Centrar-se en el futur: per què reciclem les bateries de liti?
1.1. La indústria dels vehicles elèctrics s'està desenvolupant ràpidament i el nombre de bateries d'ions de liti-potencials retirades és enorme
La indústria mundial dels vehicles de nova energia s'està desenvolupant ràpidament. El 2020, les vendes globals de vehicles d'energia nova van ser de 3.095.200 unitats, un augment-{-interanual del 40,16%, dels quals els vehicles elèctrics purs van vendre 2.126.100 unitats, un any- -augment anual del 29,58 per cent . Sota l'impacte de la nova epidèmia de pneumònia de corona, es van elevar en contra de la tendència. Preveiem que s'espera que la taxa de creixement de les vendes globals de vehicles d'energia nova superi el 30 per cent el 2021-25, i les vendes superaran els 13 milions el 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.
Impulsades pel ràpid augment del mercat de vehicles elèctrics, les bateries d'ions de liti d'energia-continuen mantenint una tendència ràpida a l'alça. Segons el material del càtode, les bateries d'ions de liti-potencials es poden dividir en bateries ternàries, bateries de fosfat de ferro de liti i altres bateries. Actualment, el mercat estranger està dominat per les bateries ternàries, mentre que les bateries ternàries domèstiques i el fosfat de ferro de liti es desenvolupen simultàniament. La capacitat anual de nova instal·lació de les bateries d'ions de liti-de potència global ha mantingut un augment constant. Esperem que la capacitat instal·lada arribi als 623 GWh el 2025; la capacitat instal·lada domèstica pot arribar als 312 GWh. Entre elles, la capacitat instal·lada de bateries ternàries va arribar als 174,5 GWh, i la capacitat instal·lada de fosfat de ferro de liti va arribar als 137,4 GWh.
1.2. Sota la tendència de l'electrificació global, la geometria de restricció dels recursos de liti
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) Del 2020 al 2040, les vendes globals de vehicles elèctrics de passatgers augmentaran d'uns 2 milions a uns 55 milions (uns 3300 GWh, calculats a 60 kWh/vehicle), que és 27,5 vegades més que el 2020;
(2) Del 2020 al 2050, la capacitat instal·lada acumulada del mercat mundial d'emmagatzematge d'energia augmentarà d'uns 20 GWh a uns 1700 GWh, que és 85 vegades la del 2020.
Si l'import acumulat es calcula a partir d'un cicle de substitució de 8 anys de vehicles elèctrics, i suposant que la major part de la capacitat d'emmagatzematge d'energia instal·lada utilitza bateries de liti, la demanda de bateries de liti arribarà als 25 TWh el 2020-2060. , la demanda de carbonat de liti és d'uns 15 milions de tones.
A jutjar pel volum d'exploració dels recursos de liti al món, no ens hem de preocupar per la insuficiència dels recursos de liti, però encara hem de parar atenció a les limitacions de recursos regionals.
(1) El liti del llac salat té un recurs més gran. Si es pot millorar la tecnologia de purificació i es pot reduir el cost de producció, el problema es resoldrà millor;
(2) En comparació amb altres regions del món, la Xina té menys recursos de liti de -alta qualitat. Tenint en compte que el meu país és el nucli de la cadena de la indústria mitjana de la bateria de liti i el mercat d'aplicacions aigües avall, cal tenir en compte les limitacions de recursos;
(3) Des de la perspectiva de la producció de sal de liti, la distribució de costos i les tendències dels preus del liti, les diferents dotacions de recursos i polítiques regionals condueixen a diferents dificultats mineres, inversions i costos. Hi haurà un cert desajust entre l'oferta i la demanda en diferents moments i regions en el futur, i els preus del liti fluctuaran bruscament. Inevitablement, si els preus del liti augmenten bruscament, serà perjudicial per a la realització de la visió de carboni neutral.
Per tant, tenint en compte els factors de protecció del medi ambient, les limitacions regionals dels recursos de liti i els factors de preu del liti, també és necessari reciclar les bateries d'ions de liti- usades.
