产品售价失控、原料来源成谜,电池回收产业陷入“至暗时刻

衣衣谈汽车 2024-04-25 05:38:19

前言:

2019年4月,《电动自行车安全技术规范》(GB 17761-2018)开始实施,规定二轮电动车重量不得大于55公斤。在产品减重条件下,如要保证产品续航,电池组件就必须由铅酸电池更换为质量更轻的锂离子电池。

根据国家消防救援局的统计,2023年全国电动两轮车火灾达2.1万起,相比2022年上升17.4%。2022年全国共接报电动两轮车火灾1.8万起,比2021年上升23.4%。

以上安全问题的事后溯源调查,大部分失火问题均出自于锂离子电池组过充导致热失控燃烧以及电池内短路导致的静置自燃。

(由二轮电动车失火引发的南京雨花台“2·23”火灾事故)

而这背后,由于原装电池出现问题导致起火的案例极少。大部分是由于用户在购车后对电池组进行更换,导致原厂充电器与改装电池功率不匹配,成为电池充电时起火的主要原因。改装电池由于没有相关行业标准,导致质量参差不齐,电池老化破损、不同品牌电芯混装以及电池包BMS监测异常,成为电池静置时起火的另一原因。

“基本上用于二轮、三轮的改装电池,都是新能源汽车倒换下来的动力电池。电池便宜、续航长、放电倍率猛,电动二轮的原装电池性能根本比不上动力的,”河北某小动力产品改装商表示,“目前市面上用动力电池的二轮产品,基本上占到了3成左右,以后还会更多。”

根据各二轮电动厂商产品信息,绝大部分二轮车平均续航里程在30公里左右,无法满足部分用户的日常需求,其中包括外卖、快递等高频次的商用场景以及依靠二轮车进行长距离通勤的普通用户。而动力电池凭借充放电功率大、续航里程高,成为了这些用户的首选。

同时,部分大厂退役电池产品参数与新出厂的小动力电池相比,性能依旧优异,放在二轮车上颇有些“大马拉小车”的味道。

一、退役动力电池的扩散

2024年1月,我来到广东惠州某工业园区,这里有大大小小20多家动力电池回收处理工厂。

而广东,也是中国最大的动力电池回收产业集群所在地。该地区电池回收产业链分工明确,产线生产灵活。有部分厂家的电池拆解再加工技术继承了过去华强北微电子产业的衣钵,生产速度快、产品价格低且质量稳定。

从一座工厂进门后,我看到了形形色色的动力电芯,在车间内摆放有序。厂内的工人正坐在一侧的工位旁,对单体电芯进行顶盖焊接组装。在车间的另一侧,则排放着几个分容柜,用于拆解电池的剩余容量测试。

其中,我见到了不少大厂的退役电池,其中还包括特斯拉的二代4680电芯与18650电池包。在工厂的后面,有十几个完整的新能源车底盘摆放在门口,上面的铭牌标着该底盘的车辆品牌与对应的电池包规格。

(广东拆解工厂中的特斯拉18650底盘)

“首选肯定是韩国跟日本厂商的电池。电池一致性非常好,回收同一批次的电池容量甚至全部统一到小数点后一位,”该工厂老板表示,“然后就是国内这些头部大厂的电池,质量也很好。小厂的不敢用,怕有问题。”

除广东外,湖南的退役动力电池回收产业也正在形成规模。但与广州不同的是,以长沙地区为轴心的湖南电池回收产业发展目前并不成熟,倒买倒卖为主,只有少数工厂拥有对退役电池进行二次分容的能力。

同时,该地区退役动力电池货源与广东也有所不同,广东云集了一线电池厂商与中、外头部整车企业的退役电池与拆解底盘,而湖南地区以二线电池厂商退役电池以及部分二、三线新能源整车厂的拆解底盘为主。

经人介绍,我联系到了一个拥有大量退役电池货源的批发商。翻看此人的朋友圈,这位老板白天卖槟郎,晚上批发西瓜,倒卖电池只不过是“副业”。问到电池来源,这位老板也坦言,自己没有能力与上游厂家打交道,这些都是从上游渠道回收商购买的,倒一手挣点差价。

