动力电池梯次利用报告

1、1、电动汽车行业状况新能源（电动）汽车作为我国七大战略性新兴产业之一，是基于驱动技术 的重大转型，是针对能源安全、持续发展和和产业结构升级问题的重要突破口， 因此，大力发展电动汽车对我国具有重要的战略意义。目前，中国已经初步建立了电动汽车的法规、标准与管理体系，为电动汽 车的产业化、商业化发展奠定了基础。 2009年1月，国务院通过汽车产业调 整和振兴规划，明确实施新能源汽车战略，推动纯电动汽车、充电式混合动力 汽车及其关键零部件的产业化，提出“三年内形成 50万辆纯电动、充电式混合 动力和普通型混合动力等新能源汽车产能， 新能源汽车销量占乘用车销售总量的 5画右”的目标。电动汽车作为新一轮的

2、经济增长的突破口和实现交通能源转型 的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面 的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。 现在，更多的专家 和更多的企业已经自觉地把发展新能源汽车、节能环保的汽车、电动汽车作为今 后发展的目标。根据中汽协数据，2015年我国电动汽车销售33.11万辆，其中纯电动汽车 24.75万辆，同比增长4.5倍，插电混合动力汽车8.36万辆，同比增长1.8倍。图1中国新能源汽车销量（2011-2015）截至2015年底，全国汽车保有量达到1.72亿辆，其中电动汽车

3、保有量达到 58.32万辆，较2014年底的12万辆增长169.48%,但与汽车整体保有量相比差 距仍然很明显。据中国产业调研网发布的中国电动汽车行业市场调查研究及发展 趋势预测报告（2015年版）显示，未来几年是中国新能源汽车发展的战略机遇 期，节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）明确指出，至I 2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。2、动力电池状况（1）动力电池技术状况动力电池类型主要有铅酸电池、锲氢电池、锲镉电池、锂离子电池、钠硫电 池、钠/氯化锲电池等。对于电动汽车来说，要

4、想获得与传统汽油车相当的竞争 力，持外，更重要的是要找到尽可能接近于理想条件的动力电池，电动汽车理想的动力电池要求安全性好、绿色环保、具有高能量密度和高功率密度、循环寿命长、成本低。铅酸电池能量密度仅约 50Wh/kg,功率密度约200W/kg,循环寿命 约600次；锲氢电池能量密度约100Wh/kg,循环寿命约1000次；钠硫电池、 钠/氯化锲电池的能量密度和功率密度则更低。这些类型的电池均无法满足电 动汽车的飞速发展对动力电池提出的越来越高的要求。铅酸电池仅能作为小型电瓶车的动力电池，无法用于真正意义上的电动汽车。锲氢电池在早期的发展中相对于锂离子电池具有较好的安全性能以及其较 高的功率密

5、度而成为目前电动汽车的主流动力电池，但仅限于混合动力的形式。 目前锲氢电池的主流地位已逐渐被锂离子电池所取代，无论是混合动力还是纯电动，在电动汽车应用环节主要以锂离子电池为主。目前来看，只有锂离子电池技术在向着理想动力电池的方向不断发展和进步。目前锂离子电池单体的性能已基本能满足电动汽车的应用要求，国内与国外先进水平还有差距，国内的锂离子电池原料、电池单体 /组件的生产工艺、电池 控制等一些关键技术还有待突破， 而且，生产一致性问题也没有完全解决， 电池 成组后的稳定性和使用寿命等还存在较大问题。由于担心锂离子电池的稳定性， 从“十五”开始，我国在电动汽车研发过程中，并未将锂离子电池作为重点方

6、向， 而是选择了锲氢电池。但在锂离子电池领域，中国企业还有机会，因为我国此前 大力发展消费电子产品为锂离子电池产业打下了较好基础，有利于向动力电池领域发展，代表企业有比亚迪、万向、力神、比克等。（2）动力电池市场状况根据国家统计局数据，2015年国内锂电池制造行业实现收入 2030亿元，同 比增长20%增速进一步加快，在收入强劲增长带动下，行业利润出现大幅增长， 2015年国内锂电池制造行业实现利润总额 130亿元，同比增长60%大幅高于收 入增速，动力电池盈利能力大大强于消费电子电池是主要原因。20124 口 15年中国锂离子电池行业收入及同比增速 锂电池行业收入（亿亓）一同比增速（湖图2

