Concentrează-te pe viitor: de ce reciclăm bateriile cu litiu?
1.1. Industria vehiculelor electrice se dezvoltă rapid, iar numărul de baterii cu litiu-ion retrase este uriaș
Industria globală a vehiculelor cu energie nouă se dezvoltă rapid. În 2020, vânzările globale de vehicule cu energie noi au fost de 3.095.200 de unități, cu o creștere de 40,16%-pe-anual, din care vehiculele pur electrice s-au vândut 2.126.100 de unități, pe un an- -creștere anuală de 29,58 la sută . Sub impactul noii epidemii de pneumonie a coroanei, acestea s-au ridicat împotriva tendinței. Previzăm că rata de creștere a vânzărilor globale de vehicule cu energie nouă va depăși 30% în 2021-2025, iar vânzările vor depăși 13 milioane până în 2025.
my country's new energy vehicle industry emerged in the early 21st century. Since the "Ten Cities, Thousand Vehicles" project was launched in 2009, new energy vehicles were promoted and applied in 2013-14 and the purchase tax was exempted. Announcement on the Promotion and Application of Fiscal Support Policies for New Energy Vehicles in 2018, which implements the GSP system for subsidies for the purchase of new energy vehicles, and financial subsidies have become an important rising force in promoting my country's new energy industry. With the gradual decline of subsidies for the purchase of new energy vehicles, the "double points" policy, which was launched in 2017, continues to promote the development of the new energy industry. We predict that the growth rate of my country's new energy vehicle sales will stabilize at 30 percent -40 percent in the next five years, and it is expected to exceed 6 million by 2025.
Impulsate de creșterea rapidă a pieței vehiculelor electrice, bateriile cu litiu-ion de putere continuă să mențină o tendință ascendentă rapidă. În funcție de materialul catodului, bateriile de putere cu litiu-ion pot fi împărțite în baterii ternare, baterii cu litiu fier fosfat și alte baterii. În prezent, piața de peste mări este dominată de bateriile ternare, în timp ce bateriile ternare interne și fosfatul de fier litiu se dezvoltă simultan. Capacitatea anuală nou instalată a bateriilor cu litiu-ion de putere globală a menținut o creștere constantă. Ne așteptăm ca capacitatea instalată să atingă 623 GWh în 2025; capacitatea instalată internă poate ajunge la 312 GWh. Dintre acestea, capacitatea instalată a bateriilor ternare a ajuns la 174,5 GWh, iar capacitatea instalată a fosfatului de fier litiu a ajuns la 137,4 GWh.
1.2. Sub tendința de electrificare globală, geometria constrângerii resurselor de litiu
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) Din 2020 până în 2040, vânzările globale de vehicule electrice de pasageri vor crește de la aproximativ 2 milioane la aproximativ 55 milioane (aproximativ 3300 GWh, calculat la 60 kWh/vehicul), adică de 27,5 ori mai mult decât în 2020;
(2) Din 2020 până în 2050, capacitatea instalată cumulată a pieței globale de stocare a energiei va crește de la aproximativ 20 GWh la aproximativ 1700 GWh, care este de 85 de ori mai mare decât în 2020.
Dacă suma cumulativă este calculată pe baza unui ciclu de înlocuire de 8 ani al vehiculelor electrice și presupunând că cea mai mare parte a capacității de stocare a energiei instalate utilizează baterii cu litiu, cererea de baterii cu litiu va ajunge la 25TWh în 2020-2060. , cererea de carbonat de litiu este de aproximativ 15 milioane de tone.
Judecând după volumul de explorare al resurselor de litiu din lume, nu trebuie să ne îngrijorăm cu privire la resursele insuficiente de litiu, dar trebuie totuși să acordăm atenție constrângerilor regionale de resurse.
(1) Litiul din lacul sărat are o resursă mai mare. Dacă tehnologia de purificare poate fi îmbunătățită și costul de producție poate fi redus, problema va fi mai bine rezolvată;
(2) În comparație cu alte regiuni din lume, China are resurse de litiu de mai puțină calitate-. Având în vedere că țara mea este nucleul lanțului industrial al bateriilor cu litiu și al pieței de aplicații din aval, trebuie luate în considerare constrângerile de resurse;
(3) Din perspectiva producției de sare de litiu, a distribuției costurilor și a tendințelor prețurilor litiului, dotările diferite de resurse și politicile regionale duc la dificultăți, investiții și costuri diferite în minerit. Va exista o anumită nepotrivire între cerere și ofertă în momente și regiuni diferite în viitor, iar prețurile litiului vor fluctua brusc. În mod inevitabil, dacă prețurile litiului cresc brusc, aceasta va fi dăunătoare realizării viziunii neutre din carbon.
Prin urmare, ținând cont de factorii de protecție a mediului, de constrângerile regionale asupra resurselor de litiu și de factorii de preț ai litiului, este, de asemenea, necesar să se recicleze bateriile litiu-ion uzate.