“我也是今年刚做的,兄弟。”老板操着一口浓重的长沙口音,嘴里嚼着槟榔,“我这儿的电池你就放心用吧,也都是大厂下来的,质量保证过关。”

“你们这做二次分容吗?”我问道。

“分谁?”老板抬头问着我,嘴边的槟郎差点掉到地上。

“算了。”我转身离开了这间一边是水果篮、一边是汽车底盘的仓库。

(湖南某电池回收厂仓库内存放的电池)

退役动力电池虽集中于华南、华中一带,但其产品已开始向海外扩散。根据调研情况,除国内二轮、三轮这两大市场外,诸多拥有二次分容、组装的回收工厂开始瞄准第三世界国家。户外电源、家庭便携式储能、打鱼机等产品也是退役动力电池的消纳大户,并且第三世界国家拥有极大需求。

而在化学体系的选择上,小动力市场则基本为三元电池。小动力产品的电池组与动力电池组相比,体积小,对电池能量密度要求更高。同时,也正是由于小动力电池包内的单体电芯数量少,靠堆电芯抬升电池包电量的方案并不适用,因此磷酸铁锂电池低温衰减缺点在该市场的产品中更加明显。

2月底,在中国动力电池百人会上,我与国内某头部消费电池生产商聊起有关退役动力电池流入二轮车市场的管控问题。这位朋友表示,目前只能通过掐断物流的方式来防止退役电池的逐步蔓延。

但从河北某二轮电动车改装商以及华南电池回收商了解到,退役动力电池早已不走正规物流途径,基本为点对点专用车发货。

到这里,一个退役动力电池的产业问题逐渐浮现出来:

明明各整车厂与白名单回收公司的退役电池拆解回收业务进行的轰轰烈烈,为何仍有大批量的退役电池涌入其他行业?

二、电池闭环回收的两个痛点:产品价格失控、原料来源成谜

自2018年9月首批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业披露以来,历经5次申报,截至2023年底,全国有24省市行政区拥有白名单企业,数量达到156家。

而电池拆解产品,也由过去的黑粉,细化为极片粉(正极极片拆解破碎)、电池粉(电芯整体破碎)与负极粉(石墨粉,生产成本偏高、利用价值较低,目前基本没有市场需求)。(下文将极片粉与电池粉统称为黑粉)

表面上国内的回收产业正在加速扩大,但该产业发展有着一个明显的逻辑问题:

动力电池回收拆解工厂的投资是固定的,拆解回收电池的产能规模与厂房面积、产线数量、人工、水电等固定费用投入形成正比;

但作为拆解回收的最终产品,电池黑粉价格却不适用于制造业的“产量摊薄成本”规律。无论拆解工厂的产能多大,黑粉价格永远与电池金属的价格呈正相关。

如果说普通制造业使用的铜、铁等金属,作为原材料进入生产环节,上游的价格波动可以通过最终产品的售价调控进行利润对冲,并且普通制造业产品加工链条长,上游原材料价格的波动每经过一道加工工序都会进行摊薄,金属价格传导至终端产品时,并不明显。

但在电池拆解行业,黑粉作为电池拆解的最终产品,从生产到成品只有三段:回收拆解-电池粉末-金属萃取,加工链条短,无法通过产业链分工摊薄价格波动。

并且, 与铜、铁等大宗金属相比,电池金属的主力消化通道只有动力电池这一条。单一的消化通道使得供需关系的变化更加敏感,价格波动也更加剧烈。

根据市场数据统计,当镍、钴、锰,尤其是锂金属的价格在下行周期时,绝大部分的回收厂商做出的回收黑粉价格也一路下滑。

(电池级碳酸锂、三元523正极、三元523黑粉价格曲线 数据来源:百川盈孚)

