Fokus auf die Zukunft: Warum recyceln wir Lithium-Batterien?
1.1. Die Elektrofahrzeugindustrie entwickelt sich rasant, und die Zahl der ausgemusterten Lithium-Ionen-Batterien ist enorm
Die globale Neue-Energie-Fahrzeugindustrie entwickelt sich rasant. Im Jahr 2020 betrug der weltweite Absatz von New Energy Vehicles 3.095.200 Einheiten, ein Plus von 40,16% gegenüber dem Vorjahr, von denen reine Elektrofahrzeuge 2.126.100 Einheiten verkauften, ein Plus von 29,58% gegenüber dem Vorjahr. Unter dem Einfluss der neuen Kronenpneumonie-Epidemie stiegen sie gegen den Trend. Wir gehen davon aus, dass die Wachstumsrate der weltweiten Verkäufe von Neuenergiefahrzeugen in den Jahren 2021-25 voraussichtlich 30% übersteigen wird und der Umsatz bis 2025 13 Millionen überschreiten wird.
Die neue Energiefahrzeugindustrie meines Landes entstand im frühen 21. Jahrhundert. Seit dem Start des Projekts "Zehn Städte, tausend Fahrzeuge" im Jahr 2009 wurden 2013-14 neue Energiefahrzeuge gefördert und angewendet und die Kaufsteuer wurde befreit. Ankündigung über die Förderung und Anwendung der steuerlichen Unterstützungspolitik für neue Energiefahrzeuge im Jahr 2018, mit der das APS-System für Subventionen für den Kauf neuer Energiefahrzeuge umgesetzt wird, und finanzielle Subventionen sind zu einer wichtigen aufstrebenden Kraft bei der Förderung der neuen Energiewirtschaft meines Landes geworden. Mit dem allmählichen Rückgang der Subventionen für den Kauf neuer Energiefahrzeuge fördert die 2017 eingeführte "Double Points" -Politik weiterhin die Entwicklung der neuen Energiewirtschaft. Wir prognostizieren, dass sich die Wachstumsrate der Verkäufe neuer Energiefahrzeuge in meinem Land in den nächsten fünf Jahren bei 30% -40% stabilisieren wird und bis 2025 voraussichtlich 6 Millionen übersteigen wird.
Angetrieben durch den rasanten Anstieg des Elektrofahrzeugmarktes halten die Elektrischen Lithium-Ionen-Batterien weiterhin einen rasanten Aufwärtstrend aufrecht. Je nach Kathodenmaterial können Power-Lithium-Ionen-Batterien in ternäre Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien und andere Batterien unterteilt werden. Derzeit wird der Überseemarkt von ternären Batterien dominiert, während sich gleichzeitig inländische ternäre Batterien und Lithiumeisenphosphat entwickeln. Die jährliche neu installierte Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien mit weltweiter Leistung ist stetig gestiegen. Wir gehen davon aus, dass die installierte Kapazität im Jahr 2025 623 GWh erreichen wird; Die installierte Inländische Leistung kann 312 GWh erreichen. Unter ihnen erreichte die installierte Kapazität von ternären Batterien 174,5 GWh und die installierte Kapazität von Lithiumeisenphosphat erreichte 137,4 GWh.
1.2. Unter dem Trend der globalen Elektrifizierung ist die Constraint-Geometrie von Lithiumressourcen
Im Rahmen der Klimaneutralität wird der Markt für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher laut BNEF-Prognose für 2020 rasant wachsen:
(1) Von 2020 bis 2040 wird der weltweite Absatz von Elektrischen Personenkraftwagen von etwa 2 Millionen auf etwa 55 Millionen (etwa 3300 GWh, berechnet mit 60 kWh/Fahrzeug) steigen, was dem 27,5-fachen des Jahres 2020 entspricht;
(2) Von 2020 bis 2050 wird die kumulierte installierte Kapazität des globalen Energiespeichermarktes von etwa 20 GWh auf etwa 1700 GWh steigen, was dem 85-fachen des Jahres 2020 entspricht.
Wenn der kumulative Betrag auf der Grundlage eines 8-jährigen Austauschzyklus von Elektrofahrzeugen berechnet wird und davon ausgegangen wird, dass der größte Teil der installierten Energiespeicherkapazität Lithiumbatterien verwendet, wird die Nachfrage nach Lithiumbatterien in den Jahren 2020-2060 25 TWh erreichen. beträgt der Bedarf an Lithiumcarbonat etwa 15 Millionen Tonnen.
