机械设备行业专题：电池回收系列专题（一）：电池回收行业的发展模式

电池回收系列专题（一）：电池回收行业的发展模式 机械设备行业专题 2022年8月7日 证券研究报告 行业研究行业周报 机械设备 电池回收系列专题（一）：电池回收行业的发展模式 2022年8月7日 本期内容提要: 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031 刘卓机械设备行业分析师 执业编号：S1500519090002联系电话：010-83326753 邮箱：liuzhuoa@cindasc.com 上次评级 投资评级 本周专题：我国动力电池累计装机已超530GWh，废旧电池规模较大且增长较快，所面临的环保压力和废旧电池所蕴含的经济效益每年都在快速提升，电池回收势在必行。2021年我国动力电池装机量达到154.5GWh，占全球的52%，截至今年6月底我国动力电池累计装机量已达531.9GWh，保持全球领先地位。动力电池的性能会随着充电次数的增加不断衰减，一般而言，当电池容量衰减到总容量的80%时，动力电池将不能满足新能源汽车的要求，需要更换电池。环保方面，动力电池中有大量钴、镍等金属，以及氟化物、塑料隔膜等物质，这些物质如果不经过合理处理而直接放置在自然环境中，会对环境造成非常严重的伤害。经济效益方面，从新能源汽车上退役下来的动力电池仍然具有较高余能，并且动力电池中含有大量的钴、镍、锂以及其他稀有金属，将废旧动力电池进行回收后通过拆解、分离、提纯等加工后可再次用来生产动力电池或者其他产品，进而可充分利用此类有价金属，实现经济效益最大化。 电池回收主要分为梯次利用及拆解回收两种方式。动力锂电池退役后需要进行余能检测，若余能在80%以上，可以通过修复和增容来提升其性能；余能为20%-80%的电池，虽然不能满足原来级别汽车的动力需求，但依然具有低端汽车及其他储能的价值，因此可以根据其具体需求进行梯级利用；对于余能不足20%的电池，则可以直接进行报废并拆解回收处理。按照经营主体分类，电池回收的商业模式主要分为锂电材料企业回收模式、生产者责任制回收模式、整车企业为主体回收模式以及梯次利用回收模式四类。锂电材料企业回收模式是锂电材料企业为主导，通过回收废弃电池中锂、钴、镍等关键有价材料资源，形成产业闭环，从而实现降本的商业模式。生产者责任制的回收模式将动力电池生产商对于电池的环境责任扩展到电池的整个生命周期中，即电池的生产、使用、回收以及报废处置等过程。退役的动力电池沿新品电池的物流路线逆向返回。整车企业为主体的回收模式是指因消费者使用不当等原因导致动力电池先于电动汽车报废时，维修或更换的电池由整车企业承担电池回收责任，整车企业将电池交至动力电池处理单位的回收模式。采用梯次利用回收模式的企业通常是并非电池以及电池回收业务的第三方企业。 车用动力电池梯次利用工艺流程包括电池拆解、电池筛选、电池重组、系统集成等。退役电池包经过外观评估以及一致性检测则可以直接以整体形式用于低性能要求的场景；若未通过则需要将电池包拆解为电池模组或电池单体，并再次进行电池筛选。电池模组或电池单体需要进行外观评估、剩余寿命预测以及性能状态检测等筛选过程，通过后则需要进行电池重组。电池重组包括电池成组、均衡管理、BMS数据监管以及安全检测等步骤。安全检测通过后需要进行系统集成再进入低性能要求的场景。当退役电池梯次利用结束后，余能低于20%通常可以直接进行报废处理或进一步进行拆解回收。动力电池拆解回收工艺包括预处理工艺、正负极材料回收工艺及电解液回收工艺。预处理工艺 包括放电、拆解、粉碎、分选等，预处理的目的是将电池内的金属外壳、电极材料等分离出来。正极材料回收工艺主要包括物理回收、化学回收以及生物回收工艺。其中，化学回收工艺又可以进一步细分为火法回收工艺和湿法回收工艺。石墨负极材料回收工艺通常采用热处理、浸出或研磨浮选的方式来回收。电解液回收工艺通常采用真空热解或萃取法。 