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年处理2万吨废旧锂电池回收建设项目可行性研究报告

来源:年处理2万吨废旧锂电池回收建设项目可行性研究报告      发布时间:2023-08-04

项目建设的背景

近年来随着人们环境保护意识的不断提高以及自然资源的不断消耗,环境友好的锂离子电池被开发出来并得到广泛使用。锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、低污染、循环寿命长等优点,已成为新能源汽车、电瓶车目标市场的绝对主力产品。

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然而,巨大的电池生产消费带来了数目惊人的废电池。虽然相对于一次电池,锂离子电池对环境的影响相对较小,但是锂离子电池的正、负极材料、电解液等物质对环境和人类的健康还是有很大危害的。据报道,美国已将锂离子电池归类为一种包括易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池,是各类电池中包含毒性物质最多的电池。长期以来,我国未对大量废弃的锂离子电池进行特殊处理,其主要进行填埋处置。虽然现在也有一些企业开始了废锂离子电池的回收处理,然而由于技术和经济等方面的原因, 目前锂电池回收率还很低,不到2%,给环境造成巨大威胁和污染,同时对资源也是一种浪费。

分析表明: 锂离子电池平均含钴12%~18% , 锂1. 2%~1. 8%, 铜8%~10% , 铝4%~8% , 壳体合金30%。以钴为例,一个重约40g的电池,含金属钴约6g(大约占15%),按每年报废1亿只计,其中可回收的钴约为600吨,废旧锂离子电池中钴含量较钴精矿中含量还要高。可见,实现废锂离子电池的资源化回收,能有效缓解我国金属资源的短缺问题。再生处理废旧锂离子电池能获得多种金属及其盐,根据目前该类产品的市场行情,将获得巨大的经济效益,这也是推动废旧锂离子电池回收处理行业发展的主要动力。

根据国家相关产业政策,利用废锂离子电池回收提取有色(稀贵)金属和生产产品的企业将享受国家税收优惠。并且在《废电池污染防治技术政策》(环发[2003]163号)中废锂离子电池被列入重点收集范畴,要求进行资源化再生或无害化处理处置。这些政策均体现了国家鼓励废电池回收的政策导向。因此,如何在治理“电池污染”的同时, 实现废旧电池有色金属资源尤其是钴的综合循环回收, 已成为国家与社会关注的热点:

1、2012年6月国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划》,提出制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯级利用和回收管理体系;引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用,鼓励发展专业化的电池回收利用企业;严格设定动力电池回收利用企业的准入条件;

2、2014年7月,国务院办公厅印发《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,提出研究制定动力电池回收利用政策,探索利用基金、押金、强制回收等方式促进废旧动力电池回收,建立健全废旧动力电池循环利用体系;

3、2016年1月,发改委、工信部、环保部、商务部、质检总局联合印发《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》,提出建立上下游企业联动的动力蓄电池回收利用体系;落实生产中责任延伸制度;国家在现有资金渠道内在技术研发、设备进口等方面给予支持;

4、2016年12月,工信部组织编制《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(征求意见稿),再次明确鼓励汽车生产企业、电池生产企业、回收拆解企业与综合利用企业等通过多种形式,合作共建、共用废旧动力蓄电池回收利用网络;

自2009年开始推广新能源汽车至今,我国的新能源汽车行业实现了快速发展。消费电子类锂离子电池寿命一般为1-3年,动力电池寿命一般为8-10年,预测到2020年,全球废旧锂离子电池的数量约为250亿只,重量达50万吨。第一轮推广的新能源汽车已经驶过5到8个年头,我国动力电池即将迎来大规模的报废期。相关分析指出,废旧动力电池回收市场将从2018年开始爆发,当年即可达50亿元规模。到2020年和2023年,废旧动力电池回收市场规模将进一步增长至136亿元和311亿元。