受制于下游整车的尺寸问题,各电池厂商做出的电池包需要跟随整车底盘尺寸生产,长、宽、高三个维度上均无法统一尺寸,这也就导致了其内部电芯尺寸同样各有不同。同时,电芯封装另有软包、方形、圆柱三种规格,进一步加大自动化产线的拆解难度。

无法标准化的原材料注定了电池回收产线也无法实现100%自动化生产,而如果加入人工工序,生产效率必然大幅降低,同时进一步抬升生产成本。

据国内某老牌电池企业透露,目前该公司回收业务产线的自动化率应该为全国最高。而原因正是其产线只回收自己的电池,拆解产线按照旗下电池规格调试安装。

但该企业也坦言,自动化程度高跟回收产量大是相悖的,对回收电池规格的严格管控使得其回收生产规模一直处于微量状态。

目前,绝大部分大回收厂商所生产的黑粉价格无法覆盖电池拆解工厂的固定开支,甚至陷入“越开工越亏本”的局面。并且, 回收拆解产业中的企业有一大部分为环保、传统废品回收等业务转型而来,面临电池金属的价格预测,无法做到与矿企一样有极强体感。

“看天吃饭”成为了这个行业目前的代名词。

除生产环节存在明显痛点以外,对于电池回收的渠道问题,回收厂商也无法控制。目前白名单电池回收的业务模式基本是白名单回收企业与整车厂、电池厂签订合作框架或进行股权合作。

其中,整车企业付给电池回收企业加工费处理退役电池,然后回收企业将黑粉提取金属后,供货给整车企业指定的电池生产商。电池厂商根据市场行情与回收企业进行金属价格协商,金属价格进入电池生产体系后,整车企业向电池企业进行电池采购时给予部分折扣。

以上回收流程从表面看能够自洽,从实际来看却问题颇多。

首先,回收企业与整车厂的合作模式,基本只能吸收少部分4S店的维修更换电池或生产线装配出现损坏的电池。而整车产线中出现问题的电池数量与回收厂万吨级别的产能相比,基本可忽略不计。

同时,4S店作为整车厂的另一个回收窗口也面临着几个棘手的问题。

更换下来的退役电池或者出现使用异常的电池,如何在4S店内储存?储存到什么量级才能发运物流到回收工厂?是采取一更换就立即发物流到回收厂的“即换即发”模式,还是更换后储存到一定量级的“到量发送”模式?

如果是前一种模式,那么从全国各网点发送的单个电池包物流成本叠加起来将会极高,厂商面临这个费用如何平衡?其次,如果是储存到量后再发送,那么这些维修更换的异常电池在4S店内更是一大安全隐患。

而回收工厂与电池企业的合作模式,痛点与整车合作无异。电池厂将生产中的报废极片以及异样电池交由电池回收企业处理。但近年来,随着电池企业的生产良率逐步提升,目前行业平均水平已接近93%,依靠电池企业的废料来支撑回收产能,显然并不能解决回收企业的原料问题。

除整车、电池的报废电池外,市场中的另一废旧电池来源则是事故车。

但由于厂商在向用户交付车辆时,车辆与电池的物权已发生转换,整车企业目前无权要求车主后续返还电池。而当车辆发生损毁时,经过保险公司理赔后,新能源汽车的物权又通过车主转移至保险公司,保险公司根据车辆情况自行处理。

一般情况下,保险公司会将具备一定残值的车辆发布至线上平台,由多家残值回收机构进行线上竞拍,价高者得。

(广东某工厂的新能源汽车底盘)

而我在广东见到的大量新能源汽车底盘,来源正是该条路径。国内拥有车险业务的保险公司数量众多,而各地与其合作的车辆回收厂更是海量。回收企业想要控制这条渠道,基本没有可能。

产业内对电池流向问题也曾推行过相关解决办法。为保证电池的流向可控,电池企业普遍会在每个电芯上均附贴“电池护照”二维码,扫码溯源追踪,保证每块电池物流路径可控。在该体系下,一旦电池包二维码从追踪平台中消失,则会自动判定该电池进入了厂商的闭环中。

但据湖南某第三方电池回收企业表示:“我们刚拿到电池包的时候,上面的二维码早就磨平了。”

