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在新能源车产业突飞猛进的时候,锂资源自给率极低的天然缺陷,是行业发展道路上绕不过去的瓶颈与风险。于是,很自然地,锂电池回收技术成为破解难题的关键。
如同整个新能源车产业,中国企业的锂电池回收技术同样是世界领先的,这无论是对于资源保障,还是突破西方的政策壁垒,都起到了压舱石的作用。有中国核心企业主动提出愿意向欧美及世界其他地区提供先进技术,这个格局打开,大家面前的路仿佛都变宽了。
当然,理想状态总是和现实情况存在差距。锂电池回收属于“两腿带泥”的生意,乱象颇多,以至于国家政策不得不引导部分领域从锂电池退回铅酸电池。近日中国出台的动力电池再利用新规,或将开启全新的积极变化。
在今年年初瑞士达沃斯举行的世界经济论坛年会上,宁德时代董事长曾毓群向与会各国政商精英发出呼吁,称全面拥抱电动汽车可能将导致关键矿产资源供应紧张:“考虑到电动汽车和锂电行业的快速增长,未来10年对关键材料的需求可能会增加5倍”。
为了破解资源供应挑战,曾毓群提出了电池回收再利用的宏大愿景:“如果我们能向欧洲、美国和世界其他地区提供这些回收技术,就很容易解决采矿问题……最终,当我们实现100%的电动汽车时,需要开采的新的关键材料将非常少”。
宁德时代领先全球的锂电回收能力,无疑是支撑曾毓群“大计划”的底气所在。
根据他的介绍,宁德时代目前对退役锂电池镍、钴、锰等稀有金属原料的回收率高达99.6%,对锂的回收率高达91%,显著高于欧洲水平,他还透露,去年宁德时代通过其子公司、全球最大锂电回收企业邦普循环回收了10万吨废电池,生产了1.3万吨碳酸锂原材料。
如果你对上述数字没有直观感知的话,根据退役动力电池每GWh回收550吨碳酸锂的参数粗略换算,2023年宁德时代回收了大约25GWh废电池,约合其当年电池销量的6.5%。
不只是宁德时代,中国动力电池回收企业的集体优势,正成为新能源行业的压舱石。但也要指出,要实现摆脱矿产资源约束、依靠回收关键原材料基本满足锂电生产需求,依然任重道远,这个“两腿带泥”的行业仍有不少难题需要破解。
在沃土中成长
尽管路途漫漫,但中国企业群体当前在锂电回收技术与产业化上遥遥领先的地位,已足以令人对曾毓群描绘的未来图景深信不疑。
回顾邦普循环(宁德时代)、格林美等代表性企业的崛起历程,不难发现其在今日全球舞台上的话语权与影响力,离不开中国锂电乃至更广泛电池产业的托举。
2007年,在一次电池学术研讨与技术交流会上,邦普循环创始人李长东就曾以翔实的数据,展现了电池回收业态是如何因电池制造产业集聚效应而得以成形。
彼时的中国,早已成为全球最大的电池生产和消费枢纽,国内一次电池产量长期位居全球第一,可充电的镍氢、镍镉、锂离子二次电池产量则仅次于日韩位居世界第三。由于欧美颁布的环保法令,海外发达国家电池产业向中国转移蔚然成风。
这一时期,仅珠三角地区就有数十家产值过亿元的知名电池企业,如位于深圳的比亚迪、比克、光宇,位于东莞的ATL,位于惠州的金霸王等。
根据李长东当时的推算,大型电池企业的废品率一般在1%-3%、极片生产过程中的边角料约为1%-2%,而小型企业的残次品率更高,仅以2005年为例,中国二次电池行业的废品在1亿只左右,约重3000吨,按钴镍含量20%计算,其价值就在3亿元左右。由于对单个电池企业而言,建立专门的废品处理工厂不够经济,一般采用定期挂牌拍卖方式寻找服务商处理,从而为扎根珠三角产业集群的专业回收企业提供了生存空间。
