新能源汽車環保優勢明顯,進入穩定發展期。與傳統汽車相比,新能源汽車在環保方面的優勢主要體現在1)有害顆粒物低排放:由于采用電、氫氣或混合能源,所含鉛、苯及顆粒物等有害物質更少,其自身的廢氣排放污染相對傳統燃油車更小,即使按所耗電量換算為發電廠的排放,造成的污染也少于傳統汽車,因為發電廠的能量轉換率更高,而且集中排放可以更方便地加裝減排治污設備;2)提升能源利用率:以電動汽車為例,按每百公里耗電15-20kWh 計,考慮發電廠和電動機損耗,能耗約等于7kg 標準煤,傳統汽車按每百公里耗油量10L 計,能耗約等于10kg 標準煤。
動力電池爆發后轉向平穩高增,三元和磷酸鐵鋰電池各占半壁江山。動力電池作為新能源汽車的配套設備,同樣經歷了由爆發到平穩高增的發展。整體來看2017 年動力電池總出貨量38.2GWh,同比增長37.0%。在動力電池的開發、運用過程中,各大廠商將高性能的鋰電池作為主要對象,根據正極材料的不同主要分為:磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池和鎳鈷錳(NCM)、鎳鈷鋁(NCA)等為代表的三元電池,其中磷酸鐵鋰正極化學性質穩定且使用壽命較長,同時由于原材料價格低廉,其仍占據動力電池半壁江山;而三元材料電池高能量密度、更強的耐溫性和充電效率等優勢使得其近年越來越受到青睞,占比迅速提升。2017 年磷酸鐵鋰電池的裝機量19.97Gwh,占比50%;而三元材料電池裝機量16.15Gwh,占比已達44%。
預計2018 年動力電池回收量增速望超200%。對于新能源汽車來說,當電池容量衰減到初始容量的70%-80%就需要對電池進行更換,其中電動乘用車電池的使用周期為4-6 年,而商用車電池用度更高,因此壽命約為3-5 年。由于新能源汽車大力推廣是從2013 年以后開始,因此能夠推算出第一批電池更新換代的試點將會在2018 年左右,屆時動力電池的退役與更新也望迎來爆發式增長。我們假設新能源乘用車電池使用周期5 年,商用車4 年,到期后更新率(即真正退役的電池/年限到期應該退役的電池總量)逐年提高,則根據近年動力電池的產量能夠測算出到2018 年,動力電池新增報廢裝機量或將達11.14GWh,同比大幅增長278.9%;若假設磷酸鐵鋰和三元材料電池能量密度在0.11MWh/t 和0.18MWh/t 維穩,則對應重量約9.22 萬噸,同比增長273.3%。
鋰電池潛在環境威脅大。大量的退役電池將對環境帶來潛在的威脅,尤其是動力電池中的重金屬、電解質、溶劑及各類有機物輔料,如果不經合理處置而廢棄,將對土壤、水等造成巨大危害且修復過程時間長、成本高昂,因此回收需求迫切。
三元電池拆解技術相對成熟。對于三元材料電池,常用的回收手段仍為拆解,其拆解產物鎳鈷鋰銅鋁等金屬仍具有較高的經濟價值(磷酸鐵鋰回收成本和拆解收益接近,拆解效益低),一般用于動力電池的再制造。目前回收工藝主要分為干法、濕法和生物回收,其中濕法為目前的主要工藝,其回收率高且能夠對貴金屬進行定向回收;干法一般作為濕法的配套工藝,主要用于金屬的初步處理,而生物回收尚處于初級階段,技術發展仍不成熟。根據工信部2016 年發布的《新能源汽車廢舊動力蓄電池利用行業規范條件和行業規范公告管理暫行辦理》,鼓勵綜合使用干法和濕法對動力蓄電池回收利用。