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【深度】新能源汽车行业的最后一公里现在怎么样了?

来源:新材料在线|

发表时间:2018-06-14

点击:1068

加油站一句诙谐的广告语经常会引起人们的注意,“我们充分理解您的生命毫无价值,但是石油真的很贵”。石油,作为黑色黄金,自古以来,就是宝贵资源。


有趣的是,在地缘政治中,谁得到了石油,就得到了胜利。这是前美国国务卿基辛格最著名的语句。


近年来,新能源跻身成为能源家族中的重要成员。随着新能源的发展,最大的石油企业夸张地预测,到了本世纪末,别指望买上石油汽车。是的,现在的趋势是,在汽车行业,新能源将逐渐取代传统能源。尽管现在来看,新能源只是迈出了一小步。


彭博新能源财经(BNEF)近日发布的长期预测报告显示,由于新能源汽车带来的巨大冲击,内燃机(汽油机和柴油机)汽车的销量预计在2025年左右开始下降。到2040年,全球新能源汽车的销量将达到6000万辆,相当于全部轻型车(乘用车和皮卡)市场的55%。


BNEF数据显示,目前中国已经有超过30万辆新能源公交车投入运营。据了解,深圳拟于7月31日前修订《深圳市网络预约出租汽车经营服务管理暂行办法》,禁止非纯电动车辆新注册为网络预约出租车。同时,全市存量7500辆燃油巡游出租车将在今年12月31日前更换为纯电动车,基本实现巡游出租车纯电动化。年底以前,全市将新建出租车快速充电桩5200套以上。


新能源汽车的繁荣离不开政府的大力支持。


但是在新材料在线®承办的2018中国·宁波新材料产融高峰论坛上,澳大利亚国家工程院刘科院士表示,“我们的判断是两三年内国家都会停下去(对新能源汽车的补贴),全世界上千亿企业都不是靠补贴出来的,必须要有自己的竞争力。”


材料是核心


据了解,2016年中国新能源汽车销量50万台,在2017年增加到77万辆,仅仅有27万辆的增长,而在今年五月,国际股中锂股却翻四倍。“新能源汽车的材料成本不断上升,技术却没有一个大跃步。”刘科院士说。


在新能源汽车中,动力电池占据了50%的位置。钴、镍,是动力电池的重要的材料。在动力电池结构中,以普遍采用的523材料体系的三元电池为例,一吨电池内含钴27.4千克,含镍68.5千克,含锂14.4千克,直接经济价值达2.3万元。


不同动力锂电池元素含量

来源:《中国有色金属学报》,国金证券研究所


据了解,钴金属作为伴金属,是在开采铜、镍金属矿产时的副产品。这几种材料需要采取地下大量的稀有金属,而非洲的产量占据全球市场的一半以上。


我国是最大的钴消费国,80%左右的钴用于电池生产。但是情况不乐观的是,美国国家地质局发布的统计数显示,2015年中国已探明钴资源储量为8 万吨,占全球总储量比例的1.12%,进口依赖度在90%以上。


全球探明镍基础储量约8100万吨,资源总量14800万吨。我国镍矿产量相对较少,但产量相对稳定,2007-2016年产量维持在 6.84-10万金属吨之间,产量占比保持在3.8%-5.7% 之间,占全球同期镍矿的比例保持在 3.8%-5.7%之间。正如刘科院士所说,“材料才是核心”,随着新能源汽车的供给上升,需要源源不断的材料。


有专家估算:照目前的开采速度,镍矿还可支持开采46年,铜矿31年,石油30年。其余大部分矿物资源也都在百年以内开采完毕。


在这其中,再生资源的作用逐步凸现出来。由废旧合金、电池等废旧铜、镍终端产品中电解回收的阳极泥中提炼的金属钴,占据了13%的比例。


变废为宝是一个好办法


变废为宝是一个预防资源枯竭的好办法。


“格林美通过开采城市矿山,每年回收钴金属5000吨,超过了中国钴开采量。”格林美相关人士表示,随着未来三元动力电池的扩产,钴金属的来源将主要来自回收领域。


格林美的资源化循环产业链是“废电池与钴镍钨稀有金属废弃物-钴镍钨粉体-动力电池材料”。据了解,公司每年通过回收循环再造的钴金属量占公司钴产品原料的30%,其余约70%则通过海外进口获得。


据了解,电动汽车动力电池的使用寿命通常为5-8年,从2017年起我国将迎来首批动力电池退役潮。到2020年,我国动力锂电池的报废量将达32.2GWh,约50万吨;到2023年,报废量将达101GWh,约120万吨。