三、电池拆解 电池金属低周期下的成本倒挂

随着电池金属从2023年中旬开始进入下行周期,电池黑粉的定价也不断下跌,同时,电池回收产线生产效率又无法保证,甚至出现产品价格低于生产成本的倒挂现象。

2023年3月,根据市场统计,三元811极片粉价格为61000/吨,鉴于三元811电池为目前所有量产电池中价格最贵产品,因此我们锚定该品种进行电池拆解产品概略成本推算。

根据计算公式,可得出国内811极片粉提炼碳酸锂生产成本(含设备、水电、用地成本)为15万元左右。而3月,碳酸锂现货价格仅为11万左右。

(单吨811极片粉生产碳酸锂推导公式 数据推算:建约车评、建约EV预测)

同时,根据伊维经济研究院发布的《中国锂离子电池回收拆解与梯次利用行业发展白皮书(2024年)》,截止到2023年底,中国156家白名单企业锂离子电池的梯次利用和回收拆解名义产能达到379.3万吨/年。但结合2023年的实际回收量数据,国内电池回收全行业的名义产能利用率仅为16.4%。

综上,结合价格推算与开工率统计,也直接印证了目前国内回收厂商确实正在面临生产成本大于产品售价的窘境。

除中国外,美国回收厂商表示,该国的电池回收产业也在金属价格下行周期中面临巨大的成本压力。

(Redwood Materials锂电回收材料布局图 图片来源:公司官网)

与中国相比,美国整车厂在与第三方回收企业签订合作框架或是项目招投标时,严禁回收企业梯次利用、转手倒卖电池。据美国头部电池回收企业透露,基本没有哪家回收企业敢违规处理,否则将会付出巨大的索赔金额与违法成本。

同时,将中低端制造业全部东迁的美国,小动力市场的产品基本全部来自于东亚,能够承接退役电池梯次利用的场景近乎为零。因此,与中国“灵活多样”的处理方式相比,欧美动力电池回收市场的发展路线只有一条:将电池拆解后返还给电池厂。

据美国本土回收厂商透露,美国的回收产业与中国相比,无论是规模还是生产设备,都要落后将近10年的发展水平。尤其拆解设备方面,美国目前仍然没有设备商可以给出完整的拆解产线方案。

但即便是从美国以外市场引入拆解产线,美国回收商也面临着与中国相同的问题:电池包与电芯规格繁杂,无法使用自动化流水线。

目前,部分美国回收厂商的车间仍为人工拆解,自动化程度与生产效率行业均值甚至比中国还要更低,人工占美国回收企业成本中的大头。

而在渠道方面,美国市场与中国市场略有不同,其中:

1.整车生产中的损坏电池:整车企业在生产过程中出现的电池废料,进入到指定合作回收厂家的产线中。该渠道特征与中国类似,整车生产损坏电池数量较少;

2.电池厂生产废料:虽然美国除特斯拉外,拥有大规模生产能力的电池工厂极少。但由于日韩厂商在美国大举新建产能,新厂房在产线调试时同样会产生一定电池废料,该条渠道虽是美国电池回收厂商的重要渠道,但依旧产量有限;

3.整车召回:美国汽车产品召回管理与其他国家相比非常严格,所有被召回新能源车辆中的电池必须从整车拆除后,破碎拆解。其中,包括起亚、现代、通用、福特等新能源车型都在近几年因为电池问题出现过大规模召回事件。该渠道成为美国回收厂商的重要原料来源,但由于汽车召回属行业突发性安全事件,因此该渠道的回收来源也有较强不确定性,无法支撑行业持久性发展。

相较于中国,美国目前新能源产品销量较低,2023年全年仅销售118.9万台,因此经过保险理赔进入报废拍卖流程的新能源汽车数量较少。

但美国回收企业相关负责人对我表示,与欧洲相比,美国有关部门对于退役电池的监管非常宽松,因此仍有少部分报废或者损毁的新能源汽车将电池拆解海运至东南亚,借道进入中国广东地区。

