Zamerajte sa na budúcnosť: prečo recyklujeme lítiové batérie?
1.1. Odvetvie elektrických vozidiel sa rýchlo rozvíja a počet vyradených napájacích lítium-iónových batérií je obrovský
Globálny priemysel nových energetických vozidiel sa rýchlo rozvíja. V roku 2020 bol celosvetový predaj nových energetických vozidiel 3 095 200 kusov, čo predstavuje medziročný nárast o 40,16 %-medziročne{5}}, z toho čisto elektrických vozidiel sa predalo 2 126 100 kusov,-rok -ročný nárast o 29,58 percent . Pod vplyvom novej epidémie korunového zápalu pľúc vzrástli proti trendu. Očakávame, že tempo rastu celosvetového predaja nových energetických vozidiel v rokoch 2021-25 presiahne 30 percent a do roku 2025 predaj presiahne 13 miliónov.
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.
Vďaka rýchlemu nárastu trhu s elektrickými vozidlami si napájacie lítium{0}}iónové batérie naďalej udržiavajú rýchly vzostupný trend. Podľa materiálu katódy možno výkonové lítium{1}}iónové batérie rozdeliť na ternárne batérie, lítium-železofosfátové batérie a iné batérie. V súčasnosti na zámorskom trhu dominujú ternárne batérie, zatiaľ čo domáce ternárne batérie a fosforečnan lítno-železitý sa vyvíjajú súčasne. Ročná novoinštalovaná kapacita globálnych energetických lítium-iónových batérií sa neustále zvyšuje. Očakávame, že inštalovaná kapacita dosiahne 623 GWh v roku 2025; domáca inštalovaná kapacita môže dosiahnuť 312 GWh. Z nich inštalovaná kapacita ternárnych batérií dosiahla 174,5 GWh a inštalovaná kapacita fosforečnanu lítneho 137,4 GWh.
1.2. Pod trendom globálnej elektrifikácie je geometria obmedzení zdrojov lítia
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) Od roku 2020 do roku 2040 sa celosvetový predaj elektrických osobných vozidiel zvýši z približne 2 miliónov na približne 55 miliónov (približne 3300 GWh, vypočítané na 60 kWh/vozidlo), čo je 27,5-krát viac ako v roku 2020;
(2) Od roku 2020 do roku 2050 sa kumulatívna inštalovaná kapacita globálneho trhu skladovania energie zvýši z približne 20 GWh na približne 1 700 GWh, čo je 85-krát viac ako v roku 2020.
Ak sa kumulatívne množstvo vypočíta na základe 8-ročného cyklu výmeny elektrických vozidiel a za predpokladu, že väčšina inštalovanej kapacity skladovania energie využíva lítiové batérie, dopyt po lítiových batériách dosiahne v rokoch 2020-2060 25 TWh. , dopyt po uhličitane lítnom je asi 15 miliónov ton.
Súdiac podľa objemu prieskumu zdrojov lítia vo svete sa nemusíme obávať nedostatočných zdrojov lítia, ale stále musíme venovať pozornosť obmedzeniam regionálnych zdrojov.
(1) Lítium v slanom jazere má vyšší zdroj. Ak je možné zlepšiť technológiu čistenia a znížiť výrobné náklady, problém bude lepšie vyriešený;
(2) V porovnaní s inými regiónmi sveta má Čína menej kvalitných-zdrojov lítia. Vzhľadom na to, že moja krajina je jadrom strednoprúdového priemyselného reťazca lítiových batérií a následného trhu s aplikáciami, je potrebné zvážiť obmedzenia zdrojov;
(3) Z hľadiska výroby lítiovej soli, distribúcie nákladov a trendov cien lítia vedú rôzne zdroje a regionálne politiky k rôznym ťažkostiam s ťažbou, investíciám a nákladom. V budúcnosti bude v rôznych časoch a regiónoch existovať určitý nesúlad medzi ponukou a dopytom a ceny lítia budú prudko kolísať. Ak ceny lítia prudko vzrastú, bude to nevyhnutne škodlivé pre realizáciu vízie uhlíkovo neutrálnej.
Vzhľadom na faktory ochrany životného prostredia, regionálne obmedzenia zdrojov lítia a cenové faktory lítia je preto potrebné recyklovať aj použité lítium-iónové batérie.
