锂电池回收技术路线及经济性分析

回收技术路线逐渐清晰，回收产业化不断发展。

锂电池回收主要有梯次利用和拆解回收两类：当动力电池的容量下降到初始容量的 80%时将不再满 足电动汽车的使用标准，但仍可在储能系统、电动工具等其他场合应用。当电池性能进一步下降无 法满足使用要求时，可对电池进行拆解回收。 发展初期梯次利用是批准重点：根据工信部批准的动力电池回收白名单，在电池回收利用产业发展 初期，梯次利用企业成为工信部批准的重点，第四批次批准的 41 家企业中，有 27 家动力电池梯次 利用企业，占比达到 65.85%；在第五批名单中批准梯次利用的企业有 45 家，占获批企业总数的 69.23%。

梯次利用应用场景包括低速电动车、通信基站备用电源等：根据赵光金等人发布的《退役动力电池 梯次利用技术及工程应用概述》，动力电池从整车上退役后，可以对仍满足其他领域应用要求的动 力电池包进行拆解，将性能参数相近的电池单体或模组进行重组再用以相关领域。根据退役动力电 池的规格、类型、剩余容量，退役动力电池可被应用于不同应用场景中。储能端，可用于微网储能、 调频储能、电网调峰等领域；动力端，主要可应用于低速电动车、工业装备等领域；消费端，可用 于便携设备、民用照明等领域。 磷酸铁锂电池容量衰减程度远小于三元电池，梯次利用价值较高：根据陶志军等人发布的《中国动 力电池回收利用产业商业模式研究》，在 1C 的放电倍率下，磷酸铁锂电池的容量衰减程度远小于三 元电池。三元电池在循环次数达到 2,500 次左右时电池容量衰减至 80%，此后随着循环次数增多相 对容量呈现快速衰减趋势，梯次利用价值较低。磷酸铁锂电池容量随着循环次数增多容量衰减较为 缓慢，梯次利用价值较高，因此目前市场上梯次利用电池多为磷酸铁锂电池。

梯次利用面临技术与性价比问题，应用存在局限性：国内退役电池梯次利用起步较晚，梯次利用动 力电池仍面临一些问题与挑战。技术端：①退役动力电池性能下降，安全性、稳定性不及新电池； ②退役动力电池的老化状态存在不一致性，即使重组后其一致性也可能存在高低之分；③电池管理 情况更为复杂，面对不同规格、不同健康状态的电池模组，如何进行有效管理确保其稳定安全具有 挑战。成本端：①梯次利用前期需要大量时间与财力，对电池进行梯次利用前需要进行严苛繁杂的 拆解、质量检查、筛选、重组过程，由此带来的时间与经济成本会对梯次利用性价比产生影响；② 当退役动力电池可用容量无法再满足大型储能领域应用要求，逐渐流向家用、小动力应用领域时， 其用户更加分散、应用场景大为丰富，对于该阶段的退役电池进行全流程溯源管理难度较大。 梯次利用标准体系有待完善，相关案例较少，规模化应用困难：梯次利用标准方面，我国的国家标 准制定目前仍处于起步阶段，根据退役动力电池独特的性能特点，针对退役电池应用场景、安全性 等方面的相关标准制定仍需进一步完善。市场应用方面，我国梯次利用的商业化案例较少，仅有少 数具备资质的企业参与梯次利用项目，且目前梯次利用项目大多仍处于试点阶段，示范项目较少， 研究进展较慢。 拆解回收路线较为清晰，技术成熟度逐步提高：拆解回收是指将废旧锂电池进行物理或化学拆解， 提取其中的金属或化合物，进行精炼或再生利用。不同于梯次利用存在商业化进展缓慢，经济性、 安全性面临较大挑战等问题，我国动力电池拆解回收工艺已经较为成熟，主要技术路线包括湿法回 收与火法回收等，技术成熟度较高。拆解回收主要可以分为预处理、物理放电拆解、浸出或深度处 理、产品制备等过程。

