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行业空间预测:年回收量接近40Gwh,年市场规模突破百亿元。受益新能源车行业确定性高增长,国内动力电池出货自年起进入爆发期,//年分别为5.9/17.0/30.5GWh,年实现出货39.2GWh,预计未来三年CAGR仍有望保持30%以上。一般而言,当电池容量衰减到初始容量的60%-80%,便达到设计的有效使用寿命,需进行替换。乘用车电池的有效寿命一般为4-6年,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。我们预测年动力电池回收量将接近40Gwh,预计年动力电池回收量将接近70Gwh(以含金属价值量计,市场规模有望突破百亿元)。
动力电池回收必要性日益凸显,体现在环保要求、经济效益、资源稀缺、政策规范四方面。动力电池回收的必要性体现在三方面:1.环保角度,废旧锂离子电池含有的重金属化合物、LiPF6、苯类等难以降解,可能造成严重污染。2.经济效益角度,下游需求的持续高速增长导致钴供需格局转为短缺,钴价将高位运行并具备进一步上行空间。另外参考家电回收的补贴模式,动力电池回收未来也有可能引入基金补贴,一旦落实对行业是重大利好。3.资源角度,我国钴镍储量仅占全球1%、3.6%,全球的钴矿上游资源主要被嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源等跨国矿企控制,仅极少数国内企业收购刚果优质钴矿,钴资源成为动力电池及上游正极材料厂家的“必争之地”。4.政策规范:《拆解规范》《余能检测》《规格尺寸》《编码规则》,四大规范出台建立国家标准体系,有助行业集中化、规范化发展。
商业模式:先梯次利用后再生利用,以电池材料厂为核心构建包括整车厂、电池厂在内的合作生态。为提高资源利用率,废旧动力电池的利用应遵循先梯级利用后再生利用的原则。目前我国废旧电池梯级利用主要为示范工程形式,典型的三个项目围绕储能领域。我们认为,回收渠道是电池回收行业的核心竞争要素之一,而整车厂掌握与消费者联系密切的4S店,在建立回收渠道网络方面具备天然优势。年12月,工信部发布《电池回收管理暂行办法》(征求意见稿),提出落实生产者责任延伸制度,亦从政策层面明确了整车厂在回收渠道上的主导地位。我们看好具备回收技术和先发布局优势的大型正极材料厂商,通过建立与整车厂、电池厂的合作网络,整车厂负责构建回收渠道,正极材料厂商负责拆解、提取金属后再造电池材料,然后供应给电池厂,形成多方合作的循环生态。
风险因素:新能源汽车推广不达预期;相关政策出台不及预期。
投资策略:预计到年回收市场将进入大规模放量阶段,回收量将超过20Gwh,年动力电池回收量将达到53Gwh(以含金属价值量计,市场规模将突破百亿元)。随着回收需求的爆发,政策的规范以及行业龙头的不断布局,动力电池回收的市场即将打开,看好具备先发布局优势以及回收渠道优势的电池材料厂商,通过与整车厂、电池厂合作,打造电池材料再生利用的循环产业链。
市场空间预测:年回收量接近40Gwh,年市场规模突破百亿元
动力电池装机增长迅速,即将步入大量报废期
电池是新能源汽车产业链的关键环节,行业持续高增长。伴随电动汽车于年在我国起步,动力电池行业步入发展初期,年出货量低于1GWh且仅维持小幅增长;随着年补贴政策推出,行业进入爆发式发展期,动力电池出货量从年的5.9GWh攀升至年的17.0Gwh,同比增长接近2倍。年中国动力电池出货量达30.5GWh,同比上年增80%。总体而言,作为新能源车产业链的关键环节,动力电池行业将长期受益新能源汽车的销量和渗透率增长。根据高工锂电,年动力电池累计出货39.2GWh,同增30%以上。结合新能源车产销预测,我们判断~年动力电池将延续高增长,CAGR约30%。
