廢舊鋰電池對環(huán)境有多大的危害你知道嗎？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-30 14:19
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2016 年上半年，中國新能源汽車產(chǎn)銷分別達到 17.7 萬輛和 17 萬輛， 依舊是全球最大的新能源車市場。1-2 月受春節(jié)和政策因素影響而產(chǎn)銷較低，隨著政策調(diào)整推進，上半年的 3-6 月新能源車逐步實現(xiàn)恢復性增長，6 月沖刺到 3.5 萬臺水平。下半年的 7-8 月新能源車處于 3 萬臺左右的位穩(wěn)定狀態(tài)，等待進一步的增長動力。
據(jù)中汽協(xié)會統(tǒng)計，8 月新能源汽車生產(chǎn) 21303 輛，銷售 18054 輛，同 比分別增長 2.9 倍和 3.5 倍，其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成 13121 輛和12085 輛，同比增長 3.8 倍和 6.1 倍，插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成 8182 輛和 5969輛，同比分別增長 2 倍和 1.6 倍。
根據(jù)工信部的相關(guān)政策規(guī)定，純電動乘用車補助標準在綜合考慮規(guī)模效應、 技術(shù)進步等因素后逐年退坡；此外，在 16 年上半年政府加大查騙補力度之后，考慮對于政策進行調(diào)整和修改。
國家將對補貼政策進行多方面的改善，研究建立動態(tài)調(diào)整機制，調(diào)整 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升補貼產(chǎn)品的先進性水平。
政府查騙補的力度增大，有助于規(guī)范行業(yè)發(fā)展，提升企業(yè)自主技術(shù)研 發(fā)和產(chǎn)業(yè)升級的動力；也有助于防止行業(yè)產(chǎn)能過度擴張，完善新能源車行業(yè)發(fā)展的政策和制度環(huán)境。
新能源汽車行業(yè)目前和未來 3~5 年仍將處于高速發(fā)展的階段，政策轉(zhuǎn)型和 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整都是使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加健康完善的必經(jīng)之路。隨著電動汽車技術(shù)的不斷升級和產(chǎn)業(yè)集中度的不斷提高，未來行業(yè)仍將經(jīng)歷較快發(fā)展。
動力電池的需求量和報廢量不僅與新能源車新增產(chǎn)量密切相關(guān)，還與不同 車型的占比、電池技術(shù)路線的轉(zhuǎn)移趨勢、不同動力電池的使用壽命及不同電動車型的報廢年限等有關(guān)。目前行業(yè)內(nèi)的平均標準如下，可以作為預測動力電池需求量和報廢量的假設條件：
不同動力電池的平均質(zhì)量分別為：插電式乘用車 275kg、插電式商用 車 235kg、純電動乘用車 550kg、純電動商用車 1900kg；
根據(jù)公路部門統(tǒng)計，轎車、輕型車年平均行駛里程為 5 萬 km、中型車 為 4 萬 km、重型車為 3 萬 km；在同樣的行駛條件下，純電動乘用車動力電池的使用壽命約為 4-6 年；而純電動商用車日行駛次數(shù)多、行駛里程長、充電較為頻繁，其動力電池的使用壽命約為 2-3 年。
目前我國私人乘用車平均報廢年限在 12-15 年，商用車強制報廢年限 為 10 年，電動汽車在其壽命周期內(nèi)至少更換 2次動力電池，而且由于不確定性因素（意外事故、人為原因等），動力電池的壽命周期會不斷變化。
根據(jù)我們的測算，按商用車（按3 年電池壽命假設）和乘用車（5 年）所使 用的動力鋰電池報廢量，將在2020年分別達到27Gwh和4.2Gwh，在2023年分別達到84Gwh和17.5Gwh
根據(jù)測算，從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰及鐵和鋁等金屬所創(chuàng) 造的市場規(guī)模將會在 2018 年開始爆發(fā)，達到 52 億元，2020 年達到136億元，2023 年將超過300 億元。
