電動汽車產業(yè)的快速發(fā)展拉升了市場對動力電池的需求。動力電池所需的鋰、鈷、鎳等原材料主要依賴進口,且長期來看已出現(xiàn)供應不足風險。我國雖在這些資源的開采和回收技術上處世界領先水平,但產能利用率偏低;廢舊電池回收利用雖被認為是降低供應風險的有效途徑,但行業(yè)發(fā)展仍待規(guī)范。
“從2015年到2050年,世界鋰年耗率將持續(xù)提高,在此期間將消耗511萬噸鋰。這一消費總量占到陸地鋰儲總量的1/3以上?;谠擃A計,陸地上剩余的鋰儲量或在2080年耗盡。”在中國工程院院士鄭綿平看來,隨著我國新能源汽車產業(yè)的快速發(fā)展,動力電池所需的金屬材料已出現(xiàn)告急——鎳、鈷資源匱乏,對外依存度較高,存在安全風險,“現(xiàn)有資源能否保障鋰電池行業(yè)持續(xù)發(fā)展,值得探討。”
那么,上述問題該如何破解?在技術創(chuàng)新和回收利用上有哪些突破點?記者就此展開了采訪。
動力電池上量催生更多原材料需求
動力鋰電池包括磷酸鐵鋰電池、鎳鈷鋁三元電池和鎳鈷錳三元電池。鎳鈷錳三元電池由于能量密度更高、續(xù)航里程更長,成為動力電池市場上最普遍使用的電池種類。
近年來,全球電動汽車浪潮帶動了動力電池行業(yè)的快速發(fā)展。2018年,動力電池需求量為142GWh,預計到2030年,這一數(shù)據(jù)將增長至2.3TWh,占全部電池需求量的近90%。隨著動力電池產量的急劇增長,金屬原材料的需求也水漲船高。
據(jù)了解,每生產一塊鋰電池,需要開采至少八種金屬礦產。其中,用量最大的是鋰、鈷、鎳和錳。鎳具有磁性及良好的可塑性、延展性,用作催化劑;鈷具有鐵磁性、抗拉強度、機械加工性能;錳是過度金屬元素,具備強還原性。
鄭綿平預測,2035年,我國鎳需求量將達202萬噸,電池用鎳占比為50%;2018—2035年,鈷需求量累計或達170萬噸。但這些金屬資源產量和儲量高度集中在非洲、南美和澳洲。例如,鋰主要生產、儲量國是澳大利亞和智利;鈷主要分布在剛果(金);鎳主要集中在印度尼西亞和巴西。我國70%的鋰、80%以上的鎳和鈷都依賴進口。這種跨區(qū)域的原料供應存在潛在風險——如何穩(wěn)定材料價格和高質量供應,成為全產業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。
鈷的價格就曾出現(xiàn)過劇烈波動。2017年,鈷價從32美元/公斤上漲至75美元/公斤,年增長114%。2018年更是一度達到95美元/公斤。鈷價高不可攀,被業(yè)內形象地稱之為“鈷奶奶”。
為掌握原料供應主動權,國內動力電池企業(yè)早已跨界布局。2010年比亞迪斥資2億元買下西藏礦業(yè)旗下鋰礦資源;寧德時代于2018年通過加拿大時代獲得北美鎳業(yè)25.38%的股權。今年8月,寧德時代又宣布圍繞主業(yè),以證券投資方式對境內外產業(yè)鏈上下游優(yōu)質上市企業(yè)進行投資,投資總額近200億元。
業(yè)內人士認為,在動力電池領域,誰優(yōu)先把控了上游資源,誰就在未來市場競爭中更具話語權。
多因素致我國鋰產能利用率偏低
事實上,我國是鋰資源大國,但為何還依賴進口?