自年之后,动力电池装机进入爆发增长期,动力电池的回收问题也逐渐提上日程。一般家用乘用车以及电动客车电池会在5年左右退役,出租车和物流车动力电池一般2年就会退役。据此判断,从年开始,我国将会有大量的动力电池进入报废期。
年回收量接近40Gwh,年市场规模突破百亿元
动力电池的回收量不仅与每年新能源汽车产量密切相关,还与电动汽车的类型、占比,电池的类型、占比、技术进步以及不同类型电池的使用寿命等相关。目前行业内的平均标准和经验数值如下,可作为预测动力电池使用寿命及回收量的假设:
1)根据经验估计,各类车型年均行驶公里数为家用车2万km、出租车10万km、客车7.5万km、物流车15万km;家用车与出租车比例为:1。
2)我国电动汽车的NEDC工况距离在km-km范围内。
3)三元锂电池以及磷酸铁锂电池使用情况为:预计80%的乘用车及物流车使用三元锂电池,而70%的客车使用磷酸铁锂电池;三元锂电池的极限循环充电次数为次,磷酸铁锂电池的极限循环充电次数为0次。
根据上述假设,乘用车电池平均寿命5年,出租车和物流车平均2年,电动客车电池寿命平均5年。根据我们的测算,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,退役动力锂电池达到11.99GWh,其中三元电池8.85GWh,磷酸铁锂电池3.14GWh。年动力电池回收量将接近25.57Gwh(折合成18.57万吨),年动力电池回收量将接近45.80Gwh(折合成30.98吨),~年年均复合增长率达59.10%以上,以含金属价值量计,年国内动力电池回收市场规模将突破百亿元。
从铅蓄电池回收经验来看,资源再生循环回收率高
铅酸电池出货稳定增长,回收市场规模高达亿元。近年来我国铅酸电池产销量维持稳定增长态势。根据全国铅酸蓄电池行业协会,年我国废铅蓄电池产生量高达万吨,其中铅含量约万吨;按照年我国现货铅的平均价格1.45万元/吨计算,年废铅蓄电池中铅的价值量高达亿。
回收利用铅蓄电池含铅量高于铅矿,环保风险和生产成本均低于原生铅。铅蓄电池主要包括电解槽、电解液、隔板、正负极板等,其中正、负极板由栅板和活性物质构成,栅板一般为铅锑合金或其他铅基合金材料,活性物质为PbO2、Pb和PbSO4。其中铅部件的重量约占电池总重量的70%左右。原生铅矿从开采提炼到金属,含铅量很低,矿里铅的比例仅30%左右,剩余的70%都是废弃物,而铅酸蓄电池的含铅量高达62%,绝大部分是可用的金属,且环保的风险比原生的小。与此同时,相比原生铅,再生铅的能耗仅为其25.1%~31.4%,且生产成本低38%,生产过程中的污染也更容易控制。
国内铅酸电池回收体系不断规范,望在技术和渠道两方面形成真正闭环。从技术层面,我国铅蓄电池的回收率最高可达98%,几乎可以实现完全闭环利用;从渠道层面,我国铅蓄电池有组织的回收率达到30%左右。根据中国产业信息网数据,我国再生铅占比总消费从2年的不到20%达到年的接近47.9%,再生铅逐步取代原生铅成为我国铅的主要来源。而目前美国、德国等西方发达国家再生铅消费比例均超过80%。随着政策监管的持续加码以及铅蓄电池生产者责任回收制度的实施推行,我国铅蓄电池的回收利用体系将不断规范,正规渠道的回收率预计大幅提升,有望在技术和渠道两方面形成真正的回收闭环。
驱动因素:环保要求+经济效益+资源稀缺+政策规范,回收必要性和可行性日益凸显