這些因為發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)而產(chǎn)生的電池報廢量如果不得到妥善的 處置，將會對環(huán)境造成較大的污染；此外，廢棄的鋰離子電池具有顯著的資源性，下文我們將分析鋰離子電池回收的技術(shù)可行性和成本經(jīng)濟性。
廢棄動力鋰電池具有顯著的資源性，其中鈷和鋰潛在價值最高
組成鋰離子電池的正極、負極、隔膜、電解質(zhì)等材料中含有大量的有價金 屬。不同動力鋰電池正極材料中所含的有價金屬成分不同，其中潛在價值最高的金屬包括鈷、鋰、鎳等。例如，三元電池中鋰的平均含量為 1.9%、鎳 12.1%、鈷 2.3%；此外，銅部分、鋁部分等占比也達到了 13.3%和12.7%，如果能得到合理回收利用，將成為創(chuàng)造收入和降低成本的一個主要來源。
鈷是一種銀灰色有光澤的金屬，有延展性和鐵磁性。因具有很好的耐高溫、 耐腐蝕、磁性性能，鈷被廣泛用于航空航天、機械制造、電氣電子、化學、陶瓷等工業(yè)領域，是制造高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷顏料、催化劑、電池的重要原料之一。
鈷資源多伴生于銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和黃鐵礦礦床中，獨立鈷礦物極 少，陸地資源儲量較少，海底錳結(jié)核是鈷重要的遠景資源。 再生鈷的回收也是鈷資源的重要來源之一。據(jù) USGS 數(shù)據(jù)，2015 年全球產(chǎn)出鈷礦 12.38萬金屬噸，剛果（金）產(chǎn)出鈷礦 6.3 萬噸，占比超過 50%，中國僅產(chǎn)出鈷金屬 7700 噸，占比 6.2%。
鈷礦擴產(chǎn)項目包括：2016 年剛果（金）的 Etoile Leach SX-EW plant、澳 大利亞的 Nova Nickel、美國的 ldaho Cobalt 和 NorthMet,phase 1 等，合計新增產(chǎn)能 7235 噸； 2017 年新增項目較少，僅加拿大 NICO 和贊比亞Cobalt converter slag 等，合計新增產(chǎn)能 2215 噸；2018 年澳大利亞Gladstone Nickel 和剛果（金）Project Minier 的新礦山投產(chǎn)，合計新增產(chǎn)能 9600 噸。
鈷礦減產(chǎn)項目包括：嘉能可的 Katanga 和 Mopani 項目、巴西的 Votorantim Metais 礦山，預計減產(chǎn)金屬量 5200 噸。未來隨著銅鎳價的繼續(xù)低迷，不排除其它大型礦企也會加入減產(chǎn)的陣營。
由于 2016 年上半年動力鋰電池市場的快速發(fā)展所帶動的對于鈷的需求提 振以及各大礦山減產(chǎn)的預期，鈷價在 2016 年年中出現(xiàn)了拐點 ，預計未來兩年內(nèi)仍將維持供給緊平衡的態(tài)勢 。從全球市場來看，鈷的需求 42%集中在鋰電池領域，其次是高溫合金（16%）和硬質(zhì)合金（10%）；從中國市場來看，電池材料占比高達 69%。隨著新能源車下游需求逐步明確，國內(nèi)動力電池廠商2016 年-2017 年紛紛擴大產(chǎn)能，對于鈷的需求將進一步提升。因此從廢舊電池中回收再利用鈷也越來越具有經(jīng)濟性。
鋰元素作為廣泛用于動力鋰電池中的元素，其用途非常廣泛，且目前市場 上碳酸鋰的價格不斷走高， 需求端尤其是新能源汽車驅(qū)動的需求擴大以及供給端產(chǎn)能釋放的難度共同作用于碳酸鋰的價格，促使越來越多的企業(yè)開始關(guān)注鋰電池回收的經(jīng)濟效益。
鋰資源在自然界中廣泛分布，然而鋰資源的提取工藝行業(yè)壁壘較高， 因此供需格局較為穩(wěn)定，近年來的供應端變動主要有：銀河資源復產(chǎn)（Mt Cattlin 礦山）；SQM 成立合營公司開發(fā) 4 萬噸的阿根廷鹽湖Cauchari-Olaroz 項目；ALB 與智利本土企業(yè)加強合作，2020 年有望在智利形成 3 座鋰鹽廠、合計 7 萬噸 LCE 生產(chǎn)規(guī)模。
2015 年，鋰電池占全部鋰需求的 50% 以上；根據(jù) SQM 的預測，2016 年 到 2025 年鋰需求的復合增速將達到 8%-12% ，其中動力鋰電的鋰需求復合增速將達到18%-24% ，根據(jù)該預測，2025 年全球鋰需求將達到 49萬噸（折 LCE ）。