1.3. Espai de mercat per a la utilització secundària i el reciclatge de materials de les bateries d'ions de liti-energètics
1.3.1. Predicció espacial de la ferralla de la bateria d'ions de liti-potència i la utilització escalonada
Hem dissenyat un model de càlcul per a l'espai de mercat de reciclatge de metalls de bateries ternàries i l'espai de mercat d'utilització i reciclatge en cascada de bateries de fosfat de ferro de liti en el futur. En primer lloc, fem les suposicions següents:
(1) Bateria ternaria:
1) Durant el procés cíclic de càrrega i descàrrega, la capacitat de la bateria disminuirà gradualment i, quan la decadència cau per sota del 80 per cent, arribarà a l'estat de retirada. Normalment, la vida útil de les bateries d'ions de liti-potencials és d'uns 5 anys. Suposem que la vida efectiva de la bateria ternària i la bateria de liti i fosfat de ferro és de 5 anys. Per tant, a partir d'ara, el primer lot de bateries d'ions de liti-potencials ha arribat a l'edat de jubilació i suposarà un mercat de reciclatge de bateries d'ions de liti-potència més sostenible i en expansió en el futur. Sota aquesta hipòtesi, les bateries ternàries (fosfat de ferro de liti) instal·lades el 2014 es desmuntaran i reciclaran el 2019, les bateries ternàries (fosfat de ferro de liti) instal·lades el 2015 es desmuntaran i reciclaran el 2020, etc. .
2) El mètode de desmantellament i reciclatge s'adopta principalment per a l'eliminació de bateries ternàries fora de servei. El desmuntatge i el reciclatge és important per reciclar i reutilitzar materials metàl·lics com el cobalt, el níquel, el manganès i el liti en el material de l'elèctrode positiu, i el material de l'elèctrode positiu es divideix en NCM333, NCM523, NCM622, NCM811, etc., i diferents rutes tècniques. tenen diferents densitats energètiques. Amb el desenvolupament de la indústria de les bateries ternàries, el níquel alt i sense cobalt s'han convertit en tendències de desenvolupament importants. Fem hipòtesis sobre la proporció de cada metall en el material del càtode en els propers anys i fem càlculs.
(2) Bateria de fosfat de ferro de liti:
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) La bateria de fosfat de ferro de liti desafectada s'ha d'utilitzar primer per etapes, i després desmuntar-la i reciclar-la. Actualment, el sistema de reciclatge i utilització en cascada no és perfecte, i també hi ha problemes econòmics en el reciclatge de liti, però creiem que amb el suport de polítiques, així com l'augment del mercat d'emmagatzematge d'energia i les limitacions dels recursos de liti, el mercat i l'economia aniran millorant progressivament. En el càlcul, vam fer hipòtesis sobre la proporció d'utilització en cascada, i la proporció va augmentar gradualment del 5% el 2019 al 80% el 2030, i vam fer hipòtesis relativament extremes per a les bateries de fosfat de ferro de liti que no van entrar al sistema d'utilització en cascada, és a dir Suposant que entra al sistema de desmuntatge i reciclatge de materials, en cas contrari contaminarà el medi ambient i causarà costos ambientals.
3) Suposem que el kWh del fosfat de ferro de liti positiu abans de l'actualització és de 2,4 kg/kWh, i es converteix en 2,3 kg/kWh després de l'actualització, i suposem que el mercat passarà gradualment de les bateries d'ions de liti de ferro de baixa densitat energètica a alta densitat d'energia en 17-20 anys La densitat energètica de les bateries d'ions ferro liti i de fosfat de ferro de liti segueix sent la mateixa abans i després de ser desballestades.
4) L'emmagatzematge d'energia és un dels escenaris d'aplicació de les bateries de fosfat de ferro de liti, però a causa del seu cicle d'aplicació llarg, generalment de més de 15-20 anys, el desballestament de bateries de fosfat de ferro de liti al mercat d'emmagatzematge d'energia no es considera de moment. ser.
5) Pel que fa a la bateria de fosfat de ferro de liti després de la utilització en cascada, es desmuntarà per recuperar l'element de liti després de 3 anys. Pel que fa a les bateries ternàries, calculem que el 2019 s'estima que es podran reciclar 1.300 tones d'elèctrodes ternaris positius, i després augmentarà any rere any fins a les 292.500 tones el 2030.
Calculeu la quantitat de recuperació de metall segons cada tipus d'elèctrode positiu ternari i sumeu la quantitat total de recuperació de metall de la bateria ternària:
1) NCM333: a mesura que la bateria ternària NCM333 instal·lada el 2014 va començar a retirar-se el 2019, el volum de reciclatge de NCM333 va augmentar gradualment del 2019 al 2022, assolint un màxim de 12.800 tones el 2022, i després va disminuir gradualment a causa de la retirada de NCM333. 2026 El volum anual de reciclatge és zero;
2) NCM523: NCM523, que va començar a entrar al mercat el 2016, es desballarà i es reciclarà el 2021, i després el volum de reciclatge s'estabilitzarà entre 40,000 tones i 60,000 tones en 23 -28 anys, i es preveu que ascendeixi a 107.800 tones el 2030;
3) NCM622: L'NCM622 que va entrar al mercat el 2017 serà desballestat i reciclat el 2022, i el volum de reciclatge augmentarà lleugerament fins a l'augment d'aquí a 28 anys. Es calcula que l'any 2030 es podran reciclar 60.300 tones;
4) NCM811: l'NCM811 que va entrar al mercat el 2018 serà desballestat i reciclat el 2023, i s'espera que ascendeixi a 124.400 tones el 2030.