环保角度:动力电池含大量重金属化合物,严重威胁环境废旧动力电池含大量重金属和有机物,严重威胁环境和人类的健康。虽然废旧锂离子电池中不包含干电池和铅酸电池中的汞、镉、铅等毒害性较大的重金属元素,但是其含有重金属化合物、六氟磷酸锂(LiPF6)、苯类、酯类化合物,难以被微生物降解。废旧锂离子电池一旦进入环境中,电池中的重金属离子、有机物、碳粉尘、氟化物等将可能造成严重的环境污染。其中正极材料中的重金属镍、钴、锰污染使环境的pH升高,污染水体和土壤;负极材料中的碳材和石墨会引发粉尘污染,嵌锂也会使环境的pH升高;电解质及其转化物,如LiPF6、LiBF4、LiAsF6、HF、P2O5、B2O3等,引发氟污染改变环境酸碱度,产生的有毒气体污染空气并经由皮肤、呼吸对人体造成刺激;电解质溶剂及其分解和水解产物会引发醛、酮、甲醇等有机物污染;隔膜材料会造成有机物污染;粘结剂受热分解产生HF和氟污染。这些都会严重威胁环境和人类的健康。
资源角度:国内镍钴储量和需求不匹配,钴循环再造电池材料
动力电池尤其是三元电池中镍、钴、锂等贵金属含量高,资源稀缺且价格不断上涨。三元材料一般分为两类:NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝),以最常见的NCM为例,镍、钴、锰的含量分别占12%、3%及5%,,具有较高的回收再利用价值。磷酸铁锂电池虽然不包含钴、镍等稀有金属,但锂含量达到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%)。随着新能源汽车的推广,电池材料需求增长,在供给紧张的共同作用下对应金属材料的价格也经历了暴涨。电池级碳酸锂经历-年的暴涨,目前出厂价格接近16万元/吨,仍然处于高位;四氧化三钴价格从年的不到元/千克涨至近元/千克;硫酸镍价格也从年7月份的2.2万元/吨上涨至2.5万元/吨。
我国钴镍储量仅占全球1%、3.6%,资源储量和需求不匹配。镍钴原料供应保障是电池正极材料(前驱体)厂商的关键竞争力,而我国钴镍储量仅占全球1%、3.6%,与日益增长的需求严重不匹配。根据美国地质调查局(USGS)数据,年全球钴矿储量约万吨,其中刚果(金)储量高达万吨,占全球总储量的48.6%。此外,澳大利亚(万吨,14.3%)、古巴(50万吨,7.1%)、赞比亚(27万吨,3.9%)、加拿大(27万吨,3.9%)等国储量也较丰富。年中国钴矿储量仅为8万吨,占比为1.1%。相对钴而言,全球镍矿储量分布广泛,根据美国地质调查局(USGS)数据,年全球镍矿储量共约万吨。全球镍矿供给来源较为集中,澳大利亚、巴西、俄罗斯占据储量前三,占比分别达24.2%、12.8%、9.7%。中国镍矿储量达万吨,占比3.2%,全球排名第十。
全球的钴矿上游资源主要被嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源等跨国矿企控制。嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源三家矿业公司年钴矿产量占全球比例超过40%。其中嘉能可旗下年合计产量2.83万吨,占比达23%。嘉能可旗下的Mutanda矿山拥有矿石量4.39亿吨,其中铜金属量万吨,钴金属量万吨,且矿石品位高,钴品位达0.51%,是当前全球最优质,产量最大的钴矿山,年生产钴矿2.45万吨,全球占比为19.9%。洛阳钼业于年完成对Tenke矿山的收购后,目前已成为全球第二大钴矿生产商,年产量未来有望达1.8万吨。欧亚资源产能主要集中在BossMining,年产量约吨。
极少数国内企业收购刚果优质钴矿,部分公司布局再生钴资源。目前国内除了公司以再生钴镍资源为原料规模化生产钴镍粉体外,大多钴镍粉体生产厂商主要采用原矿为原料进行生产。其中极少数国内企业在资源价格低谷时期获得了海外你矿山或权益,其余大都从国内外购买钴镍原矿资源。由于国际市场钴镍价格和国外矿产资源出口政策变动频繁,导致国内大部分钴镍粉体企业原料来源不稳定。目前,国内上市的公司当中,只有华友钴业和洛阳钼业拥有已开发的钴资源矿山,其中洛阳钼业TFM的Tenke项目拥有钴储量33万吨,位列全球第二大钴矿。格林美通过提前布局电池回收,成功建立了用再生钴镍资源生产超细钴镍粉体的技术路线,年回收钴多吨,占总产能近三成。