项目建设的必要性 

项目的建设有利于减少废旧电池对环境的污染

锂电池主要是由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等几部分组成。正极通常用粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)将正极材料固定在电极上制得。负极一般采用石墨结构的碳素材料,如碳/石墨插入材料,由碳素材料、乙炔黑、粘合剂按一定比例混合涂覆在铜箔上制得。隔膜主要由聚丙烯、聚乙烯微孔薄膜或二者双层组成,其厚度在10 μm左右。电解液主要是含锂盐的有机溶剂,其中锂盐通常是LiPF6,也会用LiClO4 或LiBF4。有机溶剂通常为碳酸酯类(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)。外壳为不锈钢、镀镍钢或铝壳等。这些物质的存在会使得随意丢弃废旧电池造成水污染,危及水生物的生存和水资源的利用。废酸与废碱等电解质溶液则会使土壤酸化或碱化。

根据项目的设计能力,每年将会回收2万吨废旧电池,将会为大力降低废旧电池对环境的污染。

项目的建设有利于中国非可再生资源的再利用

矿产资源是自然资源中的一种对人类有重要作用的资源,它是指经过地质成矿作用,使埋藏于地下或出露于地表、并具有开发利用价值的矿物或有用元素的含量达到具有工业利用价值的物质。矿产资源是进行社会生产发展的重要物质基础,现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。矿产资源属于非可再生资源,其储量是有限的。矿产资源是重要的自然资源,它不是上帝的恩赐,而是经过几百万年,甚至几亿年的地质变化才形成的,它是社会生产发展的重要物质基础。

废旧锂电池报废后包含的物质并未消失,只是经历了 “ 矿产资源 —原材料 — 加工制品 — 流通消费 — 报废产品 ” 的生命周期历程,其组成要素的物质形态发生变化,但物质本身仍然存在。

根据项目的设计能力,项目年产1.2万吨再生材料。项目的建设有利于国家非可再生资源的再利用,节约中国的资源,符合《国土资源部关于推进矿产资源全面节约和高效利用的意见》国土资发〔2016〕187号的矿产资源节约和高效、循环再利用文件精神。

项目的建设有利于规范废旧电池回收行业的发展

2017年初,工信部、商务部、科技部已联合印发《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》,其中备受关注的新能源动力电池回收再利用问题,被列入重大试点示范工程。目前市场上所有电池都是化学物品,如果制度不严、管理不善、技术落后,都可能会对环境产生污染。

然而目前市场上90%的废旧电池都未被回收,剩余10%废旧电池都被个人或者无技术、资质的企业二次回收再利用,他们不仅技术落后,而且不顾环境污染任意排放。不仅仅扰乱了不成规模是市场,而且埋下了极大的环境与安全的隐患。

深圳市某有限公司拟建年处理2万吨废旧锂电池项目,拥有电池回收完整技术(引进美国、欧盟、日本先进的干法、湿法、生物法回收处理技术)并与清华大学有长期合作,使电池回收行业在中国得到持续、有效的发展,为国家环境保护与非再生资源循环利用做出重大的贡献。

项目建设的可行性

基于以上行业背景与国家政策的大力扶持、重视,深圳市某有限公司大力响应国家号召,并充分抓住市场,拟建年处理2万吨废旧锂电池回收项目,项目的建设具备以下可行性:

1、2017年,国家发展改革委、财政部、商务部关于印发《鼓励进口技术和产品目录》,该项目建设属于第一条“ 鼓励引进的先进技术”中的第A142“氢动力电池,锂离子电池高性能/低成本正极材料、高容量新型(硅碳)负极材料、高性能隔膜材料回收设计制造技术”;A148“用于电子级产品包装的加工设备及原材料技术”;A170 、A171、A172“符合环保要求的废旧电池回收处理工艺与装备技术”、“电子废弃物干式分离回收技术”等等;

同时,项目属于第三条“鼓励支持发展的重点行业”中的C39:“含重金属废弃物安全处置技术设备开发制造及处置中心建设”、C44:“废旧电器电子产品、废旧电池、等再生资源循环利用技术与设备开发”C46:“高效、节能、低污染、规模化再生资源回收与综合利用中,有价元素的综合利用”;C58:“新能源有色金属新材料生产中,新能源:高容量长寿命二次电池电极材料”,项目是国家大力鼓励、支持类项目。