7、2012-2015年中国锂离子电池行业收入及同比增速从产量上来看，2015年国内锂电池生产量达到47.13GWh同比增长54.78%, 其中动力电池占比快速提升，从 2014年的19%§升至2015年的36%汽车用动 力锂电池的产量在15GWhfc右，占整体锂电池的产量为32% 2016年一季度锂电 池产量继续保持高速增长，一方面是新能源汽车在一季度同比仍然保持了1倍左右的增长，另一方面部分2015年年底的新能源汽车的补装电池需求也在一季度 释放。根据高工锂电统计，2016年第一季度中国锂电池电芯产量为 13.5GWh同 比增长95.7%,其中车用动力电池产量增长最快，第一季度应用于

8、电动汽车的中 国锂电池产量为7.5GWh同比增长454%新能源汽车用动力电池产量占比从 2015 年一季度的19.6%提升到2016年一季度的55.3%。20112016年国内锂电池产量及增速 国内锂电边产里（万KWh）闰b聊速（如）图3 2011-2016年国内锂电池产量及增速3、退役电池及梯次利用情况（1）退役电池情况我国已经成为全球最大新能源汽车市场，TrendForce集邦科技旗下研究品牌拓城产业研究所最新研究显示，今年 1至9月，我国新能源汽车销量接近35 万辆，已经超过2015年全年总量，预计2016年中国新能源汽车销量将挑战55 万辆。繁华的新能源车市下，动力电池市场需求不断攀升

9、。同时，受限于动力电 池的使用寿命，未来报废的动力电池数量也极为庞大。研究机构预计，到 2020 年我国动力电池市场需求将达 125Gwh报废量将达32.2Gwh,约50万吨；到2030 年，动力电池报废量将达101Gwh 4勺116万吨。目前动力电池回收主要有两条路径， 一是针对没有报废只是容量下降无法被 电动汽车继续使用的电池，进行梯次利用，让其在其他领域（比如电力储存）发 挥余热；二是对已经报废的动力电池拆解、回收。梯次利用：主要针对电池容量降低使得电池无法使电动车正常运行，但是电池本身没有报废，仍可以在别的途径继续使用，例如用于电力储能。拆解回收：主要针对电池容量损耗严重，使得电池无法

10、继续使用，只有将电 池进行资源化处理，回收有利用价值的再生资源。目前，动力电池的回收渠道主要以回收小作坊为主，专业回收公司和政府回收中心较少，体系有待重整。废旧动力电池大多流入了缺乏资质的翻新小作坊， 这些公司工艺设备落后。但如果交由依法注册纳税的正规企业， 取得资质并按照 国家标准排放，势必会造成价格上竞争力的缺失。 因此，完善政策保障电池回收 产业的可持续发展非常必要。专业回收公司是经国家批准专门回收处理废旧动力电池的专业企业，综合实力雄厚、技术设备先进、工艺规范，既能最大化回收可用资源，又能够降低对环 境的污染。目前，开展动力电池回收的企业主要有深圳格林美、邦浦循环科技、 超威集团和芳源

11、环保等。虽然进行锂电池回收方面布局的企业越来越多，但缺乏政府系统的支持和政策激励。地方各级政府设置回收中心，将有利于科学规范地管理电池回收市场、 完善 回收网络、合理布局回收网络和回收市场，提高正规渠道的回收量。但目前我国 还没有动力电池的政府回收中心，但未来可以根据我国现实情况，有选择进行发 展。整体上看，国内针对动力电池的回收工艺路线还处于探索阶段，回收处理普 遍停留在废物处理阶段，资源回收再利用以及动力电池的循环再制造技术的研究 仍未开展，对电池回收所涉及到的安全生产和环境保护等问题没有具体的工艺措 施和装备保证。(2)电池梯次利用情况目前，动力电池梯次利用的未来主要应用领域例如将动力电

12、池作为分布式发 电的储能系统，例如将动力电池作为分布式发电的储能系统，可以有效解决分布 式发电随机性的问题，提高供电的稳定性和降低发电成本。 如果能做好动力电池 的梯次利用，不仅可以降低动力电 池的成本并延长使用寿命，还可以有效降低 储能成本，并对可再生能源的发展起到帮助作用。1)国外梯次利用情况目前全球范围内都在积极开展有关动力电池梯次利用的研究，像德国、美国、曰本等国家由于起步较早，如今已经有了很多成功的示范工程和商业项目， 大部 分是以储能二次利用为主。例如日本的 4R Energy,将日产leaf气车的二手电 池用于家庭和商业储能，德国博世集团则利用宝马的纯电动汽车退役的动力电池 建造