資料顯示,我國鋰資源主要分布在四川、青海和西藏三省區(qū),受制于交通和地理位置等原因,短時間內大規(guī)模開采利用的可能性較低。
“西藏扎布耶鹽湖2006年就建立了我國第一個鋰產業(yè),但因管理等原因,至今未能達成。目前塞爾汗和東、西臺吉乃爾鹽湖均未達到預期產量。”鄭綿平坦言,雖然我國鋰資源豐富,但利用率相對較低,鋰提取的膜和吸附劑等關鍵技術均來自國外,在萃取、抗腐蝕方面還有待進一步提升。
天能電池集團鋰電池回收高級研究員唐小林同樣向記者坦言,在四川甘孜州等地,鋰礦管理存在問題,加上部分礦產品位較低、提煉成本較高,自產產能無法滿足本土動力電池激增的需求。
“整體來看,我國鋰、鈷、鎳資源開采和回收技術處于世界領先水平。”業(yè)內人士坦言,隨著新技術的不斷涌現(xiàn),金屬原材料的價格將進一步降低。國內一些企業(yè)已經掌握了廢舊電池定向循環(huán)回收技術,率先破解了廢料還原的行業(yè)難題,電池回收已達到分鐘級全自動化拆解水平。
記者了解到,目前,廢舊電池中鈷、鎳的提取工藝相對成熟,回收率可達90%以上。相比之下,鋰的提取則需要更昂貴的有機溶液,成本較高,其回收率約50%左右。
鄭綿平建議,動力電池行業(yè)要進一步致力于基礎和關鍵技術的創(chuàng)新攻關,同時加強對國內外鋰、鎳、鈷資源調查勘探的投入,摸清國內外資源的家底和潛力,立足國內“兩種資源、兩種市場”,使我國優(yōu)勢鋰電資源(稀土、石墨)具有世界話語權,鋰、鎳、鈷有足夠來源和反制能力。
回收再利用亟待規(guī)范
基于有限的資源,回收再利用現(xiàn)有動力電池被業(yè)內認為是降低原料金屬供應風險的有效途徑。
中汽研數(shù)據(jù)顯示,今年我國動力電池累計退役量將達25GWh,預計到2025年將達到116GWh。規(guī)模如此龐大,吸引了不少企業(yè)扎堆布局動力電池回收再利用。
“但形勢不太好,企業(yè)收不到料。”業(yè)內人士向記者直言,目前從事動力電池回收再利用的企業(yè)數(shù)量過多,而電池報廢時間比想象中更長,電池一層層梯次利用下來,到報廢回收有7、8年的周期。一些企業(yè)宣稱產線產能規(guī)模可觀,但實際產能只有宣傳量的1/3,甚至1/10。
回收材料沒有經濟性,也在一定程度上壓制了企業(yè)的熱情。“廢舊動力電池回收的價格很高,是新電池的7折左右,到拆解環(huán)節(jié)已經沒什么利潤了。”唐小林介紹,目前電池回收多以三元電池為主,其鋰含量是磷酸鐵鋰電池含鋰量的一倍左右,且磷酸鐵鋰沒有鎳、鈷資源可回收。因此,只有在鋰價格維持較高水平時,回收磷酸鐵鋰電池才有經濟性,其盈虧平衡線在4萬元/噸左右。
唐小林坦言,動力電池拆解回收種類繁多、拆解工藝差異較大,且評估、分選具有一定技術門檻。行業(yè)確實存在部分小商小販操作不規(guī)范問題,甚至手動拆解動力電池,安全隱患較大。
今年10月,工信部發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》(征求意見稿)要求對報廢的動力電池梯次利用進行規(guī)范管理。在回收再利用方面,業(yè)內人士建議,政府應完善生產者責任延伸制度相關法規(guī),建設電池產業(yè)循環(huán)經濟,并提高企業(yè)準入門檻,規(guī)范動力電池回收途徑。
“從2015年到2050年,世界鋰年耗率將持續(xù)提高,在此期間將消耗511萬噸鋰。這一消費總量占到陸地鋰儲總量的1/3以上?;谠擃A計,陸地上剩余的鋰儲量或在2080年耗盡。”在中國工程院院士鄭綿平看來,隨著我國新能源汽車產業(yè)的快速發(fā)展,動力電池所需的金屬材料已出現(xiàn)告急——鎳、鈷資源匱乏,對外依存度較高,存在安全風險,“現(xiàn)有資源能否保障鋰電池行業(yè)持續(xù)發(fā)展,值得探討。”
那么,上述問題該如何破解?在技術創(chuàng)新和回收利用上有哪些突破點?記者就此展開了采訪。
動力電池上量催生更多原材料需求
動力鋰電池包括磷酸鐵鋰電池、鎳鈷鋁三元電池和鎳鈷錳三元電池。鎳鈷錳三元電池由于能量密度更高、續(xù)航里程更長,成為動力電池市場上最普遍使用的電池種類。
近年來,全球電動汽車浪潮帶動了動力電池行業(yè)的快速發(fā)展。2018年,動力電池需求量為142GWh,預計到2030年,這一數(shù)據(jù)將增長至2.3TWh,占全部電池需求量的近90%。隨著動力電池產量的急劇增長,金屬原材料的需求也水漲船高。
據(jù)了解,每生產一塊鋰電池,需要開采至少八種金屬礦產。其中,用量最大的是鋰、鈷、鎳和錳。鎳具有磁性及良好的可塑性、延展性,用作催化劑;鈷具有鐵磁性、抗拉強度、機械加工性能;錳是過度金屬元素,具備強還原性。
鄭綿平預測,2035年,我國鎳需求量將達202萬噸,電池用鎳占比為50%;2018—2035年,鈷需求量累計或達170萬噸。但這些金屬資源產量和儲量高度集中在非洲、南美和澳洲。例如,鋰主要生產、儲量國是澳大利亞和智利;鈷主要分布在剛果(金);鎳主要集中在印度尼西亞和巴西。我國70%的鋰、80%以上的鎳和鈷都依賴進口。這種跨區(qū)域的原料供應存在潛在風險——如何穩(wěn)定材料價格和高質量供應,成為全產業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。
鈷的價格就曾出現(xiàn)過劇烈波動。2017年,鈷價從32美元/公斤上漲至75美元/公斤,年增長114%。2018年更是一度達到95美元/公斤。鈷價高不可攀,被業(yè)內形象地稱之為“鈷奶奶”。
為掌握原料供應主動權,國內動力電池企業(yè)早已跨界布局。2010年比亞迪斥資2億元買下西藏礦業(yè)旗下鋰礦資源;寧德時代于2018年通過加拿大時代獲得北美鎳業(yè)25.38%的股權。今年8月,寧德時代又宣布圍繞主業(yè),以證券投資方式對境內外產業(yè)鏈上下游優(yōu)質上市企業(yè)進行投資,投資總額近200億元。
業(yè)內人士認為,在動力電池領域,誰優(yōu)先把控了上游資源,誰就在未來市場競爭中更具話語權。
多因素致我國鋰產能利用率偏低
事實上,我國是鋰資源大國,但為何還依賴進口?