湿法回收工艺金属回收率高，是目前国内回收企业的主要技术路线：湿法工艺是将废弃电池破碎后 溶解，通过酸浸出等化学反应将废旧电池正极材料中有价值金属转移到溶液中，然后采用溶剂萃取、 离子交换、共沉淀、电解等方法对溶液中的金属离子进行分离富集，形成不同金属化合物并加以回 收。将废弃的锂离子电池或镍氢电池在高温炉中焙烧，碳和有机物将被高温燃烧去除，燃烧时产生 的还原性气氛对金属元素起到一定的保护作用。筛分产生含有金属和金属氧化物的细粉体，将粉体 经过酸溶和过滤，调节滤液 pH 值将铁、铝及稀土金属沉淀后以氢氧化物形式回收。滤液再经过萃 取和反萃取工艺，分别得到含钴和镍的水溶液，最后以电解的手段提炼出高纯金属钴和镍。锂则通 过添加碳酸盐以碳酸盐沉淀的形式析出。

火法回收工艺能耗较高，适合大规模废旧电池处理：火法冶炼是指对电极活性材料进行高温煅烧处 理，经过筛选得到含有金属和金属氧化物的细粉状材料。火法回收的工艺流程较短，具有操作简单、 原材料要求低、适合处理大批量废旧电池的优点，但火法工艺的能耗较高、回收率较低，因此经济 性较差。

电池中负极、电解液以及隔膜回收技术尚不成熟，回收经济价值较低：石墨是动力电池中广泛应用 的负极材料，回收方法和正极区别不大，但现阶段回收再利用负极材料主要用来制备石墨烯或新的 电池材料，目前大多停留在研究阶段，难以在工业上大规模应用。电解液一般是液态有机溶剂且成 分复杂，隔膜为 PP 或 PE 材质，火法工艺下有机材料经高温热解后会转化为短链烯烃及酯类有机物 形成烟气排放，无法回收；采用物理法可以回收但流程冗长，故电解液和隔膜回收价值较低。 三元电池中金属具备较高回收价值：根据湘湖南启源生态环境科技有限公司编制的《年处理 5 万吨 废旧动力锂电池综合回收利用项目（一期）环境影响报告书》，假设三元锂电池正极粉含量为 41%， 锂元素含量为 7.00%，我们测算 1 吨废旧三元锂电池可回收金属镍 842 吨、金属钴 605 吨、金属锰 664 吨、金属锂 287 吨，具备较高经济价值。

收入端关注回收率与材料价格，成本端关注折扣系数与金属价格：假设回收企业从极片黑粉进行回 收利用，收入端主要产品为碳酸锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等，回收后按市价进行销售；成本端 主要由采购成本和制造成本构成。 回收价格采用公式计算，锂元素价值隐藏在折扣系数中：锂价大幅上涨之前，锂的提取价值有限， 电池回收料只对镍、钴计价。以三元电池回收料为例，其中有价元素主要包括镍、钴、锂、锰、铜、 铝等，目前参与交易计价的元素主要为镍、钴，锂元素的价值在折扣系数中体现。计算公式为：电 池回收料价格=镍钴元素价格*折扣系数=（镍含量*镍金属价格+钴含量*钴金属价格）*折扣系数。 锂价走高后，且锂的回收率不断提高，交易双方将锂元素的价值隐含在了折扣系数中。

锂元素计价隐藏在折扣系数中存在较多问题，计价模式变革酝酿已久：锂元素计价隐藏在电池回收 料的折扣系数中存在较多问题，其中最主要的问题在于：①折扣系数变得模糊，不易量化锂元素的 回收价值。原来只按镍钴计价，锂并没有计入采购成本，但锂的产成品确是利润贡献的主要部分， 企业在做账时一般采取成本分摊的实行，无形中增加了核算的难度，在财务规范层面欠妥；②折扣 系数奇高且对应因素模糊。在锂价高企的时候，部分上游打粉厂将不含锂的材料与含锂电池材料掺 杂出售，前者折扣系数只有 70%，但在实际销售的时候会同步按 200%的系数交易，导致最终锂的回 收率降低，从而抬高企业采购成本，摊薄利润。针对种种弊端下游湿法厂对电池回收料中的锂元素 单独计价酝酿已久。本轮折扣系数大幅上涨成为湿法厂推动镍、钴、锂元素分开计价的契机。根据 Mysteel 报道，部分厂家已开始尝试推行新的计价方式。动力电池再生利用本质为再制造，随着计价 模式变革，回收企业盈利能力有望趋于稳定。