风险因素：疫情反复风险、政策变动风险等。 目录 电池回收系列专题（一）：电池回收行业的发展模式5 我国动力电池规模增长较快，电池回收势在必行5 电池梯次利用及拆解回收具有技术可行性8 表目录 表1：锂电材料企业回收模式代表企业的电池回收布局6 表2：生产者责任制的回收模式代表企业的电池回收布局7 表3：整车企业为主体的回收模式代表企业的电池回收布局7 图目录 图1：电池回收行业驱动因素5 图2：电池回收分类6 图3：电池回收的四类商业模式8 图4：车用动力电池梯次利用工艺流程图8 图5：废旧电池拆解回收中的物理回收工艺流程9 图6：废旧电池拆解回收中的火法回收工艺流程10 图7：废旧电池拆解回收中的湿法回收工艺流程10 图8：两种石墨负极材料回收工艺流程10 图9：电解液回收工艺流程10 电池回收系列专题（一）：电池回收行业的发展模式 我国动力电池规模增长较快，电池回收势在必行 我国动力电池累计装机已超530GWh，废旧电池规模较大且增长较快，所面临的环保压力和废旧电池所蕴含的经济效益每年都在快速提升，电池回收势在必行。2021年我国动 力电池装机量达到154.5GWh，占全球的52%，截至今年6月底我国动力电池累计装机量已达531.9GWh，保持全球领先地位。动力电池的性能会随着充电次数的增加不断衰减，一般而言，当电池容量衰减到总容量的80%时，动力电池将不能满足新能源汽车的要求，需要更换电池。 环保方面，动力电池中有大量钴、镍等金属，以及氟化物、塑料隔膜等物质，这些物质如果不经过合理处理而直接放置在自然环境中，会对环境造成非常严重的伤害。经济效益方面，从新能源汽车上退役下来的动力电池仍然具有较高余能，并且动力电池中含有大量的钴、镍、锂以及其他稀有金属，但是这些金属并不会随着动力电池使用寿命的终结而消失，这些金属材料仍具有较好的经济价值，对其做直接报废处理将会产生巨大的资源浪费。将废旧动力电池进行回收后通过拆解、分离、提纯等加工后可再次用来生产动力电池或者其他产品，进而可充分利用此类有价金属，实现经济效益最大化。 图1：电池回收行业驱动因素 电池回收行业驱动因素 环保压力（随规模提升） 经济效益（随规模提升） 含有大量环境污染物 稀有金属回收利用 资料来源：信达证券研发中心 电池回收主要分为梯次利用及拆解回收两种方式。动力锂电池退役后需要进行余能检测，若余能在80%以上，可以通过修复和增容来提升其性能；余能为20%-80%的电池，虽然不能满足原来级别汽车的动力需求，但依然具有低端汽车及其他储能的价值，因此可 以根据其具体需求进行梯级利用；对于余能不足20%的电池，则可以直接进行报废并拆解回收处理。 梯次利用是指动力电池退役后，以电池包或模块、单体的形式再次应用到储能电站、光储系统、通信基站以及低速电车等性能要求低于电动汽车的场景的过程。动力电池的梯次利用不仅可以有效地减少锂离子电池带来的污染，减少资源浪费，还可以提高电池的利用价值，实现全生命周期的价值最大化，降低电动汽车、电能存储等相关行业的成本，从而促进新能源汽车的发展。拆解回收是指通过物理回收、湿法回收或者火法回收等工艺，再次利用退役动力电池中的锂、钴、镍、锰、铝箔以及铜箔等有价值的材料。 图2：电池回收分类 资料来源：《动力锂电池梯次利用进展研究》，信达证券研发中心 电池回收按照经营主体不同划分为四类商业模式 按照经营主体分类，电池回收的商业模式主要分为锂电材料企业回收模式、生产者责任制回收模式、整车企业为主体回收模式以及梯次利用回收模式四类。 1）锂电材料企业回收模式是锂电材料企业为主导，通过回收废弃电池中锂、钴、镍等关键有价材料资源，形成产业闭环，从而实现降本的商业模式。该模式的代表企业有邦普、华友钴业以及格林美等。华友钴业向产业链下游延伸至回收，拓宽其在钴资源等原材料 供应渠道，保障资源维稳及成本掌控。格林美按照“电池回收-原料再造-材料再造-电池包再造-新能源汽车服务”的新能源全生命周期价值链开展业务布局。