锂电池回收深度报告：锂电池退役潮临近，回收利用春天将来.pdf

本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅尾页 的 重要 声明 锂电池退役潮临近， 回收利用春天将来 证券 研究报告 所属 部门 股票研究 部 报告 类别 行业 深度 所属行业 汽车家电 /汽车 行业评级 增持评级 报告 时间 2018/5/24 分析师 孙灿 证书编号： S1100517100001 010-68595107 suncancczq 联系人 黄博 证书编号 ： S1100117080004 021-68595119 huangbocczq 川财研究所 北京 西城区平安里西大街 28 号中海国际中心 15 楼， 100034 上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大厦11 楼， 200120 深圳 福田区福华一路 6 号免税商务大厦 21 层， 518000 成都 中国（四川）自由贸易试验区成都市高新区交子大道177 号中海国际中心 B 座 17楼， 610041 锂电池回收深度 报告 核心观点 动力锂电池偏重梯次利用，消费锂电池偏重资源再生 回收利用分为梯次利用和 材料再生 。 退役锂电池中含有 电解液以及各类金属物质 ，随意废弃将对环境产生沉重负担，因此锂电池的 回收利用必不可少。另一方面，锂电池中的锂、钴、铜、镍、铝、铁等金属具备不同程度的经济价 值，效益也将促进 回收行业的良性发展。 动力锂电池进入集中退役期， 梯次利用集中在储能环节 2014 年成为动力锂电池的发展元年，之后经过 三年的扩张，国内 年 产量增长了约 10 倍，达到 44.5Gwh。 动力电池退役周期在 5 年左右，因此 2018 年以后动力电池的回收市场进入高速增长期。 一直以来，国家层面 积极出台各项政策和标准，划分回收主体责任、 促进其建立回收体系。 未来 3 年，退役电池以磷酸铁锂电池为主，主要将梯次利用于储能市场。 铁塔基站 是退 役电池的良好应用场景，在电量 80%至 40%的衰减过程中， 退役电池 依然可以在储能 上 实现 800次以上的 循环寿命。 锂 钴价持续上涨，消费类电池的金属再生效益获得支撑 我们根据国内主流厂商的湿法再生路径，对动力电池和消费类电池的经济效益分别进行了测算 。动力电池中磷酸铁锂电池（ LFP）、三元电池（ NCM 523）和消费类钴酸锂电池（ LCO）金属再生可获得的净利润分别为 -292、 17733、 38729元 /吨 。因此可以预见，动力电池的回收依赖责任划分和梯次利用，而消费类电池再生的经济性相对更好。 首次覆盖 并长期看好锂电池 回收行业 首次覆盖 并长期看好锂电池回收行业 。 动力锂电池 进入集中退役的高增长时期，另外， 回收政策陆续出台 ，相应法律法规逐步完善 。 退役动力电池的梯次利用延长其使用周期，有望获得 超额收 益。消费类锂电池的再生项目具备金属回收 良好的 经济价值。同时垃圾分类的完善有利于提高 （ 回收 /报废 ） 率，公司有望获得利润的稳步增长。相关企业 ： 格林美、厦门钨业、宁德时代、天奇股份 。 风险提示 ： 回收标准执行力度低于预期，上游原材料价格出现大幅波动。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 2/21 正文 目录 一、锂电池回收目的：环保性和经济性双轮驱动 . 4 二、回收市场： 3C 类基数大增长稳，动力类增长快空间大 . 6 三、政策与标准出台：明确责任和建立体系 . 8 3.1.整车厂成为责任主体 . 8 3.2. 国家标准保障追溯体系 . 10 四、梯次利用：挖掘动力电池的剩余价值 . 11 4.1. 梯次利用简介 . 11 4.2.储能是梯次利用的最佳场景 . 12 五、材料再生方法及经济性：湿法再生，价值凸显 . 14 5.1 国际以火法 +湿法，国内以湿法再生为主 . 14 5.2 材料再生经济性讨论 . 18 六、相关标的 . 20 风险提 示 . 20 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 3/21 图表目录 图 1： 各元素新生冶炼和再生过程所耗能量对比 . 5 图 2： 不同类型报废锂电池中各元素含量 (KG/T) . 5 图 3： 2016 年各类型电池产量增速（ %） . 6 图 4： 我国过去四年锂电池产量（ GWH） . 7 图 5： 汽车销量和动力电池产量预测 . 7 图 6： 电池产量与报废量（ GWH） . 