1.3. Spațiu de piață pentru utilizarea secundară și reciclarea materialelor bateriilor cu litiu-ion
1.3.1. Predicția spațială a deșeurilor de baterie cu litiu-ion și a utilizării eșalonului
Am proiectat un model de calcul pentru spațiul de piață de reciclare a metalelor a bateriilor ternare și spațiul de piață de utilizare în cascadă și reciclare a bateriilor cu litiu fier fosfat în viitor. În primul rând, facem următoarele ipoteze:
(1) Baterie ternară:
1) În timpul procesului de încărcare și descărcare ciclică, capacitatea bateriei va scădea treptat, iar atunci când decăderea scade sub 80%, va ajunge în starea de retragere. De obicei, durata de viață a bateriilor cu litiu-ion este de aproximativ 5 ani. Presupunem că durata de viață efectivă a bateriei ternare și a bateriei cu litiu fier fosfat este de 5 ani. Prin urmare, de acum, primul lot de baterii de putere litiu-ion a atins vârsta de pensionare și va introduce în viitor o piață de reciclare a bateriilor de putere litiu-ion mai sustenabilă și în expansiune. În această ipoteză, bateriile ternare (litiu fier fosfat) instalate în 2014 vor fi demontate și reciclate în 2019, bateriile ternare (litiu fier fosfat) instalate în 2015 vor fi dezasamblate și reciclate în 2020 și așa mai departe. .
2) Metoda de dezmembrare și reciclare este adoptată în principal pentru eliminarea bateriilor ternare scoase din funcțiune. Demontarea și reciclarea este importantă pentru reciclarea și reutilizarea materialelor metalice precum cobalt, nichel, mangan și litiu în materialul electrodului pozitiv, iar materialul electrodului pozitiv este împărțit în NCM333, NCM523, NCM622, NCM811 etc. și diferite rute tehnice. au densități de energie diferite. Odată cu dezvoltarea industriei bateriilor ternare, nichelul ridicat și fără cobalt au devenit tendințe importante de dezvoltare. Facem ipoteze cu privire la proporția fiecărui metal în materialul catodic în următorii ani și facem calcule.
(2) Baterie cu litiu fosfat de fier:
1) On September 28, 2017, five departments including the Ministry of Industry and Information Technology, the Ministry of Finance, and the Ministry of Commerce jointly announced the "Measures for the Parallel Management of Passenger Vehicle Companies' Average Fuel Consumption and New Energy Vehicle Points", namely the "double points" policy, emphasizing that Improve the energy density of new energy vehicle batteries. Due to the disadvantage of lithium iron phosphate battery energy density, its market competitiveness once declined. After the subsidy policy has declined, due to the continuous rise of cobalt prices, cobalt-free batteries are favored by the market, while the safety of high-nickel ternary batteries needs to be further improved. At the same time, the continuous deepening of CTP technology and the increasing demand for low-cost batteries, phosphoric acid Lithium-iron batteries are back to life.
2) Bateria de litiu fier fosfat scoasă din funcțiune trebuie utilizată mai întâi în etape, apoi demontată și reciclată. În prezent, sistemul de reciclare și utilizare în cascadă nu este perfect și există și probleme economice în reciclarea litiului, dar credem că, cu sprijinul politicilor, precum și creșterea pieței de stocare a energiei și constrângerile resurselor de litiu, piața și economia se vor îmbunătăți treptat. În calcul, am făcut ipoteze cu privire la proporția de utilizare în cascadă, iar proporția a crescut treptat de la 5 la sută în 2019 la 80 la sută în 2030 și am făcut ipoteze relativ extreme pentru bateriile cu litiu fier fosfat care nu au intrat în sistemul de utilizare în cascadă, și anume Presupunând că intră în sistemul de dezmembrare și reciclare a materialelor, altfel va polua mediul și va cauza costuri de mediu.
3) Presupunem că kWh al fosfatului pozitiv de fier litiu înainte de actualizare este de 2,4 kg/kWh și devine 2,3 kg/kWh după actualizare și presupunem că piața va trece treptat de la bateriile cu fier litiu-ion cu densitate scăzută de energie la densitate mare de energie în 17-20 de ani Densitatea energetică a bateriilor litiu fier-ion și a bateriilor litiu fier fosfat rămâne aceeași înainte și după ce sunt casate.
4) Stocarea energiei este unul dintre scenariile de aplicare ale bateriilor cu litiu fier fosfat, dar din cauza ciclului său lung de aplicare, în general mai mult de 15-20 de ani, casarea bateriilor cu litiu fier fosfat pe piața de stocare a energiei nu este luată în considerare pentru moment. fiind.
5) În ceea ce privește bateria cu litiu fier fosfat după utilizarea în cascadă, aceasta va fi demontată pentru a recupera elementul litiu după 3 ani. În ceea ce privește bateriile ternare, estimăm că în 2019 se estimează că se pot recicla 1.300 de tone de electrozi ternari pozitivi, iar apoi va crește de la an la an la 292.500 de tone în 2030.
