Tập trung vào tương lai: tại sao chúng ta tái chế pin lithium?
1.1. Ngành công nghiệp xe điện đang phát triển nhanh chóng và số lượng pin ion lithium - đã ngừng hoạt động là rất lớn
Ngành công nghiệp xe năng lượng mới toàn cầu đang phát triển nhanh chóng. Vào năm 2020, doanh số bán xe năng lượng mới trên toàn cầu là 3.095.200 chiếc, một năm - tăng - 40,16% so với năm trước, trong đó xe điện đơn thuần bán được 2.126.100 chiếc, một năm - - năm tăng 29,58 phần trăm. Dưới tác động của đại dịch viêm phổi vương miện mới, chúng đã tăng ngược lại xu hướng. Chúng tôi dự đoán rằng tốc độ tăng trưởng doanh số bán xe năng lượng mới trên toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 30% trong giai đoạn 2021-25 và doanh số bán hàng sẽ vượt 13 triệu chiếc vào năm 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.
Được thúc đẩy bởi sự gia tăng nhanh chóng của thị trường xe điện, pin ion lithium - năng lượng tiếp tục duy trì xu hướng tăng nhanh. Theo vật liệu catốt, pin ion lithium - cấp nguồn có thể được chia thành pin bậc ba, pin lithium iron phosphate và các loại pin khác. Hiện tại, thị trường nước ngoài chủ yếu là pin bậc ba, trong khi pin bậc ba trong nước và lithium iron phosphate đang phát triển đồng thời. Công suất mới lắp đặt hàng năm của pin lithium - ion điện toàn cầu đã duy trì mức tăng ổn định. Chúng tôi kỳ vọng công suất lắp đặt đạt 623GWh vào năm 2025; công suất lắp đặt trong nước có thể đạt 312GWh. Trong số đó, công suất lắp đặt của pin bậc ba đạt 174,5GWh và công suất lắp đặt của lithium sắt photphat đạt 137,4GWh.
1.2. Theo xu hướng điện khí hóa toàn cầu, hình dạng hạn chế của tài nguyên lithium
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) Từ năm 2020 đến năm 2040, doanh số bán xe điện chở khách toàn cầu sẽ tăng từ khoảng 2 triệu lên khoảng 55 triệu (khoảng 3300GWh, tính theo 60kWh / xe), gấp 27,5 lần năm 2020;
(2) Từ năm 2020 đến năm 2050, công suất lắp đặt tích lũy của thị trường lưu trữ năng lượng toàn cầu sẽ tăng từ khoảng 20GWh lên khoảng 1700GWh, gấp 85 lần so với năm 2020.
Nếu số tiền tích lũy được tính toán dựa trên chu kỳ thay thế 8 năm của xe điện và giả định rằng phần lớn dung lượng lưu trữ năng lượng được lắp đặt sử dụng pin lithium, nhu cầu về pin lithium sẽ đạt 25TWh vào năm 2020-2060. , nhu cầu về lithium cacbonat là khoảng 15 triệu tấn.
Đánh giá về lượng khai thác tài nguyên lithium trên thế giới, chúng ta không cần lo lắng về việc không đủ tài nguyên lithium, nhưng chúng ta vẫn cần chú ý đến những hạn chế về tài nguyên trong khu vực.
(1) Lithi trong hồ muối có nguồn tài nguyên cao hơn. Nếu cải tiến được công nghệ thanh lọc và giảm chi phí sản xuất thì vấn đề này sẽ được giải quyết tốt hơn;
(2) So với các khu vực khác trên thế giới, Trung Quốc có - tài nguyên lithium chất lượng thấp hơn. Xét rằng đất nước của tôi là cốt lõi của chuỗi công nghiệp trung nguồn pin lithium và thị trường ứng dụng hạ nguồn, các hạn chế về nguồn lực phải được xem xét;
(3) Từ góc độ sản xuất muối lithium, phân phối chi phí và xu hướng giá lithium, các nguồn tài nguyên khác nhau và các chính sách khu vực dẫn đến những khó khăn, đầu tư và chi phí khai thác khác nhau. Sẽ có sự chênh lệch nhất định giữa cung và cầu tại các thời điểm và khu vực khác nhau trong tương lai, và giá lithium sẽ biến động mạnh. Không thể tránh khỏi, nếu giá lithium tăng mạnh, nó sẽ gây bất lợi cho việc thực hiện tầm nhìn trung tính carbon.
