新能源汽車行業的最後一公里現在怎麼樣了?

加油站一句詼諧的廣告語經常會引起人們的注意,“我們充分理解您的生命毫無價值,但是石油真的很貴”。石油,作為黑色黃金,自古以來,就是寶貴資源。

有趣的是,在地緣政治中,誰得到了石油,就得到了勝利。這是前美國國務卿基辛格最著名的語句。

近年來,新能源躋身成為能源家族中的重要成員。隨著新能源的發展,最大的石油企業誇張地預測,到了本世紀末,別指望買上石油汽車。是的,現在的趨勢是,在汽車行業,新能源將逐漸取代傳統能源。儘管現在來看,新能源只是邁出了一小步。

彭博新能源財經(BNEF)近日發佈的長期預測報告顯示,由於新能源汽車帶來的巨大沖擊,內燃機(汽油機和柴油機)汽車的銷量預計在2025年左右開始下降。到2040年,全球新能源汽車的銷量將達到6000萬輛,相當於全部輕型車(乘用車和皮卡)市場的55%。

BNEF數據顯示,目前中國已經有超過30萬輛新能源公交車投入運營。據瞭解,深圳擬於7月31日前修訂《深圳市網絡預約出租汽車經營服務管理暫行辦法》,禁止非純電動車輛新註冊為網絡預約出租車。同時,全市存量7500輛燃油巡遊出租車將在今年12月31日前更換為純電動車,基本實現巡遊出租車純電動化。年底以前,全市將新建出租車快速充電樁5200套以上。

新能源汽車的繁榮離不開政府的大力支持。

但是在新材料在線®承辦的2018中國·寧波新材料產融高峰論壇上,澳大利亞國家工程院劉科院士表示,“我們的判斷是兩三年內國家都會停下去(對新能源汽車的補貼),全世界上千億企業都不是靠補貼出來的,必須要有自己的競爭力。”

材料是核心

據瞭解,2016年中國新能源汽車銷量50萬臺,在2017年增加到77萬輛,僅僅有27萬輛的增長,而在今年五月,國際股中鋰股卻翻四倍。“新能源汽車的材料成本不斷上升,技術卻沒有一個大躍步。”劉科院士說。

在新能源汽車中,動力電池佔據了50%的位置。鈷、鎳,是動力電池的重要的材料。在動力電池結構中,以普遍採用的523材料體系的三元電池為例,一噸電池內含鈷27.4千克,含鎳68.5千克,含鋰14.4千克,直接經濟價值達2.3萬元。

不同動力鋰電池元素含量

新能源汽車行業的最後一公里現在怎麼樣了?

據瞭解,鈷金屬作為伴金屬,是在開採銅、鎳金屬礦產時的副產品。這幾種材料需要採取地下大量的稀有金屬,而非洲的產量佔據全球市場的一半以上。

我國是最大的鈷消費國,80%左右的鈷用於電池生產。但是情況不樂觀的是,美國國家地質局發佈的統計數顯示,2015年中國已探明鈷資源儲量為8 萬噸,佔全球總儲量比例的1.12%,進口依賴度在90%以上。

全球探明鎳基礎儲量約8100萬噸,資源總量14800萬噸。我國鎳礦產量相對較少,但產量相對穩定,2007-2016年產量維持在 6.84-10萬金屬噸之間,產量佔比保持在3.8%-5.7% 之間,佔全球同期鎳礦的比例保持在 3.8%-5.7%之間。正如劉科院士所說,“材料才是核心”,隨著新能源汽車的供給上升,需要源源不斷的材料。

有專家估算:照目前的開採速度,鎳礦還可支持開採46年,銅礦31年,石油30年。其餘大部分礦物資源也都在百年以內開採完畢。

在這其中,再生資源的作用逐步凸現出來。由廢舊合金、電池等廢舊銅、鎳終端產品中電解回收的陽極泥中提煉的金屬鈷,佔據了13%的比例。

變廢為寶是一個好辦法

變廢為寶是一個預防資源枯竭的好辦法。

“格林美通過開採城市礦山,每年回收鈷金屬5000噸,超過了中國鈷開採量。”格林美相關人士表示,隨著未來三元動力電池的擴產,鈷金屬的來源將主要來自回收領域。

格林美的資源化循環產業鏈是“廢電池與鈷鎳鎢稀有金屬廢棄物-鈷鎳鎢粉體-動力電池材料”。據瞭解,公司每年通過回收循環再造的鈷金屬量佔公司鈷產品原料的30%,其餘約70%則通過海外進口獲得。

