)、赣州市豪鹏科技有限公司(赣州豪鹏)、荆门市格林美新材料有限公司(格林美)、湖南邦普循环科技有限公司(湖南邦普)、广东光华科技股份有限公司(光华科技)。


白名单的五大公司,除了邦普循环,在“小作坊”老赵们的眼中,也略显尴尬。


首先,成本高。大公司在环保、设备、厂房、人员等方面投入不菲,而各项开支要一定的规模才能摊的平。


其次,摊子铺的大。不同于动力锂离子电池公司靠近主机厂的布局模式,动力锂离子电池回收公司因为供给分散,且电池运输的复杂性及运费较高,要在全国的重要电动汽车市场布局。


最后,目前废料和退役电池的供给远远不能匹配其产量,导致回收业务出现亏损。


“这个行业有一些专门炒废料的‘二道贩子’,他们拿到电池厂商的废料之后再加价卖给我们,正规公司开工难的时候也得找他们买。“老赵说。


“就算是退役电池,截胡的也不少,好多人会拿来做梯次利用,甚至拆掉做小型车,卖到非洲去。”


“邦普有宁德时代的来料,情况和其他公司不相同啦。”


老赵的话不禁让人疑惑,假如电池回收这个行业真的有那么不堪,这么多公司特别是大公司们为何还有动力做这件事呢?


假如要起底回收这个行业,还真的有一家标杆公司。这家公司在拿破仑时代就已经存在,经过200多年,历久弥新。


比利时优美科,是全球最大的金属回收公司,并从2011年开始涉及正极材料生产。其主营业务为汽车催化剂和正极材料,这两个产品都可以从废旧材料中提取原材。


优美科在2018年回收利用材料在原材料中占比已经达到了58%。2018年其营收33亿欧元,72%营收来自新能源材料和回收业务,回收业务占比46%。从比例上看,优美科的业务真正实现了生产到回收的闭环,这是我国公司一直期望达到的。



我国有一家公司曾经以优美科为对标对象,叫格林美。格林美在2012年提出“做我国的开采城市矿山的优美科”的战略口号。


格林美号称是全球最大的三元前驱体制造公司、全国第一的贵金属循环利用公司。2018年其营收达到了138.78亿,其中再生资源板块业务占比为12.42%。而电池回收作为再生资源板块的子模块,具体营收数据在财报中并没有体现。


再生资源的毛利率也是其各个板块中最小的,为13.69%。同时,再生资源业务还涉及到依据财综[2012]34号办法的拆解基金补贴,2019年六月底,格林美财报上这项补贴的期末余额显示为8.63亿,年末账龄为3年以内。


尽管回收业务还未到大规模盈利阶段,但是格林美投资产量的决心依旧不小。格林美已建成武汉、荆门、无锡三条废旧动力锂离子电池包绿色拆解线,可年处理废旧动力锂离子电池包25万套。


2012年至2105年,我国新能源汽车销量分别为1.2万辆、1.76万辆、7.47万辆和33.1万辆。2016年50.7万辆,2017年77.7万辆,2018年125.6万辆。


按照5年报废期计算,明年理论上潜在的报废规模在33.1万辆左右,而格林美一家的产量就基本上可以做到全覆盖。


更不要谈,国内还有这么多的合规公司以及“小作坊”,动力锂离子电池回收公司产量目前已经过剩。


我国规定电池回收责任主体是主机厂和动力锂离子电池厂,但因为大多数主机厂不具备制造电芯的能力。所以在电池拆解回收再利用上,主机厂既没有优势,也没有业务协同效应。


车企通常授权给电池公司或者第三方回收公司的方式回收废旧电池。动力锂离子电池厂最了解电池构造,具备动力锂离子电池拆解回收的技术优势。同时,也可以和其电池材料业务做上下游协同。


论回收能力和协同效应,其次就是电池材料厂商,特别是正极材料公司,正极材料天天和各种金属打交道,具备提取金属的工艺技术。另外,三元锂离子电池的正极回收材料可以很高效的制作三元前驱体,前驱体是制作正极材料的重要前置材料。


前驱体可以直接影响正极材料的性能,但是前驱体制造的代价也是非常高昂的。


“一吨产品有二十吨的废水,现在前驱体制造商都上环保水处理系统了,不然哪都不让做。”一位正极材料业内人士说,“一万吨前驱体的水处理系统成本有3、4千万,这是个不小的环保成本。”


前驱体可能是从电池材料到电池包的制造过程中最污染的环节之一,再加上电池回收的潜在污染,基本上带有前驱体生产的公司都不被当地市民所欢迎。


:荆门社区网


九月十二日,长期受困于多家工业化工公司造成的空气污染和化工污染,格林美所在的荆门市打响了污染防治“百日攻坚”战。


2018年七月三日,工信部节能司公布《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》。管理规定指出,按照相关要求建立“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”,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况执行监测。


2019年九月十一日,工信部对《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营之难》开始征求意见。


随着相关部门政策法规愈加完善、环保及补贴机制的健全,相信我们的电池公司都可以实现格林美的slogan“资源有限循环无限”。


打开苹果网站,环境责任里赫然写着两行大字“真正创新的产品,只影响世界,不影响地球。”



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