2、符合广东省市国民经济和社会发展十三五规划精神。

3、地方政府的大力支持是项目顺利实施的又一保证。有关部门对该项高度重视,全力支持该项目的上马建设。

4、该项目建设规模适中,技术方案可行,经济效益较好,建设条件落实,自筹资金到位,投资风险较小。

因此,从总体上看,该项目是可行的。

市场分析

动力锂电池的需求量和报废量分析

2015年中国锂电池总产量47.13Gwh,其中,动力电池产量16.9Gwh,占比36.07%;消费锂电池产量23.69Gwh,占比50.26%;储能锂电池产量1.73Gwh,占比3.67%。

我们测算,到2020年动力锂电池的需求量将达到125Gwh,报废量将达32.2Gwh,约50万吨;到2023年,报废量将达到101Gwh,约116万吨。规模庞大的动力锂电市场伴生的将是锂电池回收和下游梯次利用的行业机遇,发展锂电池回收和梯次利用在避免资源浪费和环境污染的同时也将产生可观的经济效益和投资机会。

2016年上半年,中国新能源汽车产销分别达到17.7万辆和17万辆,依旧是全球最大的新能源车市场。1-2月受春节和政策因素影响而产销较低,随着政策调整推进,上半年的3-6月新能源车逐步实现恢复性增长,6月冲刺到3.5万台水平。下半年的7-8月新能源车处于3万台左右的位稳定状态,等待进一步的增长动力。

据中汽协会统计,8月新能源汽车生产21303辆,销售18054辆,同比分别增长2.9倍和3.5倍,其中纯电动汽车产销分别完成13121辆和12085辆,同比增长3.8倍和6.1倍,插电式混合动力汽车产销分别完成8182辆和5969辆,同比分别增长2倍和1.6倍。

根据工信部的相关政策规定,纯电动乘用车补助标准在综合考虑规模效应、技术进步等因素后逐年退坡;此外,在16年上半年政府加大查骗补力度之后,考虑对于政策进行调整和修改。

国家将对补贴政策进行多方面的改善,研究建立动态调整机制,调整产品结构,提升补贴产品的先进性水平。

新能源汽车行业目前和未来3~5年仍将处于高速发展的阶段,政策转型和产业结构调整都是使得产业发展更加健康完善的必经之路。随着电动汽车技术的不断升级和产业集中度的不断提高,未来行业仍将经历较快发展。

通过综合考虑补贴因素变化、充换电设施数量、油电价差和电动产品性能等方面的因素,如下所示:

图表3-1 2011年-2016年国内新能源汽车产量及增长统计

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动力电池的需求量和报废量不仅与新能源车新增产量密切相关,还与不同车型的占比、电池技术路线的转移趋势、不同动力电池的使用寿命及不同电动车型的报废年限等有关。目前行业内的平均标准如下,可以作为预测动力电池需求量和报废量的假设条件:

不同动力电池的平均质量分别为:插电式乘用车275kg、插电式商用车235kg、纯电动乘用车550kg、纯电动商用车1900kg;

根据公路部门统计,轿车、轻型车年平均行驶里程为5万km、中型车为4万km、重型车为3万km;在同样的行驶条件下,纯电动乘用车动力电池的使用寿命约为4-6年;而纯电动商用车日行驶次数多、行驶里程长、充电较为频繁,其动力电池的使用寿命约为2-3年。

目前我国私人乘用车平均报废年限在12-15年,商用车强制报废年限为10年,电动汽车在其寿命周期内至少更换2次动力电池,而且由于不确定性因素(意外事故、人为原因等),动力电池的寿命周期会不断变化。

根据我们的测算,按商用车(按3年电池寿命假设)和乘用车(5年)所使用的动力锂电池报废量,将在2020年分别达到27Gwh和4.2Gwh,在2023年分别达到84Gwh和17.5Gwh

根据测算,从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属所创造的市场规模将会在2018年开始爆发,达到52亿元,2020年达到136亿元,2023年将超过300亿元。

这些因为发展新能源汽车产业而产生的电池报废量如果不得到妥善的处置,将会对环境造成较大的污染;此外,废弃的锂离子电池具有显著的资源性,下文我们将分析锂离子电池回收的技术可行性和成本经济性。

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