经济效益:原料价格上涨凸显回收经济效益,补贴政策或将酝酿
梯次利用:目前来看主要问题在于成本偏高,有望随梯次利用难度降低而凸显经济效益。根据中国电池联盟的数据,以一个3MW*3h的储能系统为例,在考虑投资成本、运营费用、充电成本、财务费用等因素之后,如采用梯次利用的动力锂电池作为储能系统电池,则系统的全生命周期成本在1.29元/kWh。而采用新生产的锂电池作为储能系统的电池,则系统的全生命周期成本在0.71元/kWh,铅炭电池、抽水蓄能的综合度电成本已接近0.4元/kWh。这主要是因为梯次利用的电池一致性差,不仅种类复杂,而且即使是同一型号的电池其使用寿命及状况也大相径庭,进行二次利用必须经过大量的检测、挑选、重组等环节,因此在现有的技术阶段梯次利用的成本较高。此外,在采购梯次利用相关设备的时候还需要增加一部分成本用于采购加强系统稳定性的设备。这些成本都是制约梯次动力电池在储能产业推广发展的重要因素。
再生利用:三元电池中金属纯度高于原矿,贵金属价格上涨趋势下回收效益显著。动力电池再生利用的成本主要包括:回收成本、拆解成本和冶炼成本。三元电池中金属纯度高于原矿,如果从精炼环节,动力电池回收成本高,特别是湿法工艺,成本更高;而如果从资源开始算起,动力电池回收在经济性上占有明显优势。磷酸铁锂电池中有价值的回收金属较少,拆解回收收益无法覆盖成本。
国家补贴还在酝酿中。在政策红利和巨大市场前景的吸引下,新加入动力电池回收的企业数量不断增加。中国动力电池回收市场的发展,目前可考虑走基金模式,与家电回收的补贴模式类似:厂家先交动力电池处理基金,之后返还补贴。目前,我国在废弃电器电子产品,如“四机一脑”及铅酸电池回收处理都有相应的财政补贴,但在对动力电池的回收处理上,还没有任何具体落实的财政补贴政策,预计未来一旦补贴政策落实,对行业则是重大利好。
地方政府回收补贴逐步落地。国家发布的动力电池回收政策主要是对动力电池回收的整体统筹规划,没有具体提出对动力电池回收的补贴政策。有的地方部门根据国家政策出台了有具体补贴措施的政策。年5月20日,上海市出台《上海市鼓励购买和使用新能源汽车暂行办法》,对汽车生产厂商,每回收一套新能源汽车动力电池,给予0元的补助。年9月2日,深圳市出台《深圳市年新能源汽车推广应用财政支持政策》,提出对于在深圳市备案销售新能源汽车的企业,包括本地生产企业和已备案的外地生产企业在深圳的法人销售企业,应按每千瓦时20元的标准专项计提动力电池回收处理资金。对按要求计提了动力电池回收处理资金的,按经审计确定的金额50%对企业给予补贴,补贴资金应专项用于动力电池回收。年5月9日,合肥市发布《合肥市人民政府办公厅关于调整新能源汽车推广应用政策的通知》,其在财政补助管理细则中提到电池回收奖励。对整车、电池生产企业建立废旧动力电池回收系统并回收利用的,按电池容量给予每千瓦时10元的奖励。
当前动力电池回收的各参与方大多数都处于示范项目或者微盈利经营状态,而形成规模效应、降低成本是当下动力电池回收的重要突破点。鉴于目前动力电池回收的规模和体量还都较小,随着行业规范性不断提升,以及龙头企业不断布局带动产业升级加速的规模效应,成本端压力会在未来行业逐渐发展的过程中消减。而磷酸铁锂电池中有价值的回收金属元素仅锂,再生利用收益无法覆盖成本,鉴于目前拆解回收工艺已经较为成熟,成本上已没有太大的下降空间,所以我们认为,随着未来梯次利用成本的下降,磷酸铁锂电池的回收利用价值有望在梯次利用中得到体现。
政策角度:四大规范性文件出台,动力电池回收行业国家标准体系逐渐完善