正是看准这一商机,李长东于2003年创立佛山市南海邦普镍钴技术有限公司,专业从事各种废旧镍氢、镍镉、锂离子二次电池中的废镍、废钴回收与处理,并很快发展为中国最大库存二次电池再利用、废旧二次电池拆解及其再资源化供应商。
中国锂电回收行业另一大巨头格林美,则缘起于中南大学许开华教授与东京大学进行的一次短期合作项目。受知名环境学者山本良一的理念启发,2001年许开华在深圳创立格林美,开始探索以电池材料回收为核心的绿色循环技术产业化之路。
2001年12月28日,深圳市格林美高新技术股份有限公司注册成立,山本良一教授见证
多年后,学者创业的格林美不仅已经在废弃资源回收领域确立了领军地位,其湿法冶金技术,还有力助推了红土镍矿精炼的产业化突破,大量全球南方国家低品位红土镍资源,就此开始具备了高附加值开发利用的可能,格林美所参与的印尼青山项目,已经成为中国技术、中国市场造福南方国家的标杆案例。
尽管格林美的起步与邦普循环看似“画风”迥异,但创业成功的先决条件,无疑都是当时深圳及周边地区高速发展的电池产业集聚带。
除了身处生产与消费中心所带来的渠道布局等天然优势,活跃的中国电化学材料研究生态,也为国内锂电回收企业技术进步注入了源源不断的养分。
当前,锂电回收技术主要有湿法和火法两大工艺路线,相比海外常见的火法回收工艺,湿法冶金路线基于溶液化学反应,在较低温度下将金属元素转化为金属离子,再通过后续提纯和沉淀过程得到目标材料,不仅可方便地适配磷酸铁锂回收需求,在能耗与碳足迹上较火法也有明显优势,瞄准短流程低成本的应用需求,邦普、格林美等本土龙头企业已经对湿法工艺进行了大量改进。
如邦普循环首创的所谓定向循环技术DRT,通过短程资源再生工艺把废旧电池中的核心金属循环再造成为新材料,在全球废旧电池回收领域率先破解了“废料还原”的行业性难题,电池产品核心金属材料总回收率达到99.3%以上。
“两腿带泥”的生意
在肯定成就的同时,有必要指出,解决全球资源挑战的愿景,或许会唤起公众对锂电回收行业的一种“美颜滤镜”。
而在现实世界,锂电回收的作业现场往往并没有多少“科技范”可言,其基本商业模式是从海量终端使用者手中通过层层逆向物流体系收集废旧电池并加以二次利用。
既然属于量大面广的废旧物资回收,自然也逃不过这类“两腿带泥”式业态的共通特征。纵向比较看,锂电回收行业的市场集中度、实际进入壁垒和企业整体经营水平,相较其他锂电产业环节确实还存在明显落差。
举例而言,根据行业咨询机构EVTank统计,2023年国内锂离子电池实际回收量为62.3万吨,邦普循环、格林美等前十大回收企业合计市场份额为62.3%,假如按照可溯源渠道实际回收量占理论退役量80%的比例再次折算,则真实的CR10市场集中度或许还会进一步降至50%上下。
作为对比,在国内动力电池新装机量中,前十大厂商的份额则已经达到90%乃至更高水平。
与这一格局相呼应的是,根据《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》,目前国内仅有156家“白名单”企业具备动力电池回收资质,拿到梯次利用和再生利用双资质的企业更是只有区区12家,但实际涌入这一赛道的企业主体数量则是“正规军”的百倍乃至千倍。
相当比例废旧锂电池通过非正规回收渠道流向大大小小“游击队”,其中蕴含着十分明显的危害。
一方面,在工艺、设备、网点、渠道上投入巨资的“正规军”,面临着产能“吃不饱”的明显问题,进一步恶化了盈利能力和投资意愿。