Do đó, có tính đến các yếu tố bảo vệ môi trường, các ràng buộc của khu vực đối với tài nguyên lithium và các yếu tố giá lithium, cũng cần tái chế pin - ion lithium đã qua sử dụng.
1.3. Không gian thị trường cho việc sử dụng thứ cấp và tái chế vật liệu của pin lithium - ion năng lượng
1.3.1. Dự đoán không gian về phế liệu pin ion lithium - năng lượng và việc sử dụng nhiều cấp độ
Chúng tôi đã thiết kế một mô hình tính toán cho thị trường tái chế kim loại của pin bậc ba và thị trường tái chế và sử dụng theo dòng của pin lithium iron phosphate trong tương lai. Đầu tiên, chúng tôi đưa ra các giả định sau:
(1) Pin bậc ba:
1) Trong quá trình sạc và phóng điện theo chu kỳ, dung lượng pin sẽ giảm dần, và khi lượng pin giảm xuống dưới 80%, nó sẽ đạt đến trạng thái nghỉ hưu. Thông thường, tuổi thọ của pin lithium - ion nguồn là khoảng 5 năm. Chúng tôi giả định rằng tuổi thọ hiệu quả của pin bậc ba và pin lithium iron phosphate là 5 năm. Do đó, hiện tại, lô pin lithium - ion năng lượng đầu tiên đã đến tuổi nghỉ hưu và sẽ mở ra một thị trường tái chế pin lithium - điện năng bền vững và mở rộng hơn trong tương lai. Theo giả định này, pin bậc ba (lithium iron phosphate) được lắp đặt vào năm 2014 sẽ được tháo dỡ và tái chế vào năm 2019, pin bậc ba (lithium iron phosphate) được lắp đặt vào năm 2015 sẽ được tháo rời và tái chế vào năm 2020, v.v. .
2) Phương pháp tháo dỡ và tái chế chủ yếu được áp dụng để xử lý các loại pin đã ngừng hoạt động. Tháo dỡ và tái chế là rất quan trọng để tái chế và tái sử dụng các vật liệu kim loại như coban, niken, mangan và lithium trong vật liệu điện cực dương và vật liệu điện cực dương được chia thành NCM333, NCM523, NCM622, NCM811, v.v. và các tuyến kỹ thuật khác nhau có mật độ năng lượng khác nhau. Với sự phát triển của ngành công nghiệp pin bậc ba, niken cao và không coban đã trở thành xu hướng phát triển quan trọng. Chúng tôi đưa ra giả định về tỷ lệ của từng kim loại trong vật liệu làm catốt trong những năm tới và tính toán.
(2) Pin lithium sắt phosphate:
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) Pin lithium iron phosphate ngừng hoạt động nên được sử dụng trong các giai đoạn đầu tiên, sau đó tháo dỡ và tái chế. Hiện tại, hệ thống tái chế và sử dụng theo tầng chưa hoàn hảo và cũng có những vấn đề kinh tế trong việc tái chế lithium, nhưng chúng tôi tin rằng với sự hỗ trợ của các chính sách, cũng như sự gia tăng của thị trường lưu trữ năng lượng và những hạn chế của nguồn lithium, thị trường và nền kinh tế sẽ từng bước được cải thiện. Trong tính toán, chúng tôi đã đưa ra các giả định về tỷ lệ sử dụng theo tầng và tỷ lệ này tăng dần từ 5% vào năm 2019 lên 80% vào năm 2030 và đưa ra các giả định tương đối khắc nghiệt đối với pin lithium iron phosphate không tham gia vào hệ thống sử dụng theo tầng, cụ thể là Giả sử rằng nó đi vào hệ thống tháo dỡ và tái chế vật liệu, nếu không nó sẽ gây ô nhiễm môi trường và gây ra chi phí môi trường.