1.3. Trhový priestor pre sekundárne využitie a materiálovú recykláciu napájacích lítium-iónových batérií
1.3.1. Priestorová predpoveď šrotu a využitia lítium-iónových batérií-
Navrhli sme výpočtový model pre trhový priestor recyklácie kovov ternárnych batérií a trhový priestor kaskádového využitia a recyklácie lítium-železofosfátových batérií v budúcnosti. Najprv urobíme nasledujúce predpoklady:
(1) Ternárna batéria:
1) Počas procesu cyklického nabíjania a vybíjania sa kapacita batérie postupne znižuje a keď pokles klesne pod 80 percent, dosiahne stav odchodu. Zvyčajne je životnosť napájacích lítium{2}}iónových batérií približne 5 rokov. Predpokladáme, že efektívna životnosť ternárnej batérie a lítium-železofosfátovej batérie je 5 rokov. Odteraz preto prvá séria napájacích lítium-iónových batérií dosiahla dôchodkový vek a v budúcnosti predstaví udržateľnejší a rozširujúci sa trh s recykláciou napájacích lítium-iónových batérií. Za tohto predpokladu budú ternárne (lítium-železofosfátové) batérie nainštalované v roku 2014 demontované a recyklované v roku 2019, ternárne (lítium-železofosfátové) batérie nainštalované v roku 2015 budú demontované a recyklované v roku 2020 atď. .
2) Metóda demontáže a recyklácie sa používa hlavne na likvidáciu vyradených ternárnych batérií. Demontáž a recyklácia je dôležitá na recykláciu a opätovné použitie kovových materiálov, ako je kobalt, nikel, mangán a lítium v materiáli kladnej elektródy a materiál kladnej elektródy je rozdelený na NCM333, NCM523, NCM622, NCM811 atď., A rôzne technické cesty. majú rôznu hustotu energie. S rozvojom priemyslu ternárnych batérií sa dôležitým vývojovým trendom stal vysoký obsah niklu a žiadny kobalt. Robíme predpoklady o podiele každého kovu v katódovom materiáli v nasledujúcich rokoch a robíme výpočty.
(2) Lítium-železofosfátová batéria:
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) Vyradená lítium-železitá fosfátová batéria by sa mala najskôr použiť po etapách a potom demontovať a recyklovať. V súčasnosti nie je systém recyklácie a kaskádového využitia dokonalý a v recyklácii lítia sú aj ekonomické problémy, ale veríme, že s podporou politík, ako aj nárastom trhu skladovania energie a obmedzením zdrojov lítia, trh a ekonomika sa budú postupne zlepšovať. Pri výpočte sme vychádzali z predpokladov o podiele kaskádového využitia a tento podiel sa postupne zvyšoval z 5 percent v roku 2019 na 80 percent v roku 2030 a pomerne extrémne predpoklady pre lítium-železofosfátové batérie, ktoré nevstúpili do systému kaskádového využitia, a to Za predpokladu, že sa dostane do systému demontáže a recyklácie materiálu, inak bude znečisťovať životné prostredie a spôsobovať environmentálne náklady.
3) Predpokladáme, že kWh kladného fosforečnanu lítno-železitého pred modernizáciou je 2,4 kg/kWh a po modernizácii sa stane 2,3 kg/kWh a predpokladáme, že trh postupne prejde od železných lítium-iónových batérií s nízkou hustotou energie na vysoká energetická hustota za 17-20 rokov Energetická hustota lítium-železo-iónových batérií a lítium-železo-fosfátových batérií zostáva rovnaká pred a po ich zošrotovaní.
4) Skladovanie energie je jedným z aplikačných scenárov lítium-železnatých fosfátových batérií, ale vzhľadom na jeho dlhý aplikačný cyklus, vo všeobecnosti viac ako 15-20 rokov, sa šrotovanie lítium-železnatých fosfátových batérií na trhu skladovania energie zatiaľ nezohľadňuje. bytie.
5) Pokiaľ ide o lítium-železofosfátovú batériu po kaskádovom využití, bude po 3 rokoch demontovaná, aby sa obnovil lítiový prvok. Čo sa týka ternárnych batérií, odhadujeme, že v roku 2019 sa odhaduje, že bude možné recyklovať 1 300 ton ternárnych kladných elektród a potom sa to rok čo rok zvýši na 292 500 ton v roku 2030.
Vypočítajte množstvo regenerovaného kovu podľa každého typu ternárnej kladnej elektródy a spočítajte celkové množstvo regenerovaného kovu z ternárnej batérie:
1) NCM333: Keď sa ternárna batéria NCM333 nainštalovaná v roku 2014 začala v roku 2019 vyraďovať, objem recyklácie NCM333 sa od roku 2019 do roku 2022 postupne zvyšoval, pričom v roku 2022 dosiahol vrchol 12 800 ton a potom postupne klesal v dôsledku stiahnutia NCM333. 2026 Ročný objem recyklácie je nulový;
2) NCM523: NCM523, ktorý sa začal uvádzať na trh v roku 2016, bude zošrotovaný a recyklovaný v roku 2021 a potom sa objem recyklácie stabilizuje medzi 40,{6}} tonami a 60,{8}} tonami v roku 23 -28 rokov a očakáva sa, že v roku 2030 vzrastie na 107 800 ton;
3) NCM622: NCM622, ktorý vstúpil na trh v roku 2017, bude zošrotovaný a recyklovaný v roku 2022 a objem recyklácie sa bude mierne zvyšovať až do nárastu o 28 rokov. Odhaduje sa, že v roku 2030 bude možné recyklovať 60 300 ton;
4) NCM811: NCM811, ktorý vstúpil na trh v roku 2018, bude zošrotovaný a recyklovaný v roku 2023 a očakáva sa, že v roku 2030 vzrastie na 124 400 ton.