Nach dem Explorationsvolumen der Lithiumressourcen in der Welt zu urteilen, müssen wir uns keine Sorgen über unzureichende Lithiumressourcen machen, aber wir müssen immer noch auf regionale Ressourcenbeschränkungen achten.
(1) Lithium im Salzsee hat eine höhere Ressource. Wenn die Reinigungstechnologie verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden können, wird das Problem besser gelöst;
(2) Im Vergleich zu anderen Regionen der Welt verfügt China über weniger hochwertige Lithiumressourcen. In Anbetracht der Tatsache, dass mein Land der Kern der Midstream-Industriekette für Lithiumbatterien und des nachgelagerten Anwendungsmarktes ist, müssen Ressourcenbeschränkungen berücksichtigt werden.
(3) Aus der Perspektive der Lithiumsalzproduktion, der Kostenverteilung und der Lithiumpreisentwicklung führen unterschiedliche Ressourcenausstattungen und Regionalpolitiken zu unterschiedlichen Abbauschwierigkeiten, Investitionen und Kosten. Es wird in Zukunft ein gewisses Missverhältnis zwischen Angebot und Nachfrage zu verschiedenen Zeiten und Regionen geben, und die Lithiumpreise werden stark schwanken. Wenn die Lithiumpreise stark steigen, wird dies unweigerlich der Verwirklichung der klimaneutralen Vision abträglich sein.
Daher ist es unter Berücksichtigung von Umweltschutzfaktoren, regionalen Einschränkungen der Lithiumressourcen und Lithiumpreisfaktoren auch notwendig, gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien zu recyceln.
1.3. Marktfläche für die Zweitverwertung und das stoffliche Recycling von Lithium-Ionen-Strombatterien
1.3.1. Räumliche Vorhersage des Stromverbrauchs von Lithium-Ionen-Batterieschrott und der Echelon-Nutzung
Wir haben ein Berechnungsmodell für den Metallrecyclingmarktraum von ternären Batterien und den Kaskadennutzungs- und Recyclingmarktraum von Lithium-Eisenphosphat-Batterien in der Zukunft entworfen. Zunächst gehen wir von den folgenden Annahmen aus:
(1) Ternäre Batterie:
1) Während des zyklischen Lade- und Entladevorgangs wird die Batteriekapazität allmählich abnehmen, und wenn der Zerfall unter 80% fällt, wird er den Ruhestandszustand erreichen. In der Regel beträgt die Lebensdauer von Power-Lithium-Ionen-Batterien etwa 5 Jahre. Wir gehen davon aus, dass die effektive Lebensdauer der ternären Batterie und der Lithium-Eisenphosphat-Batterie 5 Jahre beträgt. Daher hat die erste Charge von Power-Lithium-Ionen-Batterien das Rentenalter erreicht und wird in Zukunft einen nachhaltigeren und expandierenden Markt für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien einleiten. Unter dieser Annahme werden die 2014 installierten ternären (Lithium-Eisenphosphat)-Batterien im Jahr 2019 demontiert und recycelt, die 2015 installierten ternären (Lithium-Eisenphosphat-) Batterien werden 2020 zerlegt und recycelt und so weiter. .
2) Die Demontage- und Recyclingmethode wird hauptsächlich für die Entsorgung von stillgelegten ternären Batterien angewendet. Demontage und Recycling sind wichtig, um Metallmaterialien wie Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium im positiven Elektrodenmaterial zu recyceln und wiederzuverwenden, und das positive Elektrodenmaterial ist in NCM333, NCM523, NCM622, NCM811 usw. unterteilt, und verschiedene technische Routen haben unterschiedliche Energiedichten. Mit der Entwicklung der ternären Batterieindustrie sind Nickel- und Kobaltgehalt zu wichtigen Entwicklungstrends geworden. Wir treffen Annahmen über den Anteil jedes Metalls im Kathodenmaterial in den kommenden Jahren und machen Berechnungen.
(2) Lithium-Eisenphosphat-Batterie:
1) Am 28. September 2017 kündigten fünf Abteilungen, darunter das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, das Finanzministerium und das Handelsministerium, gemeinsam die "Maßnahmen für die parallele Verwaltung des durchschnittlichen Kraftstoffverbrauchs und der Neuen-Energie-Fahrzeugpunkte von Personenkraftwagenunternehmen" an, nämlich die "Doppelpunkte" -Politik, und betonten, dass die Energiedichte von Fahrzeugbatterien mit neuer Energie verbessert wird. Aufgrund des Nachteils der Energiedichte von Lithium-Eisenphosphat-Batterien ging die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt einst zurück. Nachdem die Subventionspolitik aufgrund des kontinuierlichen Anstiegs der Kobaltpreise zurückgegangen ist, werden kobaltfreie Batterien vom Markt bevorzugt, während die Sicherheit von ternären Batterien mit hohem Nickelgehalt weiter verbessert werden muss. Gleichzeitig werden die kontinuierliche Vertiefung der CTP-Technologie und die steigende Nachfrage nach kostengünstigen Batterien, Phosphorsäure-Lithium-Eisen-Batterien, wieder zum Leben erweckt.