13、2MW/2MWH大型光伏站储能系统，美国公司FreeWire面向办公区域开发了 一款可移动的电动汽车充电宝，基于退役的废旧动力电池供能。表1总结了目前 国外电池梯次利用的典型成功案例。表1国外电池梯次利用的典型案例国家应用领域案例概述参与主体日本家庭、商业储能由日产汽车和住友集团合资建立的4R Energy ,销售或租赁日产leaf汽车的二手动力电池用于 家庭和商业储能。4R Energy 公司日本家庭储能夏普公司开发智能功率调节器，让车载动力电 池可以应用于家庭储能。夏普公司美国/日本家庭储能美国EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新 建公寓中推广梯次利用电池。美国EnerDel公司、日

14、本伊藤忠商事美国家庭、商业储能美国 Tesla Energy 开发了 powerwall 和 powellpack ,分别面向家庭储能系统和商业储 能系统。Tesla Energy德国电网储能德国BOSCHI团利用宝马 ActiveE和i3纯电动 汽车上退役的动力电池建造 2MW/2MWH大型光 伏站储能系统。该系统建造在德国柏林，由瓦 腾福公司负责日常运行和维护。BOSCH BMW瓦腾福公司美国/瑞典电网储能美国通用公司与瑞典 ABB集团联合开展了关于 车用锂电池梯次利用的研究，主要面向智能电 网，用来储存太阳能、风能等分布式发电系统 产生的电力。通用公司、ABB集团2）国内梯次利用情况动力

15、电池的梯次利用目前在国内的发展相较于世界范围内仍有一定的差距， 由于是近几年才开展相关的研究和应用，目前还停留在示范工程阶段，并没有成 熟的商业化运作。例如，由中国电科院、国网北京市电力公司与北京交通大学协 作完成的100kWhW次利用电池储能系统的工程示范，北京市科技计划“电动汽 车锂离子电池系统全生命周期利用技术研究与示范”课题由国网北京市电力公 司、北京工业大学与北京普莱德新能源电池科技有限公司共同完成，利用退役的动力电池在低速电动车和电力直变站电路系统上进行了改装，实现了动力电池梯次利用效率最大化等工程项目。表2列举了目前国内典型的动力电池梯次利用示 范工程。表2国内动力电池梯次利用示

16、范工程应用领域案例概述参与主体电网储能由中国电科院、国网北京市电力公司与北京交通大学耗时两年共同完成的100kWh梯次利用储能系统的工程师范。中国电科院、国网北京市电力公 司、北京交通大学低速电动车/电网储能利用退役的动力电池，在电动场地车、电动 叉车和电力变电站直流系统上进行改装示 范，用作低速电动车动力源和电网储能。国网北京市电力公司、北京工业大 学、北京普莱德新能源电池科技有 限公司电网储能利用2008北京奥运会退役的电动汽车锂电池，完成了 360kWh梯次利用智能电网储能系 统。北京海博思创科技有限公司、国网 北京市电力公司低速电动车国网浙江电力公司对电动汽车退役的动力电 池进行改组，

17、用于48V电动自行车动力电源。国网浙江电力公司电网储能国网河南电力公司在郑州市建立了基本退役 的动力电池的混合微电网系统，联调成功， 在一年时间内累计发电超过 45MWh国网河南电力公司4、梯次利用市场及企业(1)梯次利用市场由2014年全球主要锂离子电池厂商出货量可以看出，全球锂电池市场发展 势头良好，有竞争力的公司不胜枚举，其中也包括中国本土的厂商，这也与我国 近来突破美国对磷酸铁锂技术的专利垄断有很大关系。.AESCLG桧下 mEff LEJ中航锂电力唧国也图4 2014年全球主要锂离子电池厂商出货量我国自2011年以来，锂电池的市场规模也越来越大，越来越多锂电池正极 材料的生产，也意味

18、着越来越多的锂电池废弃物的产生。 有数据统计，2009-2015 年，我国累计生产新能源车49.7万辆，按照动力电池5年寿命推算，2016年下 半年，第一批次新能源汽车动力电池将陆续退役，电池回收任务艰巨。据预测，2016年我们国家动力电池的报废量累计约为 2万-4万吨，到2020 年前后，我国仅纯电动乘用车和混合动力乘用车的电池累计报废量，将突破 15 万吨，达到17万吨左右的规模，可见废旧锂电池的回收再利用拥有广阔的市场。 业界认为，到2018年我国动力锂电池回收市场将 50亿元，到2020与2023年， 动力锂电池市场规模将可进一步增长到 136亿元与311亿元。(2)梯次利用企业目前，