據瞭解,電動汽車動力電池的使用壽命通常為5-8年,從2017年起我國將迎來首批動力電池退役潮。到2020年,我國動力鋰電池的報廢量將達32.2GWh,約50萬噸;到2023年,報廢量將達101GWh,約120萬噸。

這門生意是一片藍海,不少大公司紛紛佈局。

上市公司啟迪桑德已佈局動力電池回收行業,在桑頓新能源中控股28%。寧德時代也早有佈局。2015年取得廣東邦普控制權(通過子公司寧德和盛持股69.02%)並將其納入合併範圍。目前,廣東邦普已成為全國領先的鋰電池材料三元前驅體的供應商。2016年1月20日,格林美與邦普簽訂了《正極材料前驅體委託加工戰略合作協議》,合同期限為2016年10月1日至2021年9月30日,合同標的為鎳鈷錳氫氧化物(三元正極材料前驅體),標的涉及金額約為7億元人民幣/年。

稀有金屬遠在天邊,近在眼前。這家堅持“城市礦山就是新能源材料”的企業正在廢舊動力電池回收市場暗自發力。

2018年5月,格林美和寧德時代達成了戰略合作,這位動力電池行業的大佬寧德時代不久之前過會,並在6月11日深交所上市。同樣是今年5月,格林美還與北汽鵬龍簽署戰略合作框架協議,雙方將對新能源汽車動力電池開展深度合作。

技術是關鍵

眾大佬紛紛佈局,群雄逐鹿,其實動力電池的回收技術才最為關鍵。

業界人士普遍認為,電池回收涉及多方利益,也涉及到電池放電、破拆、分選、除雜等多個步驟,回收技術不成熟,回收成本高是最大的難題。

電池中的鎳、鈷、錳等重金屬,以及電解液、含氟有機物都是重汙染物,而且廢舊的三元鋰電池仍舊有著300-1000V的電壓,如果操作不當會導致二次汙染以及爆炸等安全事故。因此動力電池回收這門生意,有著極高的門檻。

據瞭解,三元鋰電池在回收理論上是有利可圖的,因其含有大量的鈷、鎳等金屬,但是碳酸鐵鋰電池回收成本依舊高昂。

不過,德國的研究結果表示,當廢舊鋰電池到達一定量時,進行資源化利用才具有一定的盈利空間。比如用溼法工藝處理三元系鋰電池的經濟平衡點為年處理量4200噸,估計在德國要等到2020年;磷酸鐵鋰電池年處理量要6800噸,在德國要等到2026年。

分類

工藝細節

工藝特點

新能源汽車行業的最後一公里現在怎麼樣了?

使用火法冶煉法則需對爐渣進行處理,因此在環境影響方面顯示CO2排放和非可再生累積能力需求上是負面的。但是溼法冶煉方案顯示各種環境影響是正面的。以我國應用最多的溼法冶金技術為例,除整體回收率偏低外,回收中產生的強酸、強鹼、氨水等極易造成汙染。

北汽新能源相關負責人對此同有感觸。“國內還未建立成熟的動力電池回收體系,一些企業雖有涉及,投入卻超出電池價值,缺乏盈利點,經濟性欠佳。”

“再利用分為預處理過程,分離過程和產品製備過程三個板塊。預處理主要是將鋰離子電池進行提活,通過低溫或者隔絕的方式,讓電池破碎或失去本身的化學活性,分解過程就是通過物理或化學方法,後續就是產品製備。”中國電池聯盟楊清雨表示,用化學的方式對最終的產物進行提純,這種方式提純的效果相對比較好,但是工藝流程比較長,整體的成本也會偏高一些。

新能源汽車退役後的動力電池仍具有80%的能量,寶馬公司利用峰谷電機制,將剩餘電量用於儲能。這就是業內所說的梯次利用。

在梯次利用中,最關鍵的難點在於溯源技術。據瞭解,退役電池的類型、規格、工藝等各不相同,且串並聯成組形式、應用車型、使用時間及工況都存在多樣性,造成拆解複雜。

近日,工信部發布《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規定》(以下簡稱《暫行規定》),提出將對規定實施之日起新獲得《道路機動車輛生產企業及產品公告》的新能源汽車產品和新取得強制性產品認證的新能源汽車產品(含進口新能源汽車)實施溯源管理。

《暫行規定》將於今年8月1日起實施。《暫行規定》指出,我國將建立“新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺”。此平臺將對動力蓄電池生產、銷售、使用、報廢、回收、利用等全過程進行信息採集,對各環節主體履行回收利用責任情況實施監測。

在未來建立一個電池的全生命跟蹤生態,從而使廢舊電池的梯次利用和稀有金屬的提煉更具有實施可能性。


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