Foco no futuro: por que reciclamos baterias de lítio?
1.1. A indústria de veículos elétricos está se desenvolvendo rapidamente, e o número de baterias de íon de lítio- de energia aposentadas é enorme
A indústria global de veículos de nova energia está se desenvolvendo rapidamente. Em 2020, as vendas globais de veículos de nova energia foram de 3.095.200 unidades, um-aumento-ano a ano de 40,16% , dos quais veículos elétricos puros venderam 2.126.100 unidades, um ano-a -aumento anual de 29,58 por cento . Sob o impacto da nova epidemia de pneumonia da coroa, eles subiram contra a tendência. Prevemos que a taxa de crescimento das vendas globais de veículos de nova energia deve exceder 30% em 2021-25, e as vendas excederão 13 milhões até 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.
Impulsionadas pelo rápido crescimento do mercado de veículos elétricos, as baterias de íon de lítio -continuam a manter uma rápida tendência de alta. De acordo com o material do cátodo, as baterias de íon de lítio- podem ser divididas em baterias ternárias, baterias de fosfato de ferro e lítio e outras baterias. Atualmente, o mercado externo é dominado por baterias ternárias, enquanto baterias ternárias domésticas e fosfato de ferro-lítio estão se desenvolvendo simultaneamente. A capacidade anual recém-instalada de baterias de íon de lítio- de potência global manteve um aumento constante. Esperamos que a capacidade instalada atinja 623GWh em 2025; a capacidade instalada doméstica pode chegar a 312 GWh. Entre elas, a capacidade instalada de baterias ternárias atingiu 174,5GWh, e a capacidade instalada de fosfato de ferro-lítio atingiu 137,4GWh.
1.2. Sob a tendência da eletrificação global, a geometria de restrição dos recursos de lítio
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) De 2020 a 2040, as vendas globais de veículos elétricos de passageiros aumentarão de cerca de 2 milhões para cerca de 55 milhões (cerca de 3300GWh, calculados em 60kWh/veículo), o que é 27,5 vezes o de 2020;
(2) De 2020 a 2050, a capacidade instalada acumulada do mercado global de armazenamento de energia aumentará de cerca de 20 GWh para cerca de 1700 GWh, o que representa 85 vezes a de 2020.
Se o valor acumulado for calculado com base em um ciclo de substituição de veículos elétricos de 8 anos, e assumindo que a maior parte da capacidade de armazenamento de energia instalada utiliza baterias de lítio, a demanda por baterias de lítio atingirá 25TWh em 2020-2060. , a demanda por carbonato de lítio é de cerca de 15 milhões de toneladas.
A julgar pelo volume de exploração de recursos de lítio no mundo, não precisamos nos preocupar com recursos insuficientes de lítio, mas ainda precisamos prestar atenção às restrições regionais de recursos.
(1) O lítio no lago salgado tem um recurso maior. Se a tecnologia de purificação puder ser melhorada e o custo de produção puder ser reduzido, o problema será melhor resolvido;
(2) Em comparação com outras regiões do mundo, a China tem menos recursos de lítio-de alta qualidade. Considerando que meu país é o núcleo da cadeia da indústria midstream de baterias de lítio e do mercado de aplicações downstream, as restrições de recursos devem ser consideradas;
(3) Da perspectiva da produção de sal de lítio, distribuição de custos e tendências de preços do lítio, diferentes dotações de recursos e políticas regionais levam a diferentes dificuldades de mineração, investimentos e custos. Haverá um certo descompasso entre oferta e demanda em diferentes momentos e regiões no futuro, e os preços do lítio flutuarão acentuadamente. Inevitavelmente, se os preços do lítio subirem acentuadamente, isso será prejudicial para a realização da visão neutra em carbono.
Portanto, levando em consideração os fatores de proteção ambiental, as restrições regionais dos recursos de lítio e os fatores de preço do lítio, também é necessário reciclar as baterias de íon de lítio-usadas.
