Focus sul futuro: perché ricicliamo le batterie al litio?
1.1. Il settore dei veicoli elettrici si sta sviluppando rapidamente e il numero di batterie agli ioni di litio{2}} in pensione è enorme
L'industria globale dei veicoli a nuova energia si sta sviluppando rapidamente. Nel 2020, le vendite globali di veicoli a nuova energia sono state di 3.095.200 unità, un aumento del 40,16%-su{5}}anno su anno, di cui i veicoli elettrici puri hanno venduto 2.126.100 unità, un anno-su -aumento annuo del 29,58 percento . Sotto l'impatto della nuova epidemia di polmonite coronale, sono aumentati in controtendenza. Prevediamo che il tasso di crescita delle vendite globali di veicoli a nuova energia dovrebbe superare il 30% nel 2021-25 e le vendite supereranno i 13 milioni entro il 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.
Spinte dalla rapida ascesa del mercato dei veicoli elettrici, le batterie agli{0}}ioni di litio continuano a mantenere una rapida tendenza al rialzo. A seconda del materiale del catodo, le batterie agli-ioni di litio possono essere suddivise in batterie ternarie, batterie al litio ferro fosfato e altre batterie. Attualmente, il mercato estero è dominato dalle batterie ternarie, mentre le batterie ternarie domestiche e il litio ferro fosfato si stanno sviluppando simultaneamente. La capacità annuale di nuova installazione delle batterie agli-ioni di litio di potenza globale ha mantenuto un aumento costante. Prevediamo che la capacità installata raggiunga i 623 GWh nel 2025; la capacità installata domestica può raggiungere i 312 GWh. Tra questi, la capacità installata delle batterie ternarie ha raggiunto 174,5 GWh e la capacità installata del litio ferro fosfato ha raggiunto 137,4 GWh.
1.2. Sotto la tendenza dell'elettrificazione globale, la geometria del vincolo delle risorse di litio
In the context of carbon neutrality, the electric vehicle and energy storage market will rise rapidly, according to BNEF's forecast for 2020:
(1) Dal 2020 al 2040, le vendite globali di autovetture elettriche aumenteranno da circa 2 milioni a circa 55 milioni (circa 3300 GWh, calcolati a 60 kWh/veicolo), ovvero 27,5 volte quella del 2020;
(2) Dal 2020 al 2050, la capacità installata cumulativa del mercato globale dell'accumulo di energia aumenterà da circa 20 GWh a circa 1700 GWh, ovvero 85 volte quella del 2020.
Se l'importo cumulativo è calcolato sulla base di un ciclo di sostituzione di 8 anni di veicoli elettrici e supponendo che la maggior parte della capacità di accumulo di energia installata utilizzi batterie al litio, la domanda di batterie al litio