动力电池回收梯次利用深度解析

在动力电池日益剧增的回收需求面前，今年我国两会首次将“动力电池回收”话题写入政府工作报告。同时，发改委等多部门印发“十四五”循环经济发展规划的通知，动力电池回收行动是11个重点工程之一。随着汽车智能化、电动化趋势的持续发展，新能源汽车渗透率将持续提升。

近年我国新能源汽车销量高速增长，从2015年的33.1万辆增长至2022年的688.7万辆；动力电池装机量也迅速攀升，从2015年的16.5GWh增长至2022年的294.6GWh，增长了近17倍。这期间将带来大量的动力电池回收梯次利用空间。

动力电池梯次利用途径：

动力电池回收体系：梯次利用和再生利用

目前，锂电池回收的产业链可以分为梯次利用和报废回收两个环节。所谓梯次利用，就是对电池轻度报废基础上的重复再利用。厂家需要对性能下降，不符合动力电池标准的电池包进行拆解筛分重组，最后进行系统集成，然后用在一些对能量密度要求不高的领域。我们可以发现，这个过程需要检测、重组以及集成的能力，相当于整个电池制造的后道流程，除了电池厂和整车厂，一般的公司很难有长期竞争力。连梯次利用都做不到的电池最后只能报废拆解。这其中也可以分为两个流程，一个是预处理，这基本上是机械物理的流程，破碎拆解分类，物流流程之后就是一系列的化学冶金过程。

废旧动力电池回收流向：

梯次利用属于轻度报废，主要针对电池容量降低至80%以下，无法应用于新能源汽车上，但电池本身没有报废，可以将退役电池，进行回收、筛选、再利用于其他领域，典型应用是储能领域，如风光储能、削峰填谷、备用电源、家庭电能调节等。在锂电池的回收过程中，整车厂会在第一步梯次利用中取得主导地位，因为这个过程基本相当于电池制造的后道程序，熟悉电池制造流程的整车厂显然在技术上是有优势的。当动力电池无法梯次利用之后，就进入了报废回收环节。预处理流程比较标准，主要受益方是设备公司。后面的冶金流程涉及到专业的冶金过程，整车厂深度参与的意义不大，即使是比亚迪，深度参与到电池生产的方方面面，也不会自己下场去生产碳酸锂等原材料。整车厂需要跟一个拥有一定技术水平的冶金公司合作，整车厂提供废旧电池，并为配套的冶金公司提供指导，由冶金公司进行回收工作。 

退役动力电池处理方式：

磷酸铁锂电池：梯次利用的主力目前汽车上使用最多的动力电池为磷酸铁锂电池和三元材料电池。目前市场情况而言，相比于三元电池，磷酸铁锂电池更适合梯次利用。磷酸铁锂电池容量随循环次数的增多呈缓慢衰减趋势，当电池容量衰减到80%后，从汽车上退役下来的磷酸铁锂电池仍有较多循环次数，有较高梯次利用价值。而目前磷酸铁锂电池无论在性能和成本方面改善的空间也有限，所以磷酸铁锂电池会更适合并先于三元电池在储能行业的梯次利用。此外磷酸铁锂电池不含钴、锂、镍等金属，资源化价值较低。因此，磷酸铁锂电池一般继续作为储能电池继续利用，三元电池由于可以提炼出镍、钴、锂等金属，更适合进行资源回收。根据动力电池4-6年的使用寿命进行推测，到2022年前磷酸铁锂电池都将是退役电池的主力。

动力电池梯次利用区段：

动力电池梯次利用主要应用领域

从应用领域看，退役动力电池梯次利用可以作为储能材料，进行谷电峰用，平滑分布式电源功率波动；也可以作为通讯基站的备用电源；或者用在低速电动车、电动摩托车等对电池性能要求相对较低的场景等。退役动力电池在储能和低速电动车等领域有着巨大的应用潜力。储能的场景对电池剩余容量的要求不高，储能系统可使用剩余容量区间在20%-80%范围内的梯次利用电池，较大利用范围可提升梯次利用经济性。

动力电池梯次利用的储能系统：

电动汽车动力蓄电池梯级利用电池应用于电力系统储能是可行的，但是由于退役动力蓄电池电芯的性能参数差异较大，如何确定简单、合适、可靠并具备一定普适性的分选条件是目前需解决的技术难题。

从应用层面整体来看，当前由于缺乏行业标准，技术目前还相对不成熟，在利用过程中仍存在安全问题，不同类型电池回收之后进行统一再利用还存在困难期，梯次利用总体还处于示范性应用阶段。

近日，国家能源局印发《新型储能项目管理规范（暂行）》。其中指出，新建动力电池梯次利用储能项目，必须遵循全生命周期理念，建立电池一致性管理和溯源系统，梯次利 用电池均要取得相应资质机构出具的安全评估报告。

动力电池梯次利用场景：

动力电池梯级利用市场格局
全球范围内都在积极开展有关动力锂电池梯次利用的研究。

国外走的相对快一些，美国、德国和日本已经有不少示范应用的项目，他们在积极探索技术、成本、商业模式等方面的问题和难点，为后续大规模的产业化做储备。以我国电动汽车行业的发展速度和规模，未来两三年，即会迎来动力锂离子电池退役的高峰，多达GWh规模的动力锂离子电池，将退出汽车市场，并且退役电池总量每年都会呈加速度上升。