資料顯示,我國鋰資源主要分布在四川、青海和西藏三省區(qū),受制于交通和地理位置等原因,短時間內大規(guī)模開采利用的可能性較低。
“西藏扎布耶鹽湖2006年就建立了我國第一個鋰產業(yè),但因管理等原因,至今未能達成。目前塞爾汗和東、西臺吉乃爾鹽湖均未達到預期產量。”鄭綿平坦言,雖然我國鋰資源豐富,但利用率相對較低,鋰提取的膜和吸附劑等關鍵技術均來自國外,在萃取、抗腐蝕方面還有待進一步提升。
天能電池集團鋰電池回收高級研究員唐小林同樣向記者坦言,在四川甘孜州等地,鋰礦管理存在問題,加上部分礦產品位較低、提煉成本較高,自產產能無法滿足本土動力電池激增的需求。
“整體來看,我國鋰、鈷、鎳資源開采和回收技術處于世界領先水平。”業(yè)內人士坦言,隨著新技術的不斷涌現(xiàn),金屬原材料的價格將進一步降低。國內一些企業(yè)已經掌握了廢舊電池定向循環(huán)回收技術,率先破解了廢料還原的行業(yè)難題,電池回收已達到分鐘級全自動化拆解水平。
記者了解到,目前,廢舊電池中鈷、鎳的提取工藝相對成熟,回收率可達90%以上。相比之下,鋰的提取則需要更昂貴的有機溶液,成本較高,其回收率約50%左右。
鄭綿平建議,動力電池行業(yè)要進一步致力于基礎和關鍵技術的創(chuàng)新攻關,同時加強對國內外鋰、鎳、鈷資源調查勘探的投入,摸清國內外資源的家底和潛力,立足國內“兩種資源、兩種市場”,使我國優(yōu)勢鋰電資源(稀土、石墨)具有世界話語權,鋰、鎳、鈷有足夠來源和反制能力。
回收再利用亟待規(guī)范
基于有限的資源,回收再利用現(xiàn)有動力電池被業(yè)內認為是降低原料金屬供應風險的有效途徑。
中汽研數(shù)據(jù)顯示,今年我國動力電池累計退役量將達25GWh,預計到2025年將達到116GWh。規(guī)模如此龐大,吸引了不少企業(yè)扎堆布局動力電池回收再利用。
“但形勢不太好,企業(yè)收不到料。”業(yè)內人士向記者直言,目前從事動力電池回收再利用的企業(yè)數(shù)量過多,而電池報廢時間比想象中更長,電池一層層梯次利用下來,到報廢回收有7、8年的周期。一些企業(yè)宣稱產線產能規(guī)模可觀,但實際產能只有宣傳量的1/3,甚至1/10。
回收材料沒有經濟性,也在一定程度上壓制了企業(yè)的熱情。“廢舊動力電池回收的價格很高,是新電池的7折左右,到拆解環(huán)節(jié)已經沒什么利潤了。”唐小林介紹,目前電池回收多以三元電池為主,其鋰含量是磷酸鐵鋰電池含鋰量的一倍左右,且磷酸鐵鋰沒有鎳、鈷資源可回收。因此,只有在鋰價格維持較高水平時,回收磷酸鐵鋰電池才有經濟性,其盈虧平衡線在4萬元/噸左右。
唐小林坦言,動力電池拆解回收種類繁多、拆解工藝差異較大,且評估、分選具有一定技術門檻。行業(yè)確實存在部分小商小販操作不規(guī)范問題,甚至手動拆解動力電池,安全隱患較大。
今年10月,工信部發(fā)布《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》(征求意見稿)要求對報廢的動力電池梯次利用進行規(guī)范管理。在回收再利用方面,業(yè)內人士建議,政府應完善生產者責任延伸制度相關法規(guī),建設電池產業(yè)循環(huán)經濟,并提高企業(yè)準入門檻,規(guī)范動力電池回收途徑。