3) Chúng tôi giả định rằng kWh của lithium iron phosphate dương trước khi nâng cấp là 2,4kg / kWh và nó sẽ trở thành 2,3kg / kWh sau khi nâng cấp và giả định rằng thị trường sẽ dần chuyển đổi từ pin lithium ion sắt có mật độ năng lượng thấp sang mật độ năng lượng cao trong 17-20 năm Mật độ năng lượng của pin lithium sắt ion và pin lithium iron phosphate vẫn giữ nguyên trước và sau khi loại bỏ chúng.
4) Tích trữ năng lượng là một trong những kịch bản ứng dụng của pin lithium iron phosphate, nhưng do chu kỳ ứng dụng dài của nó, thường là hơn 15-20 năm, việc loại bỏ pin lithium iron phosphate trên thị trường lưu trữ năng lượng không được tính đến. hiện tại.
5) Đối với pin lithium iron phosphate sau khi sử dụng theo tầng, nó sẽ được tháo dỡ để thu hồi nguyên tố lithium sau 3 năm. Về pin bậc ba, chúng tôi ước tính rằng vào năm 2019, ước tính có thể tái chế 1.300 tấn điện cực dương bậc ba và sau đó sẽ tăng lên từng năm lên 292.500 tấn vào năm 2030.
Tính lượng kim loại thu hồi theo từng loại điện cực dương bậc ba và cộng tổng lượng kim loại thu hồi của pin bậc ba:
1) NCM333: Khi pin bậc ba NCM333 được lắp đặt vào năm 2014 bắt đầu ngừng hoạt động vào năm 2019, khối lượng tái chế của NCM333 tăng dần từ năm 2019 đến năm 2022, đạt mức cao nhất là 12.800 tấn vào năm 2022, và sau đó giảm dần do việc rút NCM333 cho đến khi 2026 Khối lượng tái chế hàng năm bằng 0;
2) NCM523: NCM523, bắt đầu gia nhập thị trường vào năm 2016, sẽ được loại bỏ và tái chế vào năm 2021, sau đó khối lượng tái chế sẽ ổn định trong khoảng 40, 000 tấn đến 60, 000 tấn trong 23 -28 năm, dự kiến tăng lên 107.800 tấn vào năm 2030;
3) NCM622: NCM622 được đưa vào thị trường vào năm 2017 sẽ được loại bỏ và tái chế vào năm 2022, và khối lượng tái chế sẽ tăng nhẹ cho đến khi tăng trong 28 năm. Ước tính có thể tái chế 60.300 tấn vào năm 2030;
4) NCM811: NCM811 được đưa vào thị trường vào năm 2018 sẽ được loại bỏ và tái chế vào năm 2023 và dự kiến sẽ tăng lên 124.400 tấn vào năm 2030.
Người ta ước tính rằng vào năm 2030, 20.900 tấn lithium, 114.700 tấn niken, 28, 000 tấn coban và 32.300 tấn mangan có thể được thu hồi.
Về pin lithium iron phosphate, chúng tôi dự đoán:
1) Vào năm 2030, pin ion - lithium - sắt vụn sẽ đạt 313.300 tấn;
2) Khi việc sử dụng dòng thác tăng lên theo từng năm, dự kiến pin ion sắt - lithium - có thể được sử dụng trong dòng thác sẽ đạt 109,93GWh vào năm 2030, tổng cộng 250.600 tấn; 62.700 tấn còn lại sẽ được tháo dỡ và tái chế, và 2.800 tấn lithium có thể được thu hồi;
3) Pin lithium iron phosphate được sử dụng trong dòng thác vào năm 2027 sẽ đạt tiêu chuẩn loại bỏ vào năm 2030. Tại thời điểm này, 86, 040 tấn sẽ được tháo dỡ và tái chế, và 3.790 tấn lithium có thể được thu hồi. Tổng cộng có thể thu hồi 6.500 tấn lithium từ hai vụ này.
