De keten van de industrie voor het recyclen van lithium-ionbatterijen voor huishoudelijk gebruik is volledig uitgekamd
3.1. "Sketch" of domestic power lithium-ion battery recycling: many "sharers"
Vanwege de potentiële waarde van de markt voor het recyclen van lithium--ionbatterijen en de maatschappelijke noodzaak en vraag naar recycling ervan, hebben veel soorten bedrijven actie ondernomen in de industriële opzet van het recyclen van lithium--ionbatterijen. . Onder hen kan het cascadegebruik van gepensioneerde lithium--ionbatterijen de resterende warmte beter uitoefenen, wat altijd een gebied is geweest dat verwante bedrijven vaak hebben toegepast.
After the previous attempts of related companies and the "blue thread" on behalf of companies (such as my country's iron towers, etc.), the commercialization of domestic power lithium-ion battery recycling is gradually moving towards large-scale development. As the largest user unit in the field of cascade utilization of retired batteries, my country's iron tower plans to continue to expand the scale of use of cascaded batteries, and stop purchasing lead-acid batteries, replacing them with cascaded lithium-ion batteries.
Tegelijkertijd zijn de soorten bedrijven die betrokken zijn bij het recyclen van lithiumbatterijen-ionen, geleidelijk aan gediversifieerd, wat geleidelijk een toekomstige trend is geworden. Tot de bedrijven op de markt voor het recyclen van lithium--ionbatterijen behoren de meeste soorten bedrijven in de batterijproductieketen, zoals batterijgebruikerseenheden, batterijproductiebedrijven, materiaalbedrijven, energieopslagbedrijven, fabrikanten van apparatuur en autobedrijven.
Er zijn 12 belangrijke recyclingbedrijven voor lithium--ionbatterijen in China, en de belangrijke technische route is de natte methode. Onder hen neemt Beijing Saidemei lithiumijzerfosfaatreparatie en -regeneratie als de technische route, Quzhou Huayou, Harbin Battery en Shandong Weineng produceren batterijgrondstoffen en de rest is de productie van ternaire materialen. Als we Jingmen GEM als voorbeeld nemen, ondergaat de teruggewonnen lithium--ion-accu voorbehandelingsstappen zoals ontladen, ontmantelen, pletten en sorteren, en wordt vervolgens uitgeloogd met zwavelzuur, waarna het filterresidu wordt onderworpen aan een onschadelijke behandeling. Het filtraat wordt geneutraliseerd om Fe, Al en andere onzuiverheidsionen te verwijderen en vervolgens geëxtraheerd om Mn, Cu, Zn-sulfaat te verkrijgen en vervolgens elektrolytisch afgezet om Cu en Zn te verkrijgen. Het Ni-zout en Co-zout worden gescheiden door chemische precipitatie en na uitloging met zuur wordt het metaalelement uiteindelijk verkregen door waterstofreductie.
3.2. Wederzijds voordeel en win-winsituatie: de samenwerking tussen de ketens van de batterij-industrie op het gebied van recycling wordt geleidelijk versterkt
De samenwerking tussen de stroomopwaartse en stroomafwaartse keten van de batterijindustrie is een onvermijdelijke trend in de toekomst, die wordt bepaald door de complexiteit van het recyclingproces van lithiumbatterijen-ion.
(1) Verantwoordelijkheidsperspectief: Of het nu gaat om de invoering van het systeem voor de uitbreiding van de producentenverantwoordelijkheid of de onvermijdelijke vereiste van internalisering van de kosten voor milieubescherming, autobedrijven die in consumententerminals zijn gevestigd, zijn verplicht relevante werkzaamheden uit te voeren aan de elektrische voertuigen die ze verkopen, en zij zijn ook het meest directe contact met de consument. Links, de voordelen liggen in kanalen, maar de nadelen liggen in hergebruik en materiaalproductiemogelijkheden. Daarom is de samenwerking tussen autobedrijven en batterijbedrijven een belangrijke trend.