政府构建动力电池回收行业规范和标准体系进程加速。随着国家层面对于环境保护和资源利用的日趋重视,在动力电池回收产业即将爆发的背景下,为了建立真正的可循环可持续动力电池产业链,出台针对电池回收行业的具体国家标准势在必行。从年开始,国家相继出台了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》等政策文件。相比于以往,这些规范对于行业给出了具体明晰的评价和审查措施,为在动力电池回收领域构建起完善的国家标准体系迈出重要一步。
动力电池拆解回收的四大规范性文件提出了明确可操作的行业规范,建立了完善的动力电池回收行业国家标准体系:《车用动力电池回收利用拆解规范》对废旧动力电池回收利用的安全性、作业程序、存储和管理等方面进行了严格要求,有利于规范我国车用动力电池的回收利用及拆解、专业性技术及动力电池回收体系;《车用动力电池回收利用余能检测》规范了动力电池外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等检测流程,为车用动力电池的余能检测提供了科学的评价依据;《汽车动力蓄电池编码规则》使动力电池具备唯一性和可识别性,全生命周期可追溯成为可能;《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》使动力电芯、模组和电池包的规格尺寸得以统一,降低动力电池的回收难度。
商业模式:明确生产者责任延伸制,“正极材料厂+电池厂+整车厂”三方协同
先梯级利用后再生利用,提高资源利用率
政策明确先梯级利用后再生利用的原则,提高资源利用率。工信部于年2月下发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(以下简称《暂行办法》)明确提出,废旧动力蓄电池的利用应遵循先梯级利用后再生利用的原则。梯级利用是将容量下降到80%以下的车用动力电池进行改造,利用到储能(电网调峰调频、削峰填谷、风光储能、铁塔基站)及低速电动车等领域。资源再生利用是对已经报废的动力电池进行破碎、拆解和冶炼等,实现镍钴锂等资源的回收利用。《暂行办法》鼓励电池生产企业与综合利用企业合作,在保证安全可控前提下,按照先梯次利用后再生利用原则,对废旧动力蓄电池开展多层次、多用途的合理利用,降低综合能耗,提高能源利用效率,并保障不可利用残余物的环保处置。
梯次回收的动力电池主要应用领域是储能。从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60%~80%的剩余容量,并且具有一定的使用寿命,其经过重新检测分析、筛选及电池单体配对成组,可用于其他运行工况相对良好、对电池性能要求较低的领域,例如谷电峰用、电力调频、可再生能源发电并网等需求。
目前动力电池的梯次利用在国内外均处于开始研发试点阶段,从海外梯次利用经验来看,Younicos回收电池,用以建立组合分布式能源的虚拟电厂,并会参与一次调频市场的电价制定。该虚拟电厂利用锂电池将分布式能源收集、储存在高峰时段释放。日产汽车与住友商事株式会社在年9月合资成立了4REnergy株式会社,致力于实现日产聆风的锂电池二次商业化利用。公司回收日本和美国市场中聆风汽车的废旧电池,用于住宅和商业用的储能设备。同时,公司还将回收的废旧汽车蓄电池用于生产冷藏运输车冷藏室所需的电池。美国FreeWire公司推出了Mobi充电器,是用于给电动汽车充电的移动电站。这款产品是由废旧电动车电池制成,能储存48kwh的电量,超过目前市面上大部分电动汽车的电池容量。德国博世集团利用宝马的ActiveE和i3纯电动汽车报废的电池建造了2MW/2MWh的大型光伏电站储能系统。
目前国内一些公司已经
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