S'estima que l'any 2030 es podran recuperar 20.900 tones de liti, 114.700 tones de níquel, 28,000 tones de cobalt i 32.300 tones de manganès.
Pel que fa a les bateries de fosfat de ferro de liti, predim:
1) El 2030, la bateria d'ions de ferro-liti- ferrallat arribarà a les 313.300 tones;
2) A mesura que la utilització de la cascada augmenta any rere any, s'espera que les bateries d'ions de ferro-liti- que es poden utilitzar en cascada arribin als 109,93 GWh el 2030, un total de 250.600 tones; les 62.700 tones restants seran desmantellades i reciclades, i es podran recuperar 2.800 tones de liti;
3) Les bateries de fosfat de ferro de liti utilitzades en cascada el 2027 arribaran a l'estàndard de desballestament el 2030. En aquest moment, es desmuntaran i es reciclaran 86.040 tones, i es podran recuperar 3.790 tones de liti. De les dues es poden recuperar un total de 6.500 tones de liti.
1.3.2. Predicció de la sensibilitat de l'espai del mercat de la ferralla de la bateria d'ions de liti-potència i la utilització en cascada
Com que els canvis de preu dels metalls tenen un gran impacte en l'economia, l'alliberament al mercat i el valor de sortida del reciclatge de les bateries d'ions de liti{0}}energètics i la utilització en cascada, hem dissenyat l'espai del mercat de reciclatge de metalls per a bateries ternàries i el mercat de reciclatge i utilització en cascada. espai de bateries d'ions de ferro-liti- en el futur. Anàlisi de la sensibilitat al preu i feu els supòsits següents:
2) Quan es realitza l'anàlisi de sensibilitat, mentre es canvia el preu del mercat del metall, la proporció de materials càtodics de la bateria ternària i la proporció de recuperació de l'escaló de la bateria de fosfat de ferro de liti romanen sense canvis.
3) Suposem que el preu per watt-hora de les bateries de fosfat de ferro de liti disminuirà de 2,17 iuans/Wh en 2{014 a 0,55 iuans/Wh el 2025, i la taxa de reducció anirà gradualment alentiment en 21-25 anys. El preu del valor residual de la utilització en cascada es divideix en tres graus: alt (40 per cent ), mitjà (30 per cent ) i baix (20 per cent ) per a la conversió del valor residual.
Quan el metall té un preu elevat, s'espera que l'espai de mercat per al reciclatge de la bateria ternària de liti/níquel/cobalt/manganès sigui de 195,82/176,63/186,13/640 milions de iuans el 2030. Quan el metall estigui al preu actual, el ternari S'espera que l'espai del mercat de reciclatge de la bateria de liti/níquel/cobalt/manganès sigui de 103,67/154,24/85,80/529 milions de iuans el 2030. Quan el metall té un preu baix, l'espai del mercat per al reciclatge de la bateria ternària de liti/níquel/cobalt/manganès s'espera que sigui de 81,68/73,65/54,41/300 milions de iuans el 2030. Del 2020 al 2030, l'espai de reciclatge acumulat de bateries ternàries arribarà als 130,5 mil milions de iuans als preus actuals.
Sota l'alt valor residual, l'espai de mercat per a l'ús de bateries d'ions de ferro-liti- el 2030 s'estima en 24.124 milions de iuans, el valor residual mitjà s'estima en 18.093 milions de iuans i el baix valor residual s'estima en 12.062 milions de iuans. En el cas d'un valor residual mitjà, l'espai de mercat acumulat de la utilització de la bateria d'ions de ferro-liti- el període 2020-2030 arribarà als 68.000 milions de iuans.
Quan el metall de liti té un preu elevat, s'espera que l'espai de mercat per al reciclatge de bateries de ions de liti-liti ferro fosfat sigui de 6.117 milions de iuans el 2030, 3.238 milions de iuans al preu actual i 2.552 milions de iuans a baix preu. Del 2020 al 2030, l'espai acumulat del mercat de reciclatge de liti per a bateries de fosfat de ferro de liti arribarà als 16.300 milions de iuans als preus actuals.