(2) Methodeperspectief: lage-snelheidsvoertuigen, energieopslag voor huishoudens, enz. zijn belangrijke bestemmingen voor cascadegebruik, terwijl ternaire precursoren en kathodevoorbereiding belangrijke bestemmingen zijn voor hun materialen na recycling. Daarom is ook de samenwerking tussen recyclingbedrijven en downstream applicatiebedrijven een belangrijke trend. .
(3) Economisch perspectief: Economie is het kernelement om de opkomst van de recyclingmarkt te bevorderen. Voorheen gebruikten batterijbedrijven meestal de middelen van verticale expansie stroomopwaarts vanwege beperkte middelen en stroomopwaartse prijsproblemen. Voor dit doel worden materiaalproductiebedrijven en batterijbedrijven gemotiveerd om gerelateerde activiteiten uit te breiden.
At present, the cooperation between my country's battery industry chain has been demonstrated in many leading companies. From the beginning of the cooperation between power lithium-ion battery companies, materials companies, and related recycling companies, more and more car companies will also participate in the "cooperation alliance" model with the opening of the cascade utilization market.
3.3. "Cost reduction" and "closed loop" are the driving force of the business model
According to the different nature of the leading companies in the existing domestic business models, my country's power lithium-ion battery recycling market has spawned: power lithium-ion battery company recycling business model, lithium battery material company recycling business model, and cascade utilization business model.
(1) The recycling business model of the power lithium-ion battery company is dominated by the power lithium-ion battery production company, and the "recycling" of the card position improves the upstream bargaining power of raw materials and reduces the cost of battery production, which has become the source of this type of business model. Representative domestic companies include CATL, BYD, Guoxuan Hi-Tech, etc. On the other hand, judging from the requirements of the production responsibility extension system, power lithium-ion battery manufacturers often shoulder the responsibility of power lithium-ion battery recycling. At present, with the further expansion of the power lithium-ion battery market potential, major power lithium-ion battery companies have cooperated with material companies and third-party recycling institutions in the form of establishing strategic alliances and equity participation to deploy battery recycling business.
Het Ningde-tijdperk heeft bijvoorbeeld op slimme wijze de lay-out van de grondstofmijnindustrie omzeild en door de lay-out van de recyclingactiviteiten heeft het de kostenbesparende ruimte van zijn eigen batterijen tot op zekere hoogte verbeterd.
In 2013 and 2015, Ningde Times increased its holdings of Bangpu Recycling, holding 69.02 percent of the shares of Bangpu, and then in September 2019, it established Ningbo Bangpu Times New Energy Co., Ltd. with a joint venture of 3.6 billion yuan with Bangpu Cycle. It marks the further expansion of CATL's layout in upstream cathode materials.
As early as 2008, Bump Cycle, a subsidiary of CATL, creatively proposed the concept of "upstream and downstream" recycling, and under the guidance of the government, it pioneered the recycling system of used batteries in my country. At present, Bangpu has set up 15 recycling outlets nationwide. These outlets directly connect with the sales and after-sales service network of car companies, which can partially solve the shortcomings of recycling outlets of car companies. In terms of resource recovery technology, Bangpu conducts fully automated pretreatments such as crushing, pyrolysis, crushing and repeated screening and magnetic separation of waste lithium-ion batteries to obtain concentrates containing nickel and cobalt, and then undergoes a series of chemical impurity removal and other processes. A ternary material precursor (nickel-hydrogen-manganese hydroxide) is generated in a specific shape. The ternary precursor and lithium carbonate are used as reactants, and are sintered in an oxygen atmosphere according to a set temperature program to obtain a nickel cobalt lithium manganate cathode material.
(2) The recycling business model of lithium battery material companies is dominated by lithium battery materials companies. By recycling key metal resources in waste batteries, an industrial closed loop and cost reduction space are formed, which has become the source of power for the development of this type of business model. Among them, ternary precursor companies have deployed in the field of lithium battery recycling, Guanghua Technology, GEM, Hunan Bangpu, Huayou Cobalt, Ganzhou Highpower (Xiamen Tungsten Industry Holdings) were selected as the first batch of "New Energy Vehicle Waste Power Battery Comprehensive Utilization Industry" Specification Conditions". In addition, Zhongwei Co., Ltd., Ganfeng Lithium Industry, Guangdong Jiana, Jinchi Energy, etc. also have the ability to recover lithium batteries.