而随着电池性能的提升以及成本大幅下降趋稳，让现有及未来动力电池梯次利用的价值大大提高。国内企业也开始在电池回收和梯次利用领域展开布局。

国内梯次利用逐渐走向商业化，近两年新投运的梯次利用储能项目主要集中在工商业储能分时电价套利，地域集中在江苏，得益于江苏峰谷价差较大。

在江苏如东投产的1MW/7MWh梯次利用工商业储能系统项目是国内企业的首次商业化运营尝试，由中恒电气旗下煦达新能源和中恒普瑞联合承建，自投运以来产生大约4500元/日峰谷价差收益。

梯级利用技术壁垒高，需要离散整合技术、BMS以及寿命预测技术，同时还需要建立储能、低速电池销售渠道，相对第三方企业动力电池厂或整车厂的优势明显。

短时间来看，梯次利用的动力锂离子电池在家庭储能、分布式发电、微网、移动电源、后备电源、应急电源等中小型的储能设备应用领域，会有良好的发展潜力。长期来看，假如一些技术难点得以解决，在大型和超大型的商业储能和电网级储能市场，梯次利用也会有广阔的前景。

1：应用场景

以电动汽车行业为例，通常在电动汽车工况下，动力电池的容量衰减至初始容量的80%即认为无法满足行车要求，需要更换。因此退役的动力磷酸铁锂电池往往具有电池初始容量的75%以上，内部的化学成分并未改变。实际上更换下来的电池仍然有较长的寿命，可以用于对于电池性能要求不高化的场合，如家庭的应急电源、低速电动车、智能电网的削峰填谷、游乐场玩具车等。动力电池的梯次利用可以缓解电池回收的压力，充分发挥电池的价值，降低应用的成本，因此开展梯次利用的研究非常必要。

目前，应用主要集中在电力储能和通信基站领域，未来，应用市场有望进一步被扩大。其中，在大型集中式充电站中可以利用退役电池形成储能系统，实现峰谷套利，降低充电成本。从未来发展潜力而言，动力电池梯次利用在电力储能、低速电动车、通信基站备用电源等领域具有较大市场空间。

通信基站是我国退役动力电池主要梯次利用的应用场景之一。中国铁塔公司已在约12 万个基站中使用梯次电池约1.5 GW·h，替代了约4.5 万t铅酸电池。中国铁塔公司目前约有200 万个基站，按单站电池容量需求约30 kW·h 测算，该公司未来可能消纳约200 万辆新能源汽车的退役电池。杭州某供电公司在通信基站中增加了100 kW·h 的动力电池，这些动力电池与原有的电池共同出力，保证了信号的稳定传输。

电网储能领域中，国内首个电池梯次利用电网侧储能电站在南京开建，利用电池的余电继续为变电站和数据中心等设施供电，大幅提升了储能电池的经济性和可利用性，随后国内其他省市纷纷效仿：浙江省某微网储能项目为创造新的经济价值和起到削峰填谷的作用投运了电网储能电站，深圳市某两家公司合作建设了2.15 MW·h/7.27 MW·h 梯次电池储能项目，用于工业园区，以实现削峰填谷的功能和为电网提供辅助服务。

我国重庆等地已经建立了公交充电站，利用退役磷酸铁锂电池服务于电动公交车站的储能系统，可以有效地抑制充电负荷的波动，降低电网输配的成本。美国通用公司和瑞典ABB集团联合开展了车载锂电池二次利用的研究，主要是：储存太阳能电池和风力发电产生的电能。Heymans Catherine等从退役动力电池在用户侧梯次利用的经济性角度出发，通过分析用户能源需求及系统成本，研究了退役动力电池在用户侧参与调峰的可行性。

在低速车领域中，某公司将退役动力电池安装在低速电动车上使用，也有其他公司在低速快递物流车上使用退役动力电池。根据统计，退役退役动力电池梯次利用相关政策对比分析3电池应用成本约为650 元/kW·h，其收益要比铅酸电池用于低速车上的收益大很多。根据已有数据预测，在今年年底，预计低速车用退役电池成本低于300 元/kW·h，收益在450 元/kW·h 以上。

电网储能、通信基站和低速车等领域是大规模消纳退役电池的有效手段。梯次利用给电网储能等领域的低成本化带来重大机遇，有望最大化发挥电池全寿命周期价值，因此有必要出台梯次利用政策来把握住此机遇。

2：应用战略方向

近几年，电池企业、整车企业、下游用户、专业的储能系统集成商甚至是储能系统关键部件开发商（PCS、BMS）等企业，都开始关注动力电池梯次利用，开展技术积累以及相关业务。市场也出现了一些专业从事动力电池梯次利用的企业，但由于动力电池梯次利用涉及环节（电池拆卸、包装运输、拆解、分拣、重组等）较多，而且动力电池生命周期较长，当前我国的退役体量尚不足以支撑完整的梯次利用产业。

随着动力电池大规模退役期不断临近，各企业投资布局相关业务及资本收购的动作也逐渐密集。由于动力电池回收责任机制和回收利用体系的系统性和复杂性，产业链上下游的战略联盟与合作是未来的必然趋势。

另外，打造动力电池循环经济也将使得动力电池作为资产的金融价值愈加凸显，未来将催生一些以动力电池为资产的金融资产服务企业。