四、回收产业的解题思路

即便是目前全球的电池回收产业处于“至暗时刻”,但该行业的发展对于新能源行业仍有巨大意义。

根据麦肯锡测算,即便是在全球可开采盐湖、矿山全部供应新能源产业的情况下,到2030年,世界新能源范围内将出现超过55%的碳酸锂需求缺口。

同时,随着各国市场对于材料本土化生产的监管日趋严峻,叠加地缘政治等因素造成的全球供应链不确定性,电池回收的发展将决定未来国内新能源上游资源供给能否保持长期稳定。

(2021-2023年电池金属供需关系预测 图片来源:麦肯锡)

基于此,我们需要重新思考当下电池回收产业的发展模式。

电池拆解产品价格与拥有强周期性的有色金属行业紧密挂钩,因此电池回收行业也同样带有周期属性。基于此,当下的电池回收企业处于发展前期,无力承担周期波动风险,因此并不能在市场独立开展运作。

电池回收业务在市场中的角色,应参考类似于“矿山-尾矿库”、“整车-充电站”的配套基建模式。

电池厂商新建产能的同时,就需及时考虑电池回收工厂在电池厂区周围配套落地。保证在工厂前期产线调试时的生产废料、产能爬坡时的报废电池就近流入电池回收产线,从而减少回收厂商的中间物流成本。

从当下国内部分回收厂商的发展情况来看,与战略客户(电池、整车)物流距离偏远(物流成本高、原料供应慢)、单体工厂产能设计偏大(产线空置、设备过早折旧、单体项目投资过大造成资金压力)等问题将进一步抬升拆解回收成本。

因此,电池回收工厂需考虑缩减单个工厂产能,降低单个工厂投资成本,厂区选址采取与上游客户配套落地的策略运行。

在锂电产业方面,韩国作为锂电产业化发展较早的国家,其产业路径有较强参考价值。以韩国SungEel HiTech公司为例。该公司从2000年入局电池回收,历经24年发展,期间经历多个金属下行周期仍屹立不倒的原因为——深度绑定三星SDI。

从SungEel HiTech的产能布局来看,工厂分布基本与三星SDI在地理位置上保持高度重合,贴近客户大幅减少中间物流成本。在商业模式上,SungEel HiTech与三星SDI的合作模式为电池废料代加工,通过加工费形式保证工厂长期利润,同时也保证三星各地电池工厂的稳定原料供应。

(三星SDI产能布局 红色标记处为SungEel HiTech厂区 信息来源:公司官网)

在产能方面,与中国白名单回收企业初期就选择万吨级产能所不同的是,SungEel HiTech在发展前期,大多数工厂均设计产能为5000吨左右,维持工厂开工率,避免产线闲置,同时减轻单个厂房投资的成本压力。

在扩产节奏方面,SungEel HiTech的扩张多选择后置于三星SDI电池工厂的爬产节奏,保证产线投资与原料供应量同步进行。而随着韩国电池厂商在欧、美地区的投资扩大,SungEel HiTech也开始上马万吨级回收产能。

根据该公司信息,其匈牙利回收工厂设计产能为2.8万吨。SungEel HiTech之所以改变此前“小产能-后期爬产”策略,是因为该公司在客户方面同时了绑定SK On与三星SDI在匈牙利的两座电池工厂,拥有充足原料供应。

除工厂原料来源外,对于报废汽车电池、损毁汽车底盘等原料,在相关法规未明确之前,应放开准入门槛,允许具备相关资质的第三方中小回收企业进入该市场,承担该条路径中的退役电池产能,而不是将该部分企业全部定性为“小作坊”与“灰色产业”。

我在调研中发现,拆解汽车底盘、报废车辆电池包等原料无法回流电池产业链内的最主要原因,就是电池回收渠道呈现小(多以单个电池包交易)、散(全国各县、区、市均有相关电池退役渠道)、乱(保险公司、整车回收厂、整车拆解厂、废品回收商等单位均有业务布局)的特点。