1) Wanneer Huayou Cobalt zijn stroomopwaartse hulpbronnenlay-out vergroot en minerale hulpbronnen koopt, zet het ook zijn stroomafwaartse recyclingindustrie in, die mogelijk zijn grondstoftoevoerkanalen op het gebied van kobaltbronnen kan verbreden en een stabiele bronvoorziening en kostenstabiliteit kan garanderen.
"Huayou Cobalt Industry" has a wholly-owned subsidiary, "Zhejiang Huayou Circulation Technology Co., Ltd.". In 2018, Huayou Recycling was recommended by Zhejiang Provincial Economic and Information Commission as the leading unit for the pilot work of recycling and utilization of power battery for new energy vehicles in the province. The special recycling production line put into operation by Huayou Cycle in 2018 has achieved an annual processing capacity of 64,680 tons of retired power batteries, and can comprehensively recover 5,783 tons of cobalt (metal content), 9,432 tons of nickel (metal content), 2,050 tons of lithium (metal content) and Manganese, copper foil, aluminum foil and other valuable elements.
2) Door middelen te integreren en de samenwerking tussen -industrieën te versterken, heeft GEM technische voordelen en schaalvoordelen verzameld in de regeneratie-industrie voor lithium--ionbatterijen.
GEM conducts its business layout according to the new energy full life cycle value chain of "battery recycling - raw material recycling - material recycling - battery pack recycling - new energy vehicle service". The company has cooperated with well-known domestic and foreign companies such as BAIC, BYD, and Samsung to open a large-scale social responsibility cycle system led by automobile factories, participated by battery factories, and undertaken by recycling companies, and realized the implementation of the full life cycle value chain model. At the same time, the company has successively signed vehicle battery recycling and disposal agreements with more than 160 car companies and battery companies.
(3) The representative company of the cascade utilization business model is my country Tower. As a third-party company, its main business is not battery and battery recycling business, but its main business type has a good fit with the cascade utilization of power lithium-ion battery recycling. For example, my country's iron tower is not only a consumer of retired batteries, but also a retired battery. Battery recyclers, based on the relevant experience of my country's iron towers, have summed up three ways to use lithium-ion batteries in a cascade, namely reassembly, direct combination of battery modules, and use of the whole package.
The key to the commercial recycling model of my country's iron towers is to cooperate with car companies and power lithium-ion battery companies to jointly build a shared recycling network. At present, my country Tower has signed strategic cooperation agreements with FAW, Dongfeng, Jianghuai, BYD, Weilai and many other new energy vehicle companies. These cooperation agreements mainly serve the recycling of retired batteries of new energy vehicles. At the same time, my country Tower is also actively conducting strategic cooperation with power lithium-ion battery companies. In January 2018, my country Tower and Guoxuan Hi-Tech signed a strategic cooperation agreement for the cascade recycling of power lithium-ion batteries. Guoxuan Hi-Tech and my country Tower have become strategic partners. Work together to promote the application of cascade power lithium-ion batteries in the field of communication base stations.
my country's iron towers have huge potential for cascade utilization of retired power lithium-ion batteries as energy storage batteries for base stations and have a broad market. As early as 2015, my country's iron tower companies have successively carried out the test of replacing lead-acid batteries with cascaded batteries in more than 3,000 base stations in 12 provinces and cities, which fully verified the safety and technical economy of cascaded utilization. In 2018, my country's iron tower company has stopped purchasing lead-acid batteries, but purchased retired power lithium-ion batteries from 20 companies including Shenzhen BYD. As of 2018, my country's iron towers have used a total of about 1.5GWh of cascade recycling batteries in about 120,000 base stations across the country, replacing about 45,000 tons of lead-acid batteries, becoming a leading company in the national cascade utilization industry.
