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动力电池循环再利用 解围新能源汽车成本瓶颈  [复制链接]

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高工锂电网新闻中心    发布时间:2013-08-01 15:23:51
摘要: 新能源汽车因其节能和环保的特性被看好,但是其产业化面临最大问题是居高不下的销售价格。
关键词:  回收   价格   动力电池
新能源汽车价格过高成为推广主要瓶颈

  新能源汽车因其节能和环保的特性被看好,但是其产业化面临最大问题是居高不下的销售价格。从国外混合动力汽车看,同类型的混合动力和燃油型丰田凯美瑞差价达到8-10万元,而国内比亚迪纯电动车型E6与同类型的燃油车的差价更是高达20多万。虽然新能源汽车后期的运营和维护成本低廉可以逐步填平一次购置的差价,但是高额购置价格无疑成为阻碍新能源汽车产业化的重要障碍。

  表1 同类型新能源汽车和传统汽车的价格差异表

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  新能源汽车价格之高源于动力锂电池

  新能源汽车主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组成。其中电机、电控及组装和传统汽车基本相同,差价的原因在于电池驱动系统。从新能源汽车的成本构成看,电池驱动系统占据了新能源汽车成本的30-45%,而动力锂电池又占据电池驱动系统约75-85%的成本构成。

  图1 新能源汽车成本构成

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  解决新能源汽车高价格的核心是降低动力锂电池一次采购成本。目前市场上已经商业化的动力锂电池主要包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元材料电池等,中国市场以磷酸铁锂为主,日韩大多选择锰酸锂和三元材料的混合电池体系。赛迪经智统计数据显示目前国内的磷酸铁锂电池售价约在3-4元/Wh,锰酸锂和三元材料电池约在4-5元/Wh。考虑不同类型新能源汽车的电池容量,插电式混合动力汽车的电池容量是10-16KWh,纯电动汽车的电池容量24-60KWh,纯电动大巴的电池容量一般是200-400Kwh,对应电池售价在3-5万元、7-18万元和60-120万元水平,如此高昂的电池价格是新能源汽车价格居高不下的主要原因。

  电池成本降低之路:规模化和回收资源化先行

  降低电池成本,一直都是产业内重要的解决方向。除了电池体系改善和使用寿命提升带来成本降低外,当前主要的降成本方案是规模化和回收资源化。以全球新能源汽车最为成功的企业特斯拉来看,其使用18650圆柱电池(电池型号:直径65mm,长度650mm)因规模扩大从2007年到2012年成本约下降了40%左右。未来随着新能源汽车的普及动力电池的规模化生产,电池成本会进一步降低到2元/Wh以下,从而达到《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》中2015年的规划目标。

  图2 规模化生产电池价格降低趋势(以18650电池为例)
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  在资源化利用上,动力锂电池目前还存在回收体系不完善,回收价值偏弱的问题。虽然国内目前也涌现出了像格林美和湖南邦普等大型回收企业,但是动力锂电池回收存在回收成本高、回收产业链不完善的问题。动力锂电池的回收资源化需要充分借鉴铅酸电池回收利用的经验。铅酸电池建立了完备的回收网点和回收产业链,一般铅酸电池在回收时具备30%的回收价值。

  动力锂电池再利用:电池成本降低的新路径

  动力锂电池再利用是指介于新能源汽车和动力锂电池资源化的中间环节,通过对汽车使用后的动力电池进行拆解、检测和分类后的二次使用,实现动力电池梯级,从而实现动力电池30-60%的成本降低目的。一般来说,新能源汽车对动力锂电池报废的标准是电池容量低于80%,如果剩余容量还在70-80%电池直接进行资源化回收是极大的浪费,做好动力锂电池再利用对电池成本的降低尤为重要。

  国家政策支持动力锂电池在利用的产业化探索。2012年7月出台的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》明确提出“制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯级利用和回收管理体系,明确各相关方的责任、权利和义务。引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用,鼓励发展专业化的电池回收利用企业。”国家从规划层面给动力电池再利用提供了方向。

  新能源汽车动力锂电池再利用领域主要瞄准ICT领域、家庭以及可再生能源发电储能等领域。虽然动力锂电池再利用实践在国内还未开展,但是在日本、美国已经有多年的示范经验。日韩从新能源汽车发展伊始就开始着力动力电池再利用的研究,这些前期研究工作给我国开展电池再利用研究提供了很好的借鉴。

  表2 全球动力电池再利用状况统计
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  多方合作建立新型的动力锂电池再利用商业模式

  动力锂电池再利用商业模式需要建立多方面的合作机制。首先是动力锂电池的回收需要遵循“谁制造谁回收”责任体制,通过推行回收责任制建立回收利用网络,保证再利用电池来源。再利用核心主要包括电池回收、电池评价和二次再装配利用等环节,由于再回收和新能源汽车运营中的电池运营商密切相关,建议由运营商、汽车厂和电池企业合资建立电池服务模块,承担动力锂电池的再利用业务,对再装配电池可以考虑通过电池租赁或者零售等方式应用在终端客户上。

  图3 动力锂电池再利用商业模式
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  动力锂电池再利用终端主要瞄准家庭储能、店铺、新能源分布式发电、防灾据点以及通讯基站应用等领域。储能领域应用对能量密度的要求不高,但是对循环寿命和价格要求相对较为苛刻,考虑电池回收、转换及运输等多重成本,车用废旧电池实际的回收价值将不到新电池成本的10%,在价格上可以满足储能的要求,但是循环寿命的验证还需要在电池设计时予以考虑,保证在储能利用环节的寿命要求。

  动力锂电池再利用的基础研究是电池再利用产业发展的关键,需要政府部门整合资源推进再回收示范工程实践。由于我国新能源汽车产业链条中各自为战的态势,车企、电池企业或者运营商主动牵头从事电池再利用的研究具有较大的难度,通过政府组织示范工程推进我国动力电池再利用的标准建立和应用实践尤为重要。此外,我国从奥运会、世博会以及各地最早运营的示范项目的新能源汽车电池逐渐进入淘汰期,如何结合这些淘汰电池进行再利用应用实践也更为迫切。

  动力电池再利用业务的风险所在

  动力电池再利用和回收都是我国的新能源汽车产业链考虑较少的环节,而渐行渐近的新能源汽车产业化带来的巨量动力锂电池处理已经成为急迫解决的问题。据赛迪经智研究结果,预计2015年,动力锂电池累计报废量约在2-4万吨左右,到2020年前后,我国新能源汽车动力锂电池累计报废量将达到12-17万吨的规模。如此巨大的电池回收量需要提前进行动力锂电池再利用业务的研究和商业模式的摸索。

  动力锂电池再利用获益空间的不确定。虽然从目前动力锂电池企业提供的电池数据显示,新能源汽车淘汰的电池还将保留70-80%的有效能量,而且在成本上具备较强的优势,但是电池在利用领域主要集中储能领域还面临诸多挑战。我国的储能电池目前还是集中在通讯基站储能和大型数据中心、银行等UPS储能,而且主流储能方式还是铅酸电池,这些领域动力锂电池再利用的替代还存在不确定性。此外针对新能源储能,还受限于国家在新能源分布式发电领域的支持力度。
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