Calculați cantitatea de metal de recuperare în funcție de fiecare tip de electrod pozitiv ternar și adăugați cantitatea totală de recuperare a metalului a bateriei ternare:
1) NCM333: Pe măsură ce bateria ternară NCM333 instalată în 2014 a început să se retragă în 2019, volumul de reciclare a NCM333 a crescut treptat din 2019 până în 2022, atingând un vârf de 12.800 de tone în 2022, iar apoi a scăzut treptat din cauza retragerii NCM333. 2026 Volumul anual de reciclare este zero;
2) NCM523: NCM523, care a început să intre pe piață în 2016, va fi casat și reciclat în 2021, iar apoi volumul de reciclare se va stabiliza între 40,000 tone și 60,000 tone în 23 -28 de ani și se preconizează că va crește la 107.800 de tone în 2030;
3) NCM622: NCM622 care a intrat pe piață în 2017 va fi casat și reciclat în 2022, iar volumul de reciclare va crește ușor până la creșterea în 28 de ani. Se estimează că 60.300 de tone pot fi reciclate în 2030;
4) NCM811: NCM811 care a intrat pe piață în 2018 va fi casat și reciclat în 2023 și se preconizează că va crește la 124.400 de tone în 2030.
Se estimează că în 2030 pot fi recuperate 20.900 de tone de litiu, 114.700 de tone de nichel, 28,000 tone de cobalt și 32.300 de tone de mangan.
În ceea ce privește bateriile cu litiu fosfat de fier, prezicem:
1) În 2030, bateria de fier-litiu-i va ajunge la 313.300 de tone;
2) Pe măsură ce utilizarea în cascadă crește de la an la an, este de așteptat ca bateriile cu fier-litiu-ion care pot fi utilizate în cascadă să atingă 109,93 GWh în 2030, un total de 250.600 de tone; restul de 62.700 de tone vor fi demontate și reciclate, iar 2.800 de tone de litiu pot fi recuperate;
3) Bateriile cu litiu fier fosfat folosite în cascadă în 2027 vor atinge standardul de casare în 2030. În acest moment, 86, 040 de tone vor fi demontate și reciclate, iar 3.790 de tone de litiu pot fi recuperate. Din cele două pot fi recuperate un total de 6.500 de tone de litiu.
1.3.2. Predicția sensibilității în spațiul pieței a deșeurilor de baterie litiu-ion și a utilizării în cascadă
Întrucât modificările prețului metalelor au un impact uriaș asupra economiei, a lansării pe piață și a valorii de producție a reciclării bateriilor cu litiu-ion și a utilizării în cascadă, am proiectat spațiul pieței de reciclare a metalelor pentru bateriile ternare și piața de reciclare și utilizare în cascadă. spațiu de baterii de fier-litiu-ion în viitor. Analiza sensibilității la preț și faceți următoarele ipoteze:
2) La efectuarea analizei de sensibilitate, în timp ce se modifică prețul pieței metalelor, proporția materialelor catodice ale bateriei ternare și proporția de recuperare a eșalonului bateriei cu litiu fier fosfat rămân neschimbate.
3) Presupunem că prețul pe watt-oră al bateriilor cu litiu și fier fosfat va scădea de la 2,17 yuani/Wh în 2014 la 0,55 yuani/Wh în 2025, iar rata de reducere va scădea treptat încetinește în 21-25 de ani. Prețul valorii reziduale al utilizării în cascadă este împărțit în trei grade: ridicat (40 la sută), mediu (30 la sută) și scăzut (20 la sută) pentru conversia valorii reziduale.
Când metalul este la un preț ridicat, spațiul de piață pentru reciclarea bateriei ternare litiu/nichel/cobalt/mangan este de așteptat să fie de 195,82/176,63/186,13/640 milioane de yuani până în 2030. Când metalul este la prețul curent, ternarul Spațiul de pe piață de reciclare a bateriei litiu/nichel/cobalt/mangan este de așteptat să fie de 103,67/154,24/85,80/529 milioane de yuani în 2030. Când metalul este la un preț scăzut, spațiul de piață pentru reciclarea bateriei ternare litiu/nichel/cobalt/mangan este de așteptat să fie de 81,68/73,65/54,41/300 milioane de yuani în 2030. Din 2020 până în 2030, spațiul cumulat de reciclare al bateriilor ternare va ajunge la 130,5 miliarde de yuani la prețurile curente.
Sub valoarea reziduală mare, spațiul de piață pentru utilizarea bateriilor cu fier-litiu-ion în 2030 este estimat la 24,124 miliarde de yuani, valoarea reziduală medie este estimată la 18,093 miliarde de yuani și valoarea reziduală scăzută este estimată la 12,062 miliarde de yuani. În cazul valorii reziduale medii, spațiul de piață cumulat al utilizării eșalonului bateriilor cu fier-litiu-ion în perioada 2020-2030 va ajunge la 68 de miliarde de yuani.
Când metalul litiu este la un preț ridicat, spațiul de piață pentru reciclarea bateriilor cu litiu și fier fosfat litiu-ion este de așteptat să fie de 6,117 miliarde de yuani în 2030, 3,238 miliarde de yuani la prețul curent și 2,552 miliarde de yuani la preț scăzut. Din 2020 până în 2030, spațiul de piață cumulat de reciclare cu litiu pentru bateriile cu litiu și fier fosfat va ajunge la 16,3 miliarde de yuani la prețurile curente.