19、国内数家企业在电池梯次利用上都有所研究，中航锂电在电池的梯次利用和再次利用上也已经有了系统性解决方案，其再生利用的回收率可以做到金属回 收率99犯上，正负极94犯上，预计2018年将批量承担电池回收业务。 合肥国 轩高科动力能源有限公司在动力电池梯次利用应用上已经形成电动三轮车、电动自行车、路灯电池组、1.28MWW能电站、5KWB用储能电箱，10MW1装箱式电 站等解决方案，在资源回收方面已建立日处理 2000Ah电池的资源化回收小试线。 万向A123系统有限公司的湿法回收工艺已经实现了电池安全无污染的拆解，根 据预测，从整个投入来看，回收处理 1吨废旧电池的收益为5900元。他们的结 论是

20、，三元电池回收可实现预期经济效益，LFP电池回收必须通过回收处理效率 以期实现经济效益平衡。表3动力电池梯次利用企业在舁 厅P企业名称梯次利用情况十大电池企业排名1比亚迪有业务12CATL有业务23合肥国轩高科动力能 源有限公司产品研发34万向A123系统有限公 司有业务45中航锂电涉及业务76北京普莱德产品研发87深圳市比克电池布局108上海中兴派能布局，有示范9中天储能布局10杭州万好万家新能源BMS弟次利用5、法律政策目前，发达国家主要以法律作为防治电池污染和实现循环利用的重要保障。 通过建立健全完善的法律机制，充分实施“延伸生产者责任”制度，利用法律强 制力对各个环节进行规定，约束整个

21、电池生命周期的各个相关主体， 使其必须按 照法律规定承担责任和履行义务，并对违反法律规定的主体进行严厉的惩罚。(1)美国美国历来相当重视环境管理方面的工作， 针对废旧电池的生产、收集、运输 和贮存等过程提出技术规范，并采取生产者责任延伸和押金制度。立法方面。针对废旧电池立法涉及联邦、州及地方 3个层面，其中资源保 护和再生法、清洁空气法、清洁水法从联邦法规角度，采用许可证管 理办法，加强对电池生产企业和废旧电池资源回收利用企业的监管。含汞电池和充电电池管理法主要针对废旧二次电池的生产、收集、运输、 贮存等过程提出相应技术规范，同时明确了有利于后期回收利用的标识规定。 纽 约和加州的产品管理法案

22、中覆盖到锂离子电池产品，要求制造商制定在不牺牲消 费者和零售商利益的前提下制定电池收集和回收的计划。回收方面。美国国际电池协会制定了押金制度， 促使消费者主动上交废旧电 池产品。同时美国政府推动建立电池回收利用网络，采取附加环境费的方式，通过消费者购买电池时收取一定数额的手续费和电池生产企业出资一部分回收费。作为产品报废回收的资金支持，同时废旧电池回收企业以协议价将提纯的原 材料卖给电池生产企业，此种模式既能让电池生产企业很好的履行相关责任义务，在一定程度上又保证了废旧电池回收企业的利润，落实了生产者责任延伸制度。(2)欧盟欧盟采用生产者承担回收费用的强制回收制度，并对电池使用者提出了法定义务

23、。自1990年开始，欧洲的车厂已开始强调在汽车中使用可回收的材质及零 组件的再利用。2000年欧盟通过2000/53/ec关于废弃汽车的技术指令(即 elv指令)，目标在于建立收集、处理、再利用的机制，鼓励将废弃汽车的部件 重复利用，减少汽车产品对环境的破坏，并致力于环境保护、资源保护、以及能 源节约。欧盟2006/66/ec电池指令与电池回收直接相关，该指令涉及所有种类的电池，并要求汽车电池生产商应建立汽车废旧电池回收体系。欧盟从2008年开始强制回收废旧电池，回收费用则由生产厂家来负担。以回收领域较为成熟的德国为例。德国已建立较完善的回收利用法律制度， 依据欧盟和德国关于电池回收法规的规定

24、：在德国，电池生产和进口商必须在政府登记；经销商要组织收回机制，配合生产企业向消费者介绍在哪儿能免费回收 电池；最终用户有义务将废旧电池交给指定的回收机构。(3)日本日本在回收处理废电池方面一直走在世界前列， 建立了 “蓄电池生产-销售-回收 -再生处理”的回收利用体系。相关法律法规可以分为三个层面：第一层指基本 法，即促进建立循环型社会基本法；第二层指综合性法律，包括固体废弃 物管理和公共清洁法、资源有效利用促进法、节能法、再生资源法 等。第三层指专门法层面，包括根据各种产品的性质制度的专门法规。从1994年10月起，日本电池生产厂商开始采用电池收回计划， 建立起“蓄电池 生产-销售-回收-再生处理”的电池回收利用体系。这种回收再利用系统是建立 在每一位厂家自愿努力的基础上，零售商家、汽车销售商和加油站免费从消费者 那里回收废旧电池。电池遵循与