8 图 7： 电池全寿命周期示意图 . 11 图 8： 铁塔基站储能 . 14 图 9： 优美科电池材料闭环 . 15 图 10： 优美科路线 火法 +湿法 . 16 图 11： 火法 +湿法流程示意图 . 17 图 12： 国内主流路线 -湿法 . 18 表格 1. 锂电池中各元素易得程度和毒性 . 4 表格 2. 动力电池回收政策汇总 . 9 表格 3. 锂电池回收相关标准 . 10 表格 4. 国内外梯次利用案例 . 12 表格 5. 各类型锂电池潜 在收益 . 19 表格 6. 各类型锂电池再生成本测算 . 19 表格 7. 相关标的情况 . 20 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 4/21 一、 锂电池回收 目的 ：环保性和经济性双轮 驱动 电池中含多种有害物质，随意废弃将对生态产生 巨大影响。 锂电池在结束其使用周期以后，需要进行回收处 理，主要出于对环保性和经济性的考虑。锂电池里面通常含有的物质如下 表格，根据 2011 版美国有害物质列表数据， Ni、 Co、磷化物得分超过 1000，被认为是高危物质。如果废旧锂离子电池采取普通的垃圾处理方法 (包括填埋、焚烧、堆肥等 )，其中的钴、镍、锂、锰等金属以及无机、有机化合物必将对大气、水、土壤造成严 重的污染，具有极大的危害性。废旧锂离子电池中的物质如果进入生态， 可造成重金属镍、钴污染 (包括砷 )，氟污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染。废旧锂离子电池的电解质及其 转化产物，如 LiPF6、 LiAsF6、 LiCF3SO3、 HF、 P2O5 等，溶剂及其分解和水解产物，如 DME、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害，甚至死亡。 表格 1. 锂电池中各元素易得程度和毒性 元素 CED 能量需求（ MJ/kg） CERCLA(生态毒性得分 ) Li 399 415 Al 194 688 Ni 151 1005 Co 128 1016 C 89 179 Mn 59 808 Cu 35 805 Fe 25 NA 磷化物 229 1145 备注： CED代表物质从采矿到成品 所需要的能量输入； CERCLA为 Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act 的缩写，表明物质的生态毒性，按照单位重量计算。 资料来源： RIT Scholar Works, 川财证券研究所 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 5/21 图 1： 各元素新生冶炼和再生过程所耗能量对比 资料来源： RIT Scholar Works， 川财证券研究所 电池材料回收具备多重经济价值 ，包括能量价值再挖掘和材料再生价值 。 经济性方面同样值得重视，其主要包括三个方面 ： 1、锂电池在高端用电器上退役以后，依然可以满足部分 低端 用电器的需求，通常是电动玩具、储能设施等，回收 后 的梯次利用能够赋予锂电池更多的价值，特别是退役动力锂电池； 2、即使电学性能无法满足更 深 层次的使用，但其中所含有的 Li、 Co、 Cu 等相对稀有的金属依然具有再生价值； 3、由于部分 金属还原耗能与金属再生能量存在巨大差异（图 1），如 Al、 Ni、 Fe，导致金属回收具有能耗上的经济价值。不同类型锂电池含有不同种类金属及其比例， 1 吨传统消费类的钴酸锂电池中对应约 170 公斤钴金属，而在铜、铝、锂方面，含量大都相似。因此， 总体来看钴酸锂电池的回收价值将大于其余类别，如磷酸铁锂电池和三元锂电池。 图 2： 不同 类型 报废锂电池中各元素含量 (kg/t) 资料来源： RIT Scholar Works， 川财证券研究所 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 6/21 近年来，为了确保终端用户主动将电池归置到预设回收点，增加废旧电池回收率，很多国家都进行了立法规定，使废旧锂离子电池的回收工艺灵活化，回收过程人性化。欧盟要求各成员国最近几年废旧电池要逐步搜集回收，从生产过程和用户终端两方面着手降低环境污染，要求 2012 年 9 月份之前回收率应该至少达到 25%，到 2016 年 9 月 份电池回收率 不低于 45%，同时还要求电池的有效质量回收率应平均不低于 50%。 二、 回收市场 ： 3C 类基数大增长稳，动力类增长快空间大 锂离子电池保持高速增长 。 