此外，光华科技、赣州豪鹏、中伟股份、赣锋锂业、广东佳纳、金驰能源等也纷纷布局回收业务，具备锂电回收能力。 表1：锂电材料企业回收模式代表企业的电池回收布局 锂电材料企业电池回收布局 华友钴业 2022年7月LG能源宣布，将与华友钴业在中国成立电池回收合资企业。此外，华友钴业的全资子公司华友循环2018年投产再 生利用专用生产线，实现年处理退役动力蓄电池6.47万吨，每年可综合回收钴5783吨（金属量）、镍9432吨（金属量）、锂 2050吨（金属量）以及锰、铜箔、铝箔等有价元素。 联合北汽、比亚迪、三星等企业，开启汽车厂牵头、电池厂参与、回收企业承办的社会责任大循环体系，实现全生命周期价值链 格林美 模式的落地实施。 邦普年处理废旧电池总量超过6000吨、年生产镍钴锰氢氧化物4500吨，总收率超过98.58%，回收处理规模和资源循环产能已 邦普 跃居亚洲首位。 资料来源：高工锂电、电池中国等，信达证券研发中心整理 2）生产者责任制的回收模式将动力电池生产商对于电池的环境责任扩展到电池的整个生命周期中，即电池的生产、使用、回收以及报废处置等过程。退役的动力电池沿新品电池的物流路线逆向返回。该模式以动力电池企业为主导，卡位回收处理，提高原料的上游议价能力，降低电池生产成本，成为该类商业模式的源动力。但是该模式逆向物流回收动力电池的路径长，可能由于国别、地域的差异不利于追责。并且由于交转次数和运输次数较多回收成本提高，可能不利于电池回收。电池企业通常以建立战略联盟、参股等形式参与材料企业、第三方回收机构合作，布局电池回收业务。国内代表性企业包括宁德时代、比亚迪、国轩高科等。 表2：生产者责任制的回收模式代表企业的电池回收布局 动力电池企业电池回收布局 宁德时代 在2013年和2015年分别增持邦普循环，持有邦普69.02%股权；2019年又与邦普合资36亿元成立合资公司，进一步扩大上游正 比亚迪是最早与中国铁塔达成梯次利用战略合作的公司之一。上海比亚迪为工信部符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行比亚迪业规范条件》的第二批白名单（梯次利用）企业。此外，比亚迪与日本商社伊藤忠商事共同探索退役电池在储能领域的应用。目 前已在全国设立超过40家动力电池回收网点。 极材料布局。邦普循环早于2008年就提出了“上下游”回收结合的概念，首创中国废旧电池回收体系，目前已在全国设置15个回收网点。 国轩高科 2017年国轩高科与钴产品生产商兰州金川分别出资5000万元成立了安徽金轩电池资源循环利用技术有限公司，以及甘肃金轩电池资源循环利用技术有限公司，经营范围均为废旧电池的回收、拆解、处理、综合利用等全流程业务。2018年公司在庐江布局锂电池回收产线。2021年国轩高科拟投资120亿元在合肥循环经济示范园建设动力电池产业链系列项目，项目聚焦锂电池原材料、电池回收及梯次利用，预计24个月内竣工投产。 资料来源：高工锂电、电池中国等，信达证券研发中心整理 3）整车企业为主体的回收模式是指因消费者使用不当等原因导致动力电池先于电动汽车报废时，维修或更换的电池由整车企业承担电池回收责任，整车企业将电池交至动力电池处理单位的回收模式。该模式下，整车企业承担生产者责任，有义务建立电池回收网络，利用旗下4S店等渠道从C端回收退役电池。该模式相对于生产者责任制的回收模式而言，回收路径更短，有利于保护动力电池技术及设计等商业机密。此外，整车企业可通过动力电池处理单位了解不同类型动力电池报废后处理的难易程度，从而能够在生产设计时将电池回收处理考虑在内。该模式的代表性企业包括北汽鹏龙、奔驰、丰田以及特斯拉等。 表3：整车企业为主体的回收模式代表企业的电池回收布局 整车企业电池回收布局 北汽鹏龙 子公司北汽鹏龙新能源成立于2018年，是由北汽鹏龙、北汽新能源、北汽福田、格林美、河钢集团、厦门钨业合资成立的大型退役动力电池拆解及梯次利用企业。2020年与易事特集团签署战略合作协议，打造以智慧