2) Die stillgelegte Lithium-Eisenphosphat-Batterie sollte zuerst in Etappen verwendet und dann demontiert und recycelt werden. Derzeit ist das Recycling- und Kaskadennutzungssystem nicht perfekt, und es gibt auch wirtschaftliche Probleme beim Lithiumrecycling, aber wir glauben, dass sich der Markt und die Wirtschaft mit der Unterstützung der Politik sowie dem Aufstieg des Energiespeichermarktes und den Einschränkungen der Lithiumressourcen allmählich verbessern werden. In der Berechnung haben wir Annahmen über den Anteil der Kaskadennutzung getroffen, und der Anteil stieg allmählich von 5% im Jahr 2019 auf 80% im Jahr 2030 und machte relativ extreme Annahmen für Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die nicht in das Kaskadennutzungssystem gelangten, nämlich unter der Annahme, dass sie in das Rückbau- und Materialrecyclingsystem gelangen, da sie sonst die Umwelt belasten und Umweltkosten verursachen.
3) Wir gehen davon aus, dass die kWh des positiven Lithium-Eisenphosphats vor dem Upgrade 2,4 kg / kWh beträgt und nach dem Upgrade zu 2,3 kg / kWh wird, und gehen davon aus, dass der Markt in 17-20 Jahren allmählich von Eisen-Lithium-Ionen-Batterien mit niedriger Energiedichte zu hoher Energiedichte übergehen wird Die Energiedichte von Lithium-Eisen-Ionen-Batterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien bleibt vor und nach ihrer Verschrottung gleich.
4) Energiespeicherung ist eines der Anwendungsszenarien von Lithium-Eisenphosphat-Batterien, aber aufgrund ihres langen Anwendungszyklus, in der Regel mehr als 15-20 Jahre, wird die Verschrottung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien auf dem Energiespeichermarkt vorerst nicht berücksichtigt.
5) Was die Lithium-Eisenphosphat-Batterie nach der Kaskadennutzung betrifft, so wird sie nach 3 Jahren demontiert, um das Lithiumelement zurückzugewinnen. In Bezug auf ternäre Batterien schätzen wir, dass im Jahr 2019 schätzungsweise 1.300 Tonnen ternäre positive Elektroden recycelt werden können, und dann wird es von Jahr zu Jahr auf 292.500 Tonnen im Jahr 2030 steigen.
Berechnen Sie den Metallrückgewinnungsbetrag entsprechend jeder Art von ternärer positiver Elektrode und addieren Sie den gesamten Metallrückgewinnungsbetrag der ternären Batterie:
1) NCM333: Als die 2014 installierte ternäre NcM333-Batterie 2019 in den Ruhestand ging, stieg das Recyclingvolumen von NCM333 von 2019 bis 2022 allmählich an und erreichte 2022 einen Höchststand von 12.800 Tonnen und nahm dann aufgrund der Rücknahme von NCM333 bis 2026 allmählich ab Das jährliche Recyclingvolumen beträgt Null;
2) NCM523: NCM523, das 2016 auf den Markt kam, wird 2021 verschrottet und recycelt, und dann wird sich das Recyclingvolumen in 23-28 Jahren zwischen 40.000 Tonnen und 60.000 Tonnen stabilisieren und voraussichtlich bis 2030 auf 107.800 Tonnen steigen;
3) NCM622: Das NCM622, das 2017 auf den Markt kam, wird 2022 verschrottet und recycelt, und das Recyclingvolumen wird bis zum Anstieg in 28 Jahren leicht steigen. Es wird geschätzt, dass im Jahr 2030 60.300 Tonnen recycelt werden können;
4) NCM811: Der NCM811, der 2018 auf den Markt kam, wird 2023 verschrottet und recycelt und soll bis 2030 auf 124.400 Tonnen steigen.
Es wird geschätzt, dass im Jahr 2030 20.900 Tonnen Lithium, 114.700 Tonnen Nickel, 28.000 Tonnen Kobalt und 32.300 Tonnen Mangan gewonnen werden können.