Tesla Model 3 的揭幕同時帶來了對于高端氫氧化鋰需求的增加。Tesla 設置的目標是在 2020 年達成整車制造 50 萬輛/年、超級電池廠35Gwh/年的既定產(chǎn)能建設目標，假設能夠達成目標的 80%、碳酸鋰單耗為 0.6 噸/kwh，則對應鋰需求 1.68 萬噸（折 LCE）。該現(xiàn)象級事件同時也會對整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推動作用。
從三元材料銷量來看，全球市場三元材料銷量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，由 2009 年的 1.2 萬噸快速增長至 2015 年的超過 9 萬噸，年均復合增速達到40% 。根據(jù)對未來三元材料企業(yè)發(fā)展趨勢的分析， 未來國內(nèi)三元材料龍頭企業(yè)產(chǎn)能占比仍維持在較高水平，預計未來前十大企業(yè)的產(chǎn)能占比將維持在 80%以上。
從三元材料的產(chǎn)能來看，預計2016 年動力三元材料產(chǎn)能將超過 7.1 萬噸/ 年，2016~2018 年的年復合增長率將達到 56% 。
碳酸鋰作為鹽湖和鋰礦提取的直接產(chǎn)品，是其他鋰產(chǎn)品的基礎原料， 氫氧 化鋰目前則主要用于 NCA 三元材料和高鎳 NCM 三元材料的生產(chǎn)， 需求都隨著三元材料 需求的增長而增長 。
由于氫氧化鋰穩(wěn)定性高，反應過程中不產(chǎn)生一氧化碳干擾物，有助于 增大材料的振實密度，相比于碳酸鋰更適合作為三元正極材料合成的基礎鋰鹽。
氫氧化鋰為富鋰錳基正極材料的合成必須基礎原料。富鋰錳基正極材 料 xLi2MnO3•(1-x)LiMO2 具有高比容量(200~300 mAh/g)，能很好地滿足鋰電池在小型電子產(chǎn)品和電動汽車等領域的使用要求，是最具潛力的下一代動力鋰離子電池正極材料。
我國碳酸鋰主要從鋰輝石中提取，采用硫酸法、石灰石焙燒法等，成 本較高約為 2.2-3.2 萬元每噸。少數(shù)碳酸鋰來自鹽湖鹵水提取，針對我國鹽湖鎂鋰比較高，鹵水品位差的現(xiàn)狀，采用煅燒法和溶劑萃取法，成本較從礦石中提取低，但依然高于國外鹽湖提鋰成本，且受制于惡劣生產(chǎn)條件產(chǎn)量十分有限。
國外比如 Albermarle 公司和 SQM 在美國銀峰鹽湖和智利阿塔卡瑪鹽 湖，主要采用蒸發(fā)沉淀法提取碳酸鋰。這種方法成本最低，在 1.2-1.9萬元每噸，是目前碳酸鋰生產(chǎn)的主流方法。
金屬進行回收再利用的節(jié)能率在 70%~90% 之間，如果使用電池回收原材 料生產(chǎn)電池，在節(jié)能減排方面具有絕對優(yōu)勢。考慮鋰離子電池回收的經(jīng)濟性問題，需要站在電池的全生命周期考慮。電池原材料以有色金屬為主，我國有色金屬工業(yè)的能源消耗水平與國際先進水平存在明顯的差距，能源消耗主要集中在礦山、冶煉和加工三大領域。但有色金屬回收過程的能源消耗遠小于原生金屬。
廢棄動力電池威脅環(huán)境和人類健康， 影響社會可持續(xù)發(fā)展
廢舊動力電池對環(huán)境和人類健康的潛在威脅 ?，F(xiàn)有的廢舊電池處理方式主 要有固化深埋、存放于廢礦井和資源化回收，但目前我國電池資源化回收的能力有限，大部分廢舊電池沒有得到有效的處置，將會給自然環(huán)境和人類健康帶來潛在的威脅。
雖然動力電池中不包含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素，但也 會帶來環(huán)境污染。例如其電極材料一旦進入到環(huán)境中，電池正極的金屬離子、負極的碳粉塵、電解質(zhì)中的強堿和重金屬離子，可能造成重環(huán)境污染等，包括提升土壤的 PH 值，處理不當則可能產(chǎn)生有毒氣體。
此外，動力電池中含有的金屬和電解液會危害人體健康，例如鈷元素 可能會引起人們腸道紊亂、耳聾、心肌缺血等癥狀。
動力電池回收問題影響到了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。電動汽車有應對環(huán)境污染和能源短缺的優(yōu)勢，如果動力電池在其報廢之后不能得到有效回收，會造成環(huán)境污染和資源浪費，有違發(fā)展電動汽車的初衷。對企業(yè)來說，動力電池的回收蘊藏著巨大的商機，經(jīng)過回收處理，可以為電池生產(chǎn)商節(jié)約原材料成本。此外，動力電池回收還關(guān)系到政府建設低碳經(jīng)濟和環(huán)境友好型社會。