1.3. Espaço de mercado para utilização secundária e reciclagem de material de baterias de-íon de lítio
1.3.1. Previsão espacial de sucata de bateria de íon de lítio- e utilização de escalão
Projetamos um modelo de cálculo para o espaço de mercado de reciclagem de metal de baterias ternárias e a utilização em cascata e espaço de mercado de reciclagem de baterias de fosfato de ferro e lítio no futuro. Primeiramente, fazemos as seguintes suposições:
(1) Bateria ternária:
1) Durante o processo cíclico de carga e descarga, a capacidade da bateria diminuirá gradualmente e, quando a queda cair abaixo de 80%, atingirá o estado de aposentadoria. Normalmente, a vida útil das baterias de íon de lítio- é de cerca de 5 anos. Assumimos que a vida útil efetiva da bateria ternária e da bateria de fosfato de ferro e lítio é de 5 anos. Portanto, a partir de agora, o primeiro lote de baterias de-íon de lítio de energia atingiu a idade de aposentadoria e dará início a um mercado de reciclagem de baterias de-íon de lítio mais sustentável e em expansão no futuro. Sob este pressuposto, as baterias ternárias (fosfato de ferro-lítio) instaladas em 2014 serão desmontadas e recicladas em 2019, as baterias ternárias (fosfato de ferro-lítio) instaladas em 2015 serão desmontadas e recicladas em 2020, e assim por diante. .
2) O método de desmontagem e reciclagem é adotado principalmente para o descarte de baterias ternárias desativadas. A desmontagem e a reciclagem são importantes para reciclar e reutilizar materiais metálicos como cobalto, níquel, manganês e lítio no material do eletrodo positivo, e o material do eletrodo positivo é dividido em NCM333, NCM523, NCM622, NCM811, etc., e diferentes rotas técnicas possuem diferentes densidades de energia. Com o desenvolvimento da indústria de baterias ternárias, o alto teor de níquel e nenhum cobalto tornaram-se importantes tendências de desenvolvimento. Fazemos suposições sobre a proporção de cada metal no material catódico nos próximos anos e fazemos cálculos.
(2) Bateria de fosfato de ferro de lítio:
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) A bateria de fosfato de ferro e lítio desativada deve ser usada em etapas primeiro e depois desmontada e reciclada. Atualmente, o sistema de reciclagem e utilização em cascata não é perfeito, e também existem problemas econômicos na reciclagem de lítio, mas acreditamos que com o apoio de políticas, bem como a ascensão do mercado de armazenamento de energia e as restrições dos recursos de lítio, o mercado e a economia melhorarão gradualmente. No cálculo, fizemos suposições sobre a proporção de utilização em cascata, e a proporção aumentou gradualmente de 5% em 2019 para 80% em 2030, e fizemos suposições relativamente extremas para baterias de fosfato de ferro e lítio que não entraram no sistema de utilização em cascata, ou seja, Supondo que entre no sistema de desmantelamento e reciclagem de materiais, caso contrário poluirá o meio ambiente e causará custos ambientais.
3) Assumimos que o kWh do fosfato de ferro de lítio positivo antes da atualização é de 2,4 kg/kWh, e se torna 2,3 kg/kWh após a atualização e assumimos que o mercado fará uma transição gradual de baterias de íon de lítio de ferro de baixa densidade para baterias alta densidade de energia em 17-20 anos A densidade de energia das baterias de íon de ferro e lítio e das baterias de fosfato de ferro e lítio permanece a mesma antes e depois de serem descartadas.
4) O armazenamento de energia é um dos cenários de aplicação das baterias de fosfato de ferro-lítio, mas devido ao seu longo ciclo de aplicação, geralmente mais de 15-20 anos, o desmantelamento de baterias de fosfato de ferro-lítio no mercado de armazenamento de energia não é considerado por enquanto ser.
5) Em relação à bateria de fosfato de ferro lítio após a utilização em cascata, será desmontada para recuperar o elemento lítio após 3 anos. Em relação às baterias ternárias, estimamos que em 2019, estima-se que 1.300 toneladas de eletrodos positivos ternários possam ser reciclados, e então aumentará ano a ano para 292.500 toneladas em 2030.
Calcule a quantidade de recuperação de metal de acordo com cada tipo de eletrodo positivo ternário e some a quantidade total de recuperação de metal da bateria ternária:
1) NCM333: Como a bateria ternária NCM333 instalada em 2014 começou a se aposentar em 2019, o volume de reciclagem de NCM333 aumentou gradativamente de 2019 a 2022, atingindo um pico de 12.800 toneladas em 2022, e depois diminuiu gradativamente devido à retirada de NCM333 até 2026 O volume anual de reciclagem é zero;
2) NCM523: NCM523, que começou a entrar no mercado em 2016, será sucateado e reciclado em 2021, e então o volume de reciclagem se estabilizará entre 40,000 toneladas e 60,000 toneladas em 23 -28 anos, com previsão de aumento para 107.800 toneladas em 2030;
3) NCM622: O NCM622 que entrou no mercado em 2017 será sucateado e reciclado em 2022, e o volume de reciclagem aumentará ligeiramente até o aumento em 28 anos. Estima-se que 60.300 toneladas possam ser recicladas em 2030;
4) NCM811: O NCM811 que entrou no mercado em 2018 será sucateado e reciclado em 2023, com previsão de aumento para 124.400 toneladas em 2030.