1.3.2. Dự đoán về độ nhạy không gian thị trường của việc sử dụng phế liệu pin lithium - ion điện và việc sử dụng theo dòng
Do giá kim loại thay đổi có tác động rất lớn đến kinh tế, việc phát hành thị trường và giá trị đầu ra của việc tái chế và sử dụng pin lithium - ion điện, chúng tôi đã thiết kế không gian thị trường tái chế kim loại cho pin bậc ba và thị trường tái chế và sử dụng dòng điện không gian của pin ion sắt - lithium - trong tương lai. Phân tích độ nhạy giá và đưa ra các giả định sau:
2) Khi tiến hành phân tích độ nhạy, trong khi thay đổi giá thị trường kim loại, tỷ lệ vật liệu catốt của pin bậc ba và tỷ lệ thu hồi pin lithium sắt phốt phát không thay đổi.
3) Chúng tôi giả định rằng giá mỗi watt - giờ của pin lithium iron phosphate sẽ giảm từ 2,17 nhân dân tệ / Wh trong 2 0 14 xuống 0,55 nhân dân tệ / Wh vào năm 2025 và tốc độ giảm sẽ dần dần chậm lại trong 21-25 năm. Giá trị còn lại của việc sử dụng theo tầng được chia thành ba hạng: cao (40 phần trăm), trung bình (30 phần trăm) và thấp (20 phần trăm) để chuyển đổi giá trị còn lại.
Khi kim loại ở mức giá cao, không gian thị trường để tái chế pin bậc ba lithium / niken / coban / mangan dự kiến sẽ là 195,82 / 176,63 / 186,13 / 640 triệu nhân dân tệ vào năm 2030. Khi kim loại ở mức giá hiện tại, kim loại ba Không gian thị trường tái chế pin lithium / niken / coban / mangan dự kiến sẽ là 103,67 / 154,24 / 85,80 / 529 triệu nhân dân tệ vào năm 2030. Khi kim loại này ở mức giá thấp, không gian thị trường cho tái chế pin bậc ba lithium / niken / coban / mangan dự kiến là 81,68 / 73,65 / 54,41 / 300 triệu nhân dân tệ vào năm 2030. Từ năm 2020 đến năm 2030, không gian tái chế tích lũy của pin bậc ba sẽ đạt 130,5 tỷ nhân dân tệ theo giá hiện tại.
Dưới giá trị còn lại cao, thị trường cho việc sử dụng pin ion sắt - lithium - vào năm 2030 được ước tính là 24.124 tỷ nhân dân tệ, giá trị còn lại trung bình được ước tính là 18.093 tỷ nhân dân tệ và giá trị còn lại thấp ước tính là 12,062 tỷ nhân dân tệ. Trong trường hợp giá trị còn lại trung bình, thị trường tích lũy của việc sử dụng pin ion sắt - lithium - ở cấp độ cao trong năm 2020-2030 sẽ đạt 68 tỷ nhân dân tệ.
Khi kim loại lithium ở mức giá cao, thị trường để tái chế pin lithium iron phosphate - ion tái chế dự kiến là 6,17 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030, 3,238 tỷ nhân dân tệ theo giá hiện tại và 2,552 tỷ nhân dân tệ với giá thấp. Từ năm 2020 đến năm 2030, thị trường tái chế lithium tích lũy cho pin lithium iron phosphate sẽ đạt 16,3 tỷ nhân dân tệ theo giá hiện hành.