1990 年索尼公司推出第一款锂离子电池 钴酸锂电池，标志着锂电池正式进入市场。因其工作电压高（ 3.7V）、 能量密度大（ 175Wh/kg ）、 寿命长及环保性佳等优点，大量应用于消费电子类产品，如笔记本电脑、手机、摄录影机、数字相机、游戏机等。经过电子产品多年的高速发展，我国消费类 （ 3C） 锂电池的年产量已经超过 50Gwh。另一方 面，近几年，随着锂电池逐步 应用于新能源汽车，我国动力电池的年产量 增速迅速攀升，从 2014 年的大约 4Gwh 扩张至 2017 年的 44Gwh，三年的时间呈现十倍的增长，体量已经与消费类电池相当，使得锂离子电池的增速远远高于其他电池品种。根据中国化学与物理电源协会的统计， 2016 年电池类别中锂离子电池实现 42%的高增速，而物联网 和智能芯片的发展使得锂一次电池也有超过 10%的增速，其余类别大多（镍镉电池、镍氢电池、锌锰电池）呈现缩量趋势。 因此，锂电池已经进入加速放量时期，回收市场未来也将呈现高速增长态 势。 图 3： 2016 年 各类型 电池产量增速（ %） 资料来源： 中国化学与物理电源协会 ， 川财证券研究所 -8.0% -10.0% 41.9% 9.0% -3.0% 3.0% 14.0% -20.0%0.0%20.0%40.0%60.0%川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 7/21 图 4： 我国过去四年锂电池产量（ Gwh） 资料来源： 中国化学与物理电源协会 ， 川财证券研究所 动力锂电池增长迅猛且市场空间巨大。 中国新能源汽车产业发展迅速，国家层面早在 2009 年就出台各种鼓励政策促进产业的健康发展，未来政策将逐步向强制性过渡。近几年销量增速保持在高位， 20132017 年全国销量分别为 1.8、7.5、 33.1、 50.7、 77.7 万辆，复合增长率超过 100%。未来由于基数的扩大，增长可能由超高增速逐步转为高中增速，预计 2020 年 实现全国 200 万辆的新能源车销售，对应电池有望达到 80Gwh 以上。国际专业机构 LMC Automotive预测中国 2025 年新能源车销售将达到 700 万辆，国际车企在补贴退坡后会在2020 年左右进入中国市场，带动渗透率的快速提升，对应电池的产量到 2025年将超过 200Gwh，而电子产品的不断渗透，也将带动消费类电池的稳定增长，我们认为增速在 10%左右。 图 5： 汽车销量和动力电池产量预测 资料来源： 中国化学与物理电源协会 ， 川财证券研究所 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 8/21 锂电池作为化学能和电能相互转换的器件，内部一直发生着相对可逆的化学反应 ，而负极与电解液之间的副反应则是其循环寿命的主要限制因素。通常消费类电池有 36 年的生命周期，根据用电器的功能和更换频率，我们认为其报废周期在 5 年左右。另一方面，动力锂电池应用于新能源汽车，它的寿命主要由充电频率决定。运营车辆如网约车、出租车、公交车，通常充电频次为 7 次 /周，而私家车通常在 1 次 /周。总体考虑，动力电池的生命周期也在 5 年左右。因此，我们假设锂离子电池的整体报废周期为 5 年。 由于动力电池从 2013 年 至今 保持高增速，随后在 2018 年开始进入中高增速，报废的时间线会滞后五年，从 2018 年开始到 2021 年都将呈现高增速，当基数提升到一定程度，市场开始稳定增长。今年我们预计锂电池报废量在 30Gwh 左右，到 2025 年数量会提升至约 150Gwh。 图 6： 电池产量与报废量（ Gwh） 资料来源： 中国化学与物理电源协会 ， 川财证券研究所 三 、 政策与标准 出台 ：明确责任和建立体系 3.1.整车厂 成为责任主体 在电动汽车渗透率逐步提高的时期内，特别是 20122018 年间，国家层面陆续出台诸多电池回收的政策，其主要目的是明确整车厂需作为回收的责任主体，并联合电池厂、再生厂共建回收体系。另一方面， 3 月 6 日，在全国“两 会”上，全国人大代表、上汽集团董事长陈虹建言有关部门规范新能源汽车动力电池回收及梯级利用，并提出六条具体措施： 1、 新增新能源汽车回收资质，并川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 9/21 与传统汽车回收资质分离。