动力电池梯次利用报告

动力电池梯次利用报告1 、电动汽车行业状况新能源(电动)汽车作为我国七大战略性新兴产业之一，是基于驱动技术的重大转型，是针对能源安全、持续发展和和产业结构升级问题的重要突破口，因此，大力发展电动汽车对我国具有重要的战略意义。目前，中国已经初步建立了电动汽车的法规、标准与管理体系，为电动汽车的产业化、商业化发展奠定了基础。 2009 年 1 月，国务院通过汽车产业调整和振兴规划 ，明确实施新能源汽车战略，推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化，提出“三年内形成50 万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右”的目标。电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。现在，更多的专家和更多的企业已经自觉地把发展新能源汽车、节能环保的汽车、电动汽车作为今后发展的目标。根据中汽协数据， 2015 年我国电动汽车销售33.11 万辆，其中纯电动汽车 24.75 万辆，同比增长4.5 倍，插电混合动力汽车8.36 万辆，同比增长 1.8倍。图 1 中国新能源汽车销量( 2011-2015 )截至 2015 年底，全国汽车保有量达到 1.72亿辆，其中电动汽车保有量达到 58.32万辆，较 2014 年底的 12 万辆增长169.48%，但与汽车整体保有量相比差距仍然很明显。据中国产业调研网发布的中国电动汽车行业市场调查研究及发展趋势预测报告（ 2015 年版）显示，未来几年是中国新能源汽车发展的战略机遇期， 节能与新能源汽车产业发展规划 （ 2012-2020年） 明确指出，到 2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过500 万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。2、动力电池状况（ 1）动力电池技术状况动力电池类型主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池、 钠/氯化镍电池等。 对于电动汽车来说， 要想获得与传统汽油车相当的竞争力，持外，更重要的是要找到尽可能接近于理想条件的动力电池，电动汽车理想的动力电池要求安全性好、绿色环保、具有高能量密度和高功率密度、循环寿命长、 成本低。 铅酸电池能量密度仅约 50Wh/kg ， 功率密度约 200W/kg ，循环寿命约 600 次 ；镍氢电池能量密度约 100Wh/kg ，循环寿命约 1000次 ；钠硫电池、钠 / 氯化镍电池的能量密度和功率密度则更低。这些类型的电池均无法满足电动汽车的飞速发展对动力电池提出的越来越高的要求。铅酸电池仅能作为小型电瓶车的动力电池，无法用于真正意义上的 电动汽车。镍氢电池在早期的发展中相对于锂离子电池具有较好的安全性能以 及其较高的功率密度而成为目前电动汽车的主流动力电池，但仅限于混合动力的形式。目前镍氢电池的主流地位已逐渐被锂离子电池所取代，无论是混合动力还是纯电动，在电动汽车应用环节主要以锂离子电池为主。目前来看，只有锂离子电池技术在向着理想动力电池的方向不断发展和进步。目前锂离子电池单体的性能已基本能满足电动汽车的应用要求，国内与国外先进水平还有差距， 国内的锂离子电池原料、 电池单体 / 组件的生产工艺、电池控制等一些关键技术还有待突破，而且，生产一致性问题也没有完全解决，电池成组后的稳定性和使用寿命等还存在较大问题。由于担心锂离子电池的稳定性，从“十五”开始，我国在电动汽车研发过程中，并未将锂离子电池作为重点方向，而是选择了镍氢电池。但在锂离子电池领域，中国企业还有机会，因为我国此前大力发展消费电子产品为锂离子电池产业打下了较好基础，有利于向动力电池领域发展，代表企业有比亚迪、万向、力神、比克等。（ 2）动力电池市场状况根据国家统计局数据， 2015 年国内锂电池制造行业实现收入 2030 亿元，同比增长20%，增速进一步加快，在收入强劲增长带动下，行业利润出现大幅增长， 2015 年国内锂电池制造行业实现利润总额130 亿元， 同比增长60%，大幅高于收入增速，动力电池盈利能力大大强于消费电子电池是主要原因。