这门生意是一片蓝海,不少大公司纷纷布局。


上市公司启迪桑德已布局动力电池回收行业,在桑顿新能源中控股28%。宁德时代也早有布局。2015年取得广东邦普控制权(通过子公司宁德和盛持股69.02%)并将其纳入合并范围。目前,广东邦普已成为全国领先的锂电池材料三元前驱体的供应商。2016年1月20日,格林美与邦普签订了《正极材料前驱体委托加工战略合作协议》,合同期限为2016年10月1日至2021年9月30日,合同标的为镍钴锰氢氧化物(三元正极材料前驱体),标的涉及金额约为7亿元人民币/年。


稀有金属远在天边,近在眼前。这家坚持“城市矿山就是新能源材料”的企业正在废旧动力电池回收市场暗自发力。


2018年5月,格林美和宁德时代达成了战略合作,这位动力电池行业的大佬宁德时代不久之前过会,并在6月11日深交所上市。同样是今年5月,格林美还与北汽鹏龙签署战略合作框架协议,双方将对新能源汽车动力电池开展深度合作。


技术是关键


众大佬纷纷布局,群雄逐鹿,其实动力电池的回收技术才最为关键。


业界人士普遍认为,电池回收涉及多方利益,也涉及到电池放电、破拆、分选、除杂等多个步骤,回收技术不成熟,回收成本高是最大的难题。


电池中的镍、钴、锰等重金属,以及电解液、含氟有机物都是重污染物,而且废旧的三元锂电池仍旧有着300-1000V的电压,如果操作不当会导致二次污染以及爆 炸等安全事故。因此动力电池回收这门生意,有着极高的门槛。


据了解,三元锂电池在回收理论上是有利可图的,因其含有大量的钴、镍等金属,但是碳酸铁锂电池回收成本依旧高昂。


不过,德国的研究结果表示,当废旧锂电池到达一定量时,进行资源化利用才具有一定的盈利空间。比如用湿法工艺处理三元系锂电池的经济平衡点为年处理量4200吨,估计在德国要等到2020年;磷酸铁锂电池年处理量要6800吨,在德国要等到2026年。


分类

工艺细节

工艺特点

物理法

高温热解法:高温焚烧分解去除粘结剂,使材料实现分离,金属氧化后还原熔烧生成贵金属和氧化锂

工艺简单,产物单一,能耗较高,且产生一定的废气污染,回收率较低

化学法

化学沉淀:先选择性溶解,后沉淀分离得到贵金属元素

离子交换:先溶解后利用离子交换树脂对要收集的贵金属离子熔合物的吸附系数差异来实现金属分离提取

溶剂萃取:利用某些有机试剂与要分离的金属离子形成配合物,逐步分离

成本较高,工艺复杂,但回收率很高,且污染较低

生物法

生物浸出:利用微生物将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性的溶解,实现目标金属与杂质分离

尚处起步阶段,菌种培养,浸出条件复杂,但成本低,且回收率高,污染小,潜力大

来源:国金证券


使用火法冶炼法则需对炉渣进行处理,因此在环境影响方面显示CO2排放和非可再生累积能力需求上是负面的。但是湿法冶炼方案显示各种环境影响是正面的。以我国应用最多的湿法冶金技术为例,除整体回收率偏低外,回收中产生的强酸、强碱、氨水等极易造成污染。


北汽新能源相关负责人对此同有感触。“国内还未建立成熟的动力电池回收体系,一些企业虽有涉及,投入却超出电池价值,缺乏盈利点,经济性欠佳。”


“再利用分为预处理过程,分离过程和产品制备过程三个板块。预处理主要是将锂离子电池进行提活,通过低温或者隔绝的方式,让电池破碎或失去本身的化学活性,分解过程就是通过物理或化学方法,后续就是产品制备。”中国电池联盟杨清雨表示,用化学的方式对最终的产物进行提纯,这种方式提纯的效果相对比较好,但是工艺流程比较长,整体的成本也会偏高一些。


新能源汽车退役后的动力电池仍具有80%的能量,宝马公司利用峰谷电机制,将剩余电量用于储能。这就是业内所说的梯次利用。


在梯次利用中,最关键的难点在于溯源技术。据了解,退役电池的类型、规格、工艺等各不相同,且串并联成组形式、应用车型、使用时间及工况都存在多样性,造成拆解复杂。


近日,工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》(以下简称《暂行规定》),提出将对规定实施之日起新获得《道路机动车辆生产企业及产品公告》的新能源汽车产品和新取得强制性产品认证的新能源汽车产品(含进口新能源汽车)实施溯源管理。


《暂行规定》将于今年8月1日起实施。《暂行规定》指出,我国将建立“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”。此平台将对动力蓄电池生产、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实施监测。


在未来建立一个电池的全生命跟踪生态,从而使废旧电池的梯次利用和稀有金属的提炼更具有实施可能性。



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