细化电池拆解的技术标准、监督和推出机制， 逐步淘汰技术落后、环保不达标的企业； 2、 设立动力电池梯级利用企业的技术准入门槛，从严打击动力电池无技术、随意拼装、非法兜售的现象； 3、 统一规划建设新能源汽车回收拆解、动力电池梯级利用、动力电池再生利用园区； 4、由车主承担动力电池回收的相应责任，将新能源汽车车主的动力电池编号纳入社会征信体系，以此杜绝车主私自 拆卸电池并在市场上非法出售的行为； 5、将动力电池有效回收的因素，纳入财政补贴考虑范畴； 6、 给予动力电池梯级利用的研发补贴，引导产学研合作，研究基础性技术与国内厂家共享成果，降低企业回收成本。总体来看，政策与提议都表明了动力锂电回收利用体系在逐步建立 。 表格 2. 动力电池回收政策汇总 时间 政策名称 发布主体 内容要点 2006 年 2 月 汽车产品回收利用 技术政策 发改委、科技部、 环保总局 电动汽车生产企业要负责回收、处理其 销售的汽车蓄电池。 2012 年 6 月 节能与新能源汽车产业发展规划（ 2012-2020） 国务院 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。 2014 年 7 月 关于加快新能源汽车推广应用的指导意见 国务院 建立健全废旧动力电池循环利用体系。 2016 年 1 月 电动汽车动力蓄电池回收利用政策（ 2015 年版） 发改委、工信部、环保局、商务部、质检总局 建立上下游企业联动的动力蓄电池回收利用体系，落实生产者责任延伸制度。 2016 年 2 月 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件 工信部 规范条件对资源综合利用及能耗，环境保护要求，产品质量和职业教育，安全 生产、职业健康和社会责任方面对企业提出相应要求。 2016 年 2 月 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用规范公告管理暂行办法 工信部 办法适用所有类型新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用企业，企业按自愿原则进行申请。 2016 年 12 月 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） 工信部 落实生产者责任延伸制度，由汽车生产企业承担动力蓄电池回收利用主体责任。 川财证券 研究报告 本报告由川财证券有限责任 公司 编制 谨请参阅 尾页 的 重要 声明 10/21 2017 年 1 月 生产者责任延伸制 度推行方案 国务院办公厅 提出建立电动汽车动力电池回收利用 体系。 2017 年 2 月 促进汽车动 力电池产业发展行动方案 工信部、发改委、 科技部、财政部 强化企业在动力电池生产、使用、回收、 利用等环节的责任。 资料来源： OFweek, 川财证券研究所 3.2. 国家 标准 保障追溯体系 在国家标准方面，消费锂电池的诸多回收体系从 2005 年已经开始建立，动力电池标准在 2017 年陆续出台，其中包括了余能检测、拆解规范和编码规则。编码规则对回收体系的建立尤为重要，因为其要求动力电池在出厂之前需进行编码，在之后的任意时刻通过查询编码，能够知晓电池全生命周期的运行情况和处理情况，这为之后的梯次利用和回收再生都提 供了追溯流程，也能够对各环节的责任进行划分，避免了电池的随意使用、拆解和废弃。如果未来锂电池纳入危化品种类，消费类锂电池的回收也将强制 执行 。 表格 3. 锂电池回收相关标准 标准号 标准名称 发布日期 实施日期 GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求 2008/6/13 2009/7/1 GB 19521.11-2005 锂电池组危险货物危险特性检验安全规范 2005/10/19 2006/5/1 GB/T 22425-2008 通信用锂离子电池的回收处理要求 2008/10/7 2009/4/1 GB/T 26493-2011 电池废料贮运规范 2011/5/12 2012/2/1 GB/T 26932-2011 充电电池废料废件 2011/7/19 2012/5/1 GB/T 33059-2016 锂离子电池材料废弃物回收利用的处理方法 2016/10/13 2017/5/1 GB/T 34015-2017 车用动力电池回收利用 余能检测 2017/7/12 2018/2/1 GB/T 33598-2017 车用动力电池回收利用 拆解规范 2017/5/12 2017/12/1 GB/T 34014-2017 汽车动力蓄电池编码规则 2017/7/12 2018/2/1 资料来源： 国家标准网 , 川财证券研究所