图 2 2012-2015 年中国锂离子电池行业收入及同比增速从产量上来看，2015年国内锂电池生产量达到47.13GWh,同比增长54.78%，其中动力电池占比快速提升，从2014年的19%提升至2015 年的36%，汽车用动力锂电池的产量在15GWh 左右，占整体锂电池的产量为32%。 2016 年一季度锂电池产量继续保持高速增长，一方面是新能源汽车在一季度同比仍然保持了 1 倍左右的增长，另一方面部分2015 年年底的新能源汽车的补装电池需求也在一季度释放。 根据高工锂电统计， 2016 年第一季度中国锂电池电芯产量为 13.5GWh ，同比增长95.7%，其中车用动力电池产量增长最快，第一季度应用于电动汽车的中国锂电池产量为7.5GWh,同比增长454%,新能源汽车用动力电池产量占比从2015年一季度的19.6%提升到2016 年一季度的55.3%。图 3 2011-2016 年国内锂电池产量及增速3 、退役电池及梯次利用情况（ 1 ）退役电池情况我国已经成为全球最大新能源汽车市场，TrendForce集邦科技旗下研究品牌拓墣产业研究所最新研究显示，今年1 至 9 月，我国新能源汽车销量接近 35 万辆，已经超过2015 年全年总量，预计2016 年中国新能源汽车销量将挑战 55 万辆。繁华的新能源车市下，动力电池市场需求不断攀升。同时，受限于动力电池的使用寿命，未来报废的动力电池数量也极为庞大。研究机构预计，到 2020年我国动力电池市场需求将达125Gwh,报废量将达32.2Gwh,约50万吨；至ij2030年，动力电池报废量将达101Gwh,约116万吨。目前动力电池回收主要有两条路径，一是针对没有报废只是容量下降 无法被电动汽车继续使用的电池，进行梯次利用，让其在其他领域（比如 电力储存）发挥余热；二是对已经报废的动力电池拆解、回收。梯次利用：主要针对电池容量降低使得电池无法使电动车正常运行，但是电池本身没有报废，仍可以在别的途径继续使用， 例如用于电力储能拆解回收：主要针对电池容量损耗严重，使得电池无法继续使用，只 有将电池进行资源化处理，回收有利用价值的再生资源。目前，动力电池的回收渠道主要以回收小作坊为主，专业回收公司和 政府回收中心较少，体系有待重整。废旧动力电池大多流入了缺乏资质的 翻新小作坊，这些公司工艺设备落后。但如果交由依法注册纳税的正规企 业，取得资质并按照国家标准排放，势必会造成价格上竞争力的缺失。因 此，完善政策保障电池回收产业的可持续发展非常必要。专业回收公司是经国家批准专门回收处理废旧动力电池的专业企业， 综合实力雄厚、技术设备先进、工艺规范，既能最大化回收可用资源，又 能够降低对环境的污染。目前，开展动力电池回收的企业主要有深圳格林 美、邦浦循环科技、超威集团和芳源环保等。虽然进行锂电池回收方面布 局的企业越来越多，但缺乏政府系统的支持和政策激励。地方各级政府设置回收中心，将有利于科学规范地管理电池回收市场、 完善回收网络、合理布局回收网络和回收市场，提高正规渠道的回收量。 但目前我国还没有动力电池的政府回收中心，但未来可以根据我国现实情 况，有选择进行发展。整体上看，国内针对动力电池的回收工艺路线还处于探索阶段，回收 处理普遍停留在废物处理阶段，资源回收再利用以及动力电池的循环再制 造技术的研究仍未开展，对电池回收所涉及到的安全生产和环境保护等问题没有具体的工艺措施和装备保证。(2)电池梯次利用情况目前，动力电池梯次利用的未来主要应用领域例如将动力电池作为分 布式发电的储能系统，例如将动力电池作为分布式发电的储能系统，可以 有效解决分布式发电随机性的问题，提高供电的稳定性和降低发电成本。 如果能做好动力电池的梯次利用，不仅可以降低动力电池的成本并延长使用寿命，还可以有效降低储能成本，并对可再生能源的发展起到帮助作 用。1)国外梯次利用情况目前全球范围内都在积极开展有关动力电池梯次利用的研究，像德国、 美国、日本等国家由于起步较早，如今已经有了很多成功的示范工程和商 业项目，大部分是以储能二次利用为主。 例如日本的4R Energy,将日产leaf 气车的二手电池用于家庭和商业储能，德国博世集团则利用宝马的纯电动 汽车退役的动力电池建造 2MW/2MWH的大型光伏站储能系统，美国公司 FreeWire面向办公区域开发了一款可移动的电动汽车充电宝，基于退役的 废旧动力电池供能。