另一方面,海量“游击队”手工作坊暴力拆解、粗制滥造的大容量高功率锂电池,被外卖员等群体广泛用于改装电动自行车,在各种严苛的使用条件下,车辆自燃风险激增。
央视财经暗访中拍摄的无牌电池包制作现场
正是由于层出不穷的电动自行车自燃事故影响,在近期商务部等五部门联合发布的《推动电动自行车以旧换新实施方案》中,甚至出现了罕见的以旧换新“反向升级”政策导向,方案明确引导老旧锂电池电动车更换为铅酸电池电动车,对锂电换铅酸的消费者,提出可适当加大补贴力度。
与此同时,当下的产业周期,还为“正规军”白名单企业,带来了新的艰巨挑战。由于碳酸锂等原材料行情持续疲软,磷酸铁锂电池回收的经济性问题凸显,即便折扣系数大幅降低,如果没有渠道或工艺上的特殊优势,回收磷酸铁锂电池有价材料的收益也往往难以覆盖收购与处理成本。
经济理性驱使下,不少综合利用企业已不得不减少乃至停止铁锂电池回收,专注于能够得到更高价值材料的三元电池回收。而这样的趋势,显然与目前国内动力电池装车以磷酸铁锂为主、三元电池为辅的情况背道而驰。
此外,考虑到磷酸铁锂电池不仅应用广泛,其生产阶段带来的碳排放量也显著低于三元体系电池,因此磷酸铁锂电池循环利用的不畅,无疑也是公共利益的巨大损失。
凡此种种现象,无不提示着中国锂电回收产业亟待实现发展质量的新突破。
地缘风险的压舱石
当前在中国锂电产业链条上,回收或许是最为“杂乱无章”的一个环节,然而在中国锂电产业走向世界市场的进程中,这一环节,却恰恰关联着节能减排和产业安全这两大课题,其重要性正日益凸显。
可以说,电池回收,已经成为中国锂电产业这艘巨轮直面地缘风险的一块“压舱石”。
环顾海外市场动态,一方面,面对中国“新三样”产品的超强竞争力,部分经济体打着低碳环保旗号的绿色壁垒已若隐若现。
去年推出的《欧盟电池和废电池法规》,对行销其区域市场的锂电池产品就明确提出了碳足迹声明、电池护照、电池材料回收等新的监管要求。
虽然法案中电池材料回收与再生利用门槛要求,对我国厂商来说实在算不上有多少技术难度,然而看似温和的欧盟新规,却暗含着玄机,已经为更具“痛感”的后续监管动作进行了铺垫。
关于碳足迹声明的目的,法案明确阐述将服务于建立锂电池碳足迹性能等级,进而成为引入相关量化准入门槛的先决条件(prerequisite for introducing a requirement for a carbon footprint declaration)。
新电池法为欧盟留下的碳足迹监管“后门”,使中国锂电产品对欧出口未来面临着潜在不确定性,从某些欧洲游说机构的“研究成果”看,碳足迹准入门槛被设定在一个强人所难的高位绝非杞人忧天。
如某家机构针对三元体系锂电产品碳足迹测算中,就基于对正负极材料制备工艺及回收环节参数的不合理设定,断言称若在法国制造锂电池,其产品碳足迹表现将明显好于在中国制造的“碳密集型”电池,进而鼓吹欧盟应为锂电池设定“雄心勃勃”的碳绩效门槛,以帮助建立欧洲低碳电池产业,并避免从中国进口或允许亚洲产业链在欧洲投资建设电芯产能(produced on European soil by Asian industries with a high carbon value chain)。
另一方面,在锂电关键矿产资源上,中国企业的全球布局也正遭遇越来越多非商业因素干扰。
近期中国“锂王”天齐锂业在智利的遭遇,正是这种风险的体现,即便看似完美无缺的商业尽调与交易设计,在“地头蛇”的掠食中也依然难保平安。