With the advent of the 5G era, the construction of 5G base stations in my country's iron towers will usher in a rapid rise in the next few years. If cascaded batteries are applied to 5G base stations, the tower's demand for cascaded batteries will rise further. Based on the use of 12.5kWh cascade utilization batteries for each base station, we have integrated 5G spectrum and corresponding coverage enhancement methods. There are 4.45 million 4G base stations), with a total of about 5-6 million. The total demand for batteries corresponding to the cascade utilization will reach 62.5GWh-75GWh, which can basically be effectively digested by the future decommissioned batteries.
3.4. Een kostenreductiemodel bouwen: vanuit een ander perspectief naar de logica van kostenreductie kijken
3.4.1. Berekening van kostenreductie door ontmanteling en recycling: de kostenreductielogica van lithiumbatterijmateriaalbedrijven
De ontmanteling en recycling van lithium--ionbatterijbronnen voor afvalenergie kan het tekort aan hulpbronnen verminderen, waardoor de exploitatie van gerelateerde hulpbronnen en de afhankelijkheid van marktmaterialen worden verminderd. Tegelijkertijd kunnen materiaalbedrijven ook bepaalde economische voordelen opleveren door rechtstreekse verkoop van gerecycleerde metalen. Hiertoe bouwen we een economisch evaluatiemodel, dat wordt uitgedrukt in de vorm van een bijbehorend wiskundig model voor de verlaging van de inputkosten in het proces van lithium--ionbatterijrecycling en de kostenverlaging van gerecycleerde materialen voor de daaropvolgende productie van lithium--ionbatterijen, wat handig is voor kwantitatieve analyse. .
Volgens de kostenanalysemethode wordt het inkomstenmodel van de lithium--ionbatterij met afvalstroom vastgesteld. Het inkomen (E) kan worden uitgedrukt met de volgende formule: waar Esell betekent dat alle waardevolle metalen die door ontmanteling worden teruggewonnen direct worden verkocht (hier wordt alleen rekening gehouden met nikkel, kobalt, mangaan en lithium), vertegenwoordigt CRecycle de relevante kosten die in aanmerking moeten worden genomen tijdens het ontmantelen en recyclen van waardevolle metalen.
Volgens de bovenstaande tabel bedragen de kosten voor het recyclen van 1 ton afgedankte ternaire batterijen 21.900 yuan, terwijl de kosten voor het recyclen van 1 ton afgedankte lithiumijzerfosfaatbatterijen 21.400 yuan bedragen. Vervolgens meten we de recyclingvoordelen van Ni, Co, Mn en Li teruggewonnen uit de ontmanteling van ternaire batterijen. Aangezien de producten die worden teruggewonnen bij de ontmanteling en recycling van lithiumijzerfosfaatbatterijen per ton ijzerfosfaat, lithiumcarbonaat en aluminiummaterialen zijn, zijn de economische voordelen van directe ontmanteling en recycling niet groot en wordt prioriteit gegeven aan het gebruik in cascade of de verwijdering kosten worden geïnternaliseerd via administratieve middelen en subsidies. , zal de economie verschijnen.
Na het bepalen van de kosten van ontmanteling en recycling van CRecycle, moeten we Esell bepalen, dat wil zeggen de inkomsten uit directe verkoop van waardevolle metalen die zijn teruggewonnen bij ontmanteling.
3.4.2. Calculation of cost reduction of "peak and valley arbitrage" of cascade utilization
Considering that a large number of lithium iron phosphate batteries will be retired in the future, the dismantling and recycling of simple lithium iron phosphate batteries does not have much economic benefits. Therefore, cascade utilization will become the best choice for decommissioned lithium iron phosphate batteries. The battery capacity of retired lithium iron phosphate batteries is often still 70 percent -80 percent , and in some occasions, it still has good energy storage benefits. Therefore, we designed a model of an energy storage power station based on retired lithium iron phosphate batteries, using "peak-valley arbitrage" to gain benefits.