表 1总结了目前国外电池梯次利用的典型成功案例。2)国内梯次利用情况动力电池的梯次利用目前在国内的发展相较于世界范围内仍有一定 的差距，由于是近几年才开展相关的研究和应用，目前还停留在示范工程 阶段，并没有成熟的商业化运作。例如，由中国电科院、国网北京市电力 公司与北京交通大学协作完成的 100kWh梯次利用电池储能系统的工程示 范，北京市科技计划“电动汽车锂离子电池系统全生命周期利用技术研究与示范”课题由国网北京市电力公司、北京工业大学与北京普莱德新能源电池科技有限公司共同完成，利用退役的动力电池在低速电动车和电力直变站电路系统上进行了改装，实现了动力电池梯次利用效率最大化等工程项目。表 2 列举了目前国内典型的动力电池梯次利用示范工程。4、梯次利用市场及企业（ 1）梯次利用市场由 2014 年全球主要锂离子电池厂商出货量可以看出，全球锂电池市场发展势头良好， 有竞争力的公司不胜枚举， 其中也包括中国本土的厂商，这也与我国近来突破美国对磷酸铁锂技术的专利垄断有很大关系。图 4 2014 年全球主要锂离子电池厂商出货量我国自 2011 年以来，锂电池的市场规模也越来越大，越来越多锂电池正极材料的生产，也意味着越来越多的锂电池废弃物的产生。有数据统计， 2009-2015 年，我国累计生产新能源车49.7 万辆，按照动力电池5 年寿命推算， 2016 年下半年，第一批次新能源汽车动力电池将陆续退役，电池回收任务艰巨。据预测， 2016 年我们国家动力电池的报废量累计约为 2 万-4 万吨， 到2020 年前后，我国仅纯电动乘用车和混合动力乘用车的电池累计报废量，将突破 15 万吨，达到 17 万吨左右的规模，可见废旧锂电池的回收再利用拥有广阔的市场。业界认为，到 2018 年我国动力锂电池回收市场将50 亿元，到 2020 与 2023 年，动力锂电池市场规模将可进一步增长到 136 亿元与 311 亿元。2）梯次利用企业目前，国内数家企业在电池梯次利用上都有所研究，中航锂电在电池 的梯次利用和再次利用上也已经有了系统性解决方案，其再生利用的回收率可以做到金属回收率99%以上，正负极94%以上，预计2018 年将批量承担电池回收业务。合肥国轩高科动力能源有限公司在动力电池梯次利用应用上已经形成电动三轮车、 电动自行车、 路灯电池组、 1.28MW 储能电站、 5KW家用储能电箱， 10MW 集装箱式电站等解决方案，在资源回收方面已建立日处理 2000Ah 电池的资源化回收小试线。 万向 A123 系统有限公司的湿法回收工艺已经实现了电池安全无污染的拆解， 根据预测， 从整个投入来看，回收处理 1 吨废旧电池的收益为 5900 元。他们的结论是，三元电池回收可实现预期经济效益，LFP电池回收必须通过回收处理效率以期实现经济效益平衡。5、法律政策目前，发达国家主要以法律作为防治电池污染和实现循环利用的重要保障。 通过建立健全完善的法律机制， 充分实施 “延伸生产者责任” 制度，利用法律强制力对各个环节进行规定，约束整个电池生命周期的各个相关主体，使其必须按照法律规定承担责任和履行义务，并对违反法律规定的主体进行严厉的惩罚。（ 1）美国美国历来相当重视环境管理方面的工作， 针对废旧电池的生产、 收集、运输和贮存等过程提出技术规范，并采取生产者责任延伸和押金制度。立法方面。 针对废旧电池立法涉及联邦、 州及地方 3 个层面， 其中 资源保护和再生法 、 清洁空气法 、 清洁水法从联邦法规角度，采用许 可证管理办法，加强对电池生产企业和废旧电池资源回收利用企业的监管。含汞电池和充电电池管理法 主要针对废旧二次电池的生产、 收集、运输、贮存等过程提出相应技术规范，同时明确了有利于后期回收利用的标识规定。纽约和加州的产品管理法案中覆盖到锂离子电池产品，要求制造商制定在不牺牲消费者和零售商利益的前提下制定电池收集和回收的计划。回收方面。美国国际电池协会制定了押金制度，促使消费者主动上交废旧电池产品。同时美国政府推动建立电池回收利用网络，采取附加环境费的方式，通过消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费。