单纯依靠整车企业与电池、白名单回收企业进行如此繁杂的回收渠道铺设,如同老虎啃天。

但中小回收商可凭借规模小、生产灵活、产业分布广的特点对应处理。其中,如有具备二次加工、分容、再制造产品能力的企业,产业应给予支持。同时,负责二次利用的厂商应在梯次电池中标明二次加工单位信息,保证梯次利用电池来源可查。

对于退役电池处理问题,行业目前存在较大分歧。

从国内二轮车市场乱象可以看出,由于部分动力电池流入小动力市场造成巨大安全隐患,以及以北京小红门梯次电池储能项目爆炸为代表的安全事故,相关部门对于电池梯次利用极为敏感。

但多个梯次利用厂家以及白名单企业向我表示,部分退役电池未经二次利用就直接拆解,非常不经济。

(某电池回收厂家的退役电池测试面板)

从广东多个回收工厂的电池检测结果中可以看出,有相当比例的退役电池包内的电芯仍然完整、无损坏,而测试结果也显示,其充放电倍率、电池内阻以及剩余容量仍有较大利用价值。

以上电池如果直接进行拆解,除正负极金属材料可以回流产业链,四大主材中技术壁垒最高的电池隔膜,只能成为废旧塑料,焚烧处理;而拆解后的电解液,直接从“电池血液”变成危险废物,需花重金进行环保处理。

根据动力电池生产原料统计,每GWh动力电池(取三元、磷酸铁锂用量中值)使用隔膜平均1339万/平米,电解液平均1125吨。根据2023年3月行业价格统计(电解液21300/吨,干法隔膜0.4元/平米),如要拆解破碎1GWh的电池,隔膜、电解液的直接损毁价值约为2900万元。

而从调研情况看,国内以及海外所有回收市场,并没有对“退役动力电池”、“报废动力电池”有明确的规格标准要求。哪些电池可以用于梯次,哪些必须用做拆解,目前定义仍不明确。

据第三方渠道商透露,由于电池退役定义不明,诸多性能依旧优秀的动力电池被人为强制退役、倒卖、流向不明,造成严重资源浪费与产业发展隐患。

结尾

据国内头部豪华进口车企透露,国内相关政策即将出台,新能源车中的电池物权归属或将发生变化。

在参观完惠州的回收厂区后,我与该厂的负责人向厂外走去,来来回回的运输车辆从我们身边擦肩而过,里面装的是从全国四面八方涌来的拆解汽车底盘。

“你说今年产能过剩,又有这么多的退役电池,这事儿啊,得快点解决。”惠州电池回收工厂的老板对我说。

突然,他停下脚步,指着厂区的路灯对我说:“看到了吧,上面架了光伏板,里面用的就是退役的动力电池给灯泡供电,白天充、晚上放,很绿色!”

在厂区门口,这位老板带我进入了另一家工厂,这里有大量的特斯拉拆解底盘。走到该工厂的生产车间,我看到一个灌满结构胶的Model Y底盘被浸入到一个化学池中,几分钟过后该底盘被牵绳拉出,几个工人将里面的电池轻松拆除,结构胶则变成了絮状留在了化学池里。

看到我震惊的表情,老板笑着说:“这池子里的药剂,是我花钱找大学教授配的,专门消结构胶的。”

“美国那个专门拆特斯拉的博主叫Sandy Munro,你们知道吗?”我对这个工厂的老板说,“他拆特斯拉电芯的时候可是几个壮汉徒手掰都掰不下来。”

(Sandy Munro团队拆解特斯拉CTC底盘 图片来源:Sandy Munro Youtobe频道)

“哈哈,那他应该来广东学一学。中国人的动手能力,还是比老美强一点。”老板转头看着池子里的药剂,“就是有点贵,我们也想试试怎么处理这些难题。”

走出厂区,已是傍晚。厂区老板转头问我:“老弟,你跟车企走的近。你说新能源电池这一行,会越来越好吧。”

“会好的,以后会越来越正规的,都会好起来的。”

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衣衣谈汽车

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