截至目前,针对智利锂业巨头SQM与国家铜业公司Codelco成立合资公司一事,作为SQM第二大股东的天齐锂业已尝试了国会游说、监管机构申诉、最高法院提告等一系列方式进行抵制但均未奏效,假如SQM大股东成功转移上市公司核心资产——阿塔卡马锂盐湖开发权,或将明显损害包括天齐在内的中小股东利益。
在全球锂电产能步入TWh时代的背景下,锂、钴等关键矿产资源的所有权争夺,必将愈演愈烈,而大规模开采的环境成本,也需要得到正视。
宁德时代首席制造官、上海交通大学溥渊未来技术学院院长倪军就曾谈到:“在中国很多锂矿含量可能就是百分之零点几,0.2、0.3的样子,好一些的情况像智利一样,不过就是2%、3%。在这种情况下如果你要弄一吨碳酸锂,基本上要按几百万吨位尾矿,这本身就不是特别经济的办法”。
面对上述市场与资源“两头向外”的新形势及其挑战,大力发展锂电回收有望起到抵御极端风险的重要作用。
研究显示,通过物理法回收原材料可显著降低碳排放,最高减幅达51.8%
举例而言,上海理工大学全生命周期电池管理联合研究中心一项研究就表明,将废旧电池梯次利用与材料回收纳入碳排放计量后,典型三元电池产品全生命周期碳排放有显著下降,其中湿法及物理法回收原材料再利用,由于绕过了高污染高能耗的原料开采和材料精炼环节,碳排放量最高可以降低约51.8%,如果再叠加绿电的深度使用,2050年和2060年电池生产碳排放量将有望分别减少75%和84.9%。
这样的效果,恐怕足以让最森严的“绿色壁垒”也形同虚设。
结语
总体而言,随着锂电回收对整体产业发展的战略意义凸显,破除其进一步高质量发展的制约因素,也成为当下监管部门、学术界与产业界有志一同的努力方向。
尤其值得关注的是,从去年12月工信部发布《新能源汽车动力电池综合利用管理办法(征求意见稿)》,到今年8月就修订后的《新能源汽车废旧动力电池综合利用行业规范条件》(简称规范条件)公开征求公众意见,反映出行业主管部门正不断强化政策供给,完善顶层设计与体系建设。
比较《规范条件》2019年本和2024年本,可以明显发现材料再生利用的技术水平要求大幅提高,从锂的回收率不低于85%这一标准,调整为冶炼过程锂回收率应不低于90%,还增加了碳酸锂生产综合能耗低于2200千克标准煤/吨的要求,并要求“铜、铝回收率应不低于98%,破碎分离后的电极粉料回收率不低于98%,杂质铝含量低于1%,杂质铜含量低于1%;采用材料修复工艺的,回收利用的材料质量之和占原动力电池所含目标材料质量之和的比重应不低于99%”。
此外,《规范条件》还明确了“白名单”的退出机制,不能保持符合规范条件要求的已公告企业,主管部门有权将其从公告名单中撤销。伴随政策体系的完善,一度被叫停的动力电池回收白名单申报也重启在即,大幅抬高的技术与经营要求有望加速行业优胜劣汰。
与此同时,近期新规中对旧电池梯次利用的管理也明显趋严,如《规范条件》要求梯次利用企业应具有关键技术或主要产品的技术发明专利或3项以上实用新型专利,且年梯次利用的废旧动力电池量应不低于实际废旧动力电池回收量的60%,这样的要求叠加大型新建储能电站、电动自行车不得使用梯次利用电池的规定,可以说准确打到了大量小作坊、“游击队”的命门。
完全可以预期,一系列覆盖废旧电池综合利用全场景、全链路的有力监管措施出台后,回收市场势必将进入激浊扬清的新发展阶段。
这个“两腿带泥”的产业,犹如越过山丘的旅人,眼前的风景已豁然开朗。