作为产品报废回收的资金支持，同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原材料卖给电池生产企业，此种模式既能让电池生产企业很好的履行相关责任义务，在一定程度上又保证了废旧电池回收企业的利润，落实了生产者责任延伸制度。（ 2）欧盟欧盟采用生产者承担回收费用的强制回收制度，并对电池使用者提出了法定义务。自 1990 年开始，欧洲的车厂已开始强调在汽车中使用可回收的材质及零组件的再利用。 2000 年欧盟通过2000/53/ec 关于废弃汽车的技术指令 （即 elv 指令），目标在于建立收集、处理、再利用的机制，鼓励将废弃汽车的部件重复利用，减少汽车产品对环境的破坏，并致力于环境保护、资源保护、以及能源节约。欧盟 2006/66/ec 电池指令与电池回收直接相关， 该指令涉及所有种类的电池，并要求汽车电池生产商应建立汽车废旧电池回收体系。欧盟从2008 年开始强制回收废旧电池，回收费用则由生产厂家来负担。以回收领域较为成熟的德国为例。德国已建立较完善的回收利用法律制度，依据欧盟和德国关于电池回收法规的规定：在德国，电池生产和进口商必须在政府登记；经销商要组织收回机制，配合生产企业向消费者介绍在哪儿能免费回收电池；最终用户有义务将废旧电池交给指定的回收机构。（ 3）日本日本在回收处理废电池方面一直走在世界前列，建立了“蓄电池生产-销售-回收-再生处理” 的回收利用体系。 相关法律法规可以分为三个层面：第一层指基本法，即促进建立循环型社会基本法 ；第二层指综合性法律，包括固体废弃物管理和公共清洁法 、 资源有效利用促进法 、 节能法 、 再生资源法等。第三层指专门法层面，包括根据各种产品的性质制度的专门法规。从 1994 年 10 月起，日本电池生产厂商开始采用电池收回计划，建立起“蓄电池生产 -销售-回收-再生处理”的电池回收利用体系。这种回收再利用系统是建立在每一位厂家自愿努力的基础上，零售商家、汽车销售商和加油站免费从消费者那里回收废旧电池。电池遵循与其分布路线相反的方向，由回收公司进行分解。4）中国中国动力电池回收体系不断完善，并明确了动力电池回收责任主体，各城市对电池回收利用政策也进行了积极探索，但在落实方面差距甚远。2012 年，国务院在节能与新能源汽车产业发展规划( 2012-2020 ) 中明确规定，要加强动力电池梯级利用和回收管理。制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电池梯级利用和回收管理体系，明确各相关方的责任、权利和义务。 2014 年 7 月， 国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见 提出要研究制定动力电池回收利用政策， 探索利用基金、押金、强制回收等方式促进废旧动力电池回收，建立健全废旧动力电池循环利用体系。2016 年以来， 工信部相继出台了 电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策 ( 2015 年版) 、 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件和新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法 3项文件，明确废旧电池回收责任主体，加强行业管理与回收监管。为鼓励生产企业回收动力电池， 不少地方政府也在积极探索。 2014 年上海市发布上海市鼓励购买和使用新能源汽车暂行办法 ，要求车企回收动力电池，政府给予1000 元/ 套的奖励。2015 年深圳发布 深圳市人民政府关于印发深圳市新能源汽车推广应用若干政策措施的通知，内容显示要求制定动力电池回收利用政策，由整车制造企业负责新能源汽车动力电池强制回收， 并由整车制造企业按照每千瓦时20元专项计提动力电池回收处理资金，地方财政按照经审计的计提资金额给予不超过50%比例的补贴，建立健全废旧动力电池循环利用体系。但实际上，由于我国新能源汽车的高速发展仅从2014 年开始，目前多数动力电池还在质保期内，尽管消费者存在疑虑，四部委， 关于2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知 ， 乘用车8 年或 12万公里；商用车5 年或 20 万公里但车企包括电池企业尚未将其落实。