In Bezug auf Lithium-Eisenphosphat-Batterien prognostizieren wir:
1) Im Jahr 2030 wird die verschrottete Eisen-Lithium-Ionen-Batterie 313.300 Tonnen erreichen;
2) Da die Kaskadennutzung von Jahr zu Jahr zunimmt, wird erwartet, dass die Eisen-Lithium-Ionen-Batterien, die in Kaskaden verwendet werden können, im Jahr 2030 109,93 GWh erreichen werden, insgesamt 250.600 Tonnen; die restlichen 62.700 Tonnen werden demontiert und recycelt, und 2.800 Tonnen Lithium können zurückgewonnen werden;
3) Die Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die 2027 in Cascade verwendet werden, werden 2030 den Verschrottungsstandard erreichen. Zu diesem Zeitpunkt werden 86.040 Tonnen demontiert und recycelt, und 3.790 Tonnen Lithium können zurückgewonnen werden. Aus den beiden können insgesamt 6.500 Tonnen Lithium gewonnen werden.
1.3.2. Vorhersage der Marktraumempfindlichkeit von Lithium-Ionen-Batterieschrott und Kaskadennutzung
Da Metallpreisänderungen einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit, die Marktfreigabe und den Produktionswert des Recyclings und der Kaskadennutzung von Lithium-Ionen-Batterien haben, haben wir den Metallrecyclingmarktraum für ternäre Batterien und den Recycling- und Kaskadennutzungsmarktraum von Eisen-Lithium-Ionen-Batterien in der Zukunft entworfen. Preissensitivitätsanalyse und machen Sie die folgenden Annahmen:
2) Bei der Durchführung der Sensitivitätsanalyse bleiben bei der Änderung des Metallmarktpreises der Anteil der Kathodenmaterialien der ternären Batterie und der Anteil der Lithium-Eisenphosphat-Batterierückgewinnung unverändert.
3) Wir gehen davon aus, dass der Preis pro Wattstunde von Lithium-Eisenphosphat-Batterien von 2,17 Yuan / Wh im Jahr 2014 auf 0,55 Yuan / Wh im Jahr 2025 sinken wird und sich die Reduktionsrate in 21-25 Jahren allmählich verlangsamen wird. Der Restwertpreis der Kaskadennutzung gliedert sich in drei Qualitäten: hoch (40%), mittel (30%) und niedrig (20%) für die Restwertumwandlung.
Wenn das Metall einen hohen Preis hat, wird erwartet, dass der Markt für das Recycling von Lithium / Nickel / Kobalt / Mangan für ternäre Batterien bis 2030 195,82 / 176,63 / 186,13 / 640 Millionen Yuan betragen wird. Wenn das Metall zum aktuellen Preis ist, wird erwartet, dass der Markt für lithium- / nickel - kobalt / manganrecycling von ternären Batterien im Jahr 2030 103,67 / 154,24 / 85,80 / 529 Millionen Yuan betragen wird. Wenn das Metall zu einem niedrigen Preis ist, wird erwartet, dass der Marktraum für das Recycling von Lithium / Nickel / Kobalt / Mangan für ternäre Batterien im Jahr 2030 81,68 / 73,65 / 54,41 / 300 Millionen Yuan betragen wird. Von 2020 bis 2030 wird der kumulative Recyclingraum von ternären Batterien zu aktuellen Preisen 130,5 Milliarden Yuan erreichen.
Unter dem hohen Restwert wird der Marktraum für die Verwendung von Eisen-Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2030 auf 24,124 Milliarden Yuan geschätzt, der mittlere Restwert wird auf 18,093 Milliarden Yuan geschätzt und der niedrige Restwert wird auf 12,062 Milliarden Yuan geschätzt. Im Falle des mittleren Restwerts wird der kumulative Marktraum der Nutzung von Eisen-Lithium-Ionen-Batterien in den Jahren 2020-2030 68 Milliarden Yuan erreichen.
Wenn Lithiummetall einen hohen Preis hat, wird erwartet, dass der Markt für das Recycling von Lithium-Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2030 6,117 Milliarden Yuan, zum aktuellen Preis 3,238 Milliarden Yuan und zum niedrigen Preis 2,552 Milliarden Yuan betragen wird. Von 2020 bis 2030 wird der kumulative Lithium-Recycling-Markt für Lithium-Eisenphosphat-Batterien zu aktuellen Preisen 16,3 Milliarden Yuan erreichen.