Odhaduje sa, že v roku 2030 sa dá získať 20 900 ton lítia, 114 700 ton niklu, 28000 ton kobaltu a 32 300 ton mangánu.
Pokiaľ ide o lítium-železofosfátové batérie, predpovedáme:
1) V roku 2030 dosiahne vyradená železná-lítium{3}}iónová batéria 313 300 ton;
2) Keďže využitie kaskády sa z roka na rok zvyšuje, očakáva sa, že železo-lítium{2}}iónové batérie, ktoré možno použiť v kaskáde, dosiahnu v roku 2030 109,93 GWh, spolu 250 600 ton; zvyšných 62 700 ton sa demontuje a recykluje a 2 800 ton lítia sa dá získať späť;
3) Lítium-železité fosfátové batérie používané v kaskáde v roku 2027 dosiahnu štandard šrotovania v roku 2030. V súčasnosti sa demontuje a recykluje 86 040 ton a možno získať 3 790 ton lítia. Celkovo sa z nich dá získať 6 500 ton lítia.
1.3.2. Predpoveď priestorovej citlivosti trhu v súvislosti so šrotom a kaskádovým využitím lítium-iónových batérií-
Keďže zmeny cien kovov majú obrovský vplyv na ekonomiku, trhové uvoľnenie a výstupnú hodnotu recyklácie lítium{0}}iónových batérií a kaskádového využitia, navrhli sme trhový priestor na recykláciu kovov pre ternárne batérie a trh s recykláciou a kaskádovým využitím priestor železných-lítium-iónových-batérií v budúcnosti. Analýza cenovej citlivosti a urobte nasledujúce predpoklady:
2) Pri vykonávaní analýzy citlivosti pri zmene trhovej ceny kovu zostáva podiel katódových materiálov ternárnej batérie a podiel obnovy echelónu lítium-železofosfátovej batérie nezmenený.
3) Predpokladáme, že cena za watt-hodinu lítium-železofosfátových batérií klesne z 2,17 juanov/Wh za 2014 na 0,55 juanov/Wh v roku 2025 a miera znižovania sa bude postupne znižovať spomaliť za 21-25 rokov. Zostatková cena kaskádového využitia je rozdelená do troch stupňov: vysoká (40 percent), stredná (30 percent) a nízka (20 percent) na prepočet zostatkovej hodnoty.
Keď je kov za vysokú cenu, očakáva sa, že do roku 2030 bude trhový priestor pre recykláciu trojzložkových batérií lítium/nikel/kobalt/mangán 195,82/176,63/186,13/640 miliónov juanov. Keď bude kov za súčasnú cenu, Očakáva sa, že v roku 2030 bude trhový priestor na recykláciu lítium/nikel/kobalt/mangán 103,67/154,24/85,80/529 miliónov juanov. Keď je kov za nízku cenu, priestor na trhu pre recykláciu lítia/niklu/kobaltu/mangánu očakáva sa, že v roku 2030 bude 81,68/73,65/54,41/300 miliónov juanov. Od roku 2020 do roku 2030 dosiahne kumulatívny recyklačný priestor ternárnych batérií 130,5 miliardy juanov pri súčasných cenách.
Pri vysokej zostatkovej hodnote sa trhový priestor na používanie železných{0}}lítium{1}}iónových batérií v roku 2030 odhaduje na 24,124 miliárd juanov, stredná zostatková hodnota sa odhaduje na 18,093 miliárd juanov a nízka zostatková hodnota sa odhaduje na 12,062 miliardy juanov. V prípade strednej zostatkovej hodnoty dosiahne kumulatívny trhový priestor využitia železných-lítium{10}}iónových batérií v rokoch 2020 – 2030 68 miliárd juanov.
Keď je lítium kovové za vysokú cenu, očakáva sa, že trhový priestor pre recykláciu lítium-železofosfátových lítium{0}}iónových batérií bude v roku 2030 predstavovať 6,117 miliardy juanov, 3,238 miliardy juanov pri súčasnej cene a 2,552 miliardy juanov pri nízkej cene. Od roku 2020 do roku 2030 dosiahne kumulatívny trhový priestor na recykláciu lítia pre lítium-železofosfátové batérie 16,3 miliardy juanov pri súčasných cenách.