Estima-se que em 2030, 20.900 toneladas de lítio, 114.700 toneladas de níquel, 28,000 toneladas de cobalto e 32.300 toneladas de manganês possam ser recuperadas.
Em relação às baterias de fosfato de ferro e lítio, prevemos:
1) Em 2030, a bateria de íon de ferro-lítio- sucateado atingirá 313.300 toneladas;
2) À medida que a utilização da cascata aumenta ano a ano, espera-se que as baterias de ferro-lítio-íon que podem ser usadas em cascata atinjam 109,93GWh em 2030, um total de 250.600 toneladas; as 62.700 toneladas restantes serão desmontadas e recicladas, e 2.800 toneladas de lítio poderão ser recuperadas;
3) As baterias de lítio ferro fosfato usadas em cascata em 2027 atingirão o padrão de sucateamento em 2030. Neste momento, 86.040 toneladas serão desmontadas e recicladas, e 3.790 toneladas de lítio poderão ser recuperadas. Um total de 6.500 toneladas de lítio pode ser recuperada dos dois.
1.3.2. Previsão da sensibilidade do espaço de mercado de sucata de bateria de-íon de lítio e utilização em cascata
Como as mudanças no preço do metal têm um grande impacto na economia, lançamento no mercado e valor de saída da reciclagem de baterias de-íon de lítio e utilização em cascata, projetamos o espaço de mercado de reciclagem de metal para baterias ternárias e o mercado de reciclagem e utilização em cascata espaço de baterias de ferro-lítio-íon no futuro. Análise de sensibilidade de preço e faça as seguintes suposições:
2) Ao realizar a análise de sensibilidade, ao alterar o preço de mercado do metal, a proporção de materiais catódicos da bateria ternária e a proporção de recuperação escalonada da bateria de fosfato de ferro de lítio permanecem inalteradas.
3) Presumimos que o preço por watt-hora das baterias de fosfato de ferro e lítio diminuirá de 2,17 yuan/Wh em 2014 para 0,55 yuan/Wh em 2025, e a taxa de redução diminuirá gradualmente desacelerar em 21-25 anos. O preço do valor residual da utilização em cascata é dividido em três graus: alto (40%), médio (30%) e baixo (20%) para conversão do valor residual.
Quando o metal está em um preço alto, espera-se que o espaço de mercado para a reciclagem de baterias ternárias de lítio/níquel/cobalto/manganês seja de 195,82/176,63/186,13/640 milhões de yuans até 2030. Espera-se que o espaço de mercado de reciclagem de lítio/níquel/cobalto/manganês seja de 103,67/154,24/85,80/529 milhões de yuans em 2030. Quando o metal está a um preço baixo, o espaço de mercado para reciclagem de bateria ternária de lítio/níquel/cobalto/manganês espera-se que seja de 81,68/73,65/54,41/300 milhões de yuans em 2030. De 2020 a 2030, o espaço acumulado de reciclagem de baterias ternárias chegará a 130,5 bilhões de yuans a preços atuais.
Sob o alto valor residual, o espaço de mercado para o uso de baterias de ferro-lítio-íon em 2030 é estimado em 24,124 bilhões de yuans, o valor residual médio é estimado em 18,093 bilhões de yuans, e o baixo valor residual é estimado em 12,062 bilhões de yuans. No caso de valor residual médio, o espaço de mercado cumulativo da utilização do escalão de baterias de íon de -lítio{10}}de ferro em 2020-2030 chegará a 68 bilhões de yuans.
Quando o lítio metálico está em um preço alto, o espaço de mercado para a reciclagem de baterias de lítio de fosfato de ferro de lítio-íon deve ser de 6,117 bilhões de yuans em 2030, 3,238 bilhões de yuans no preço atual e 2,552 bilhões de yuans no preço baixo. De 2020 a 2030, o espaço de mercado cumulativo de reciclagem de lítio para baterias de fosfato de ferro e lítio atingirá 16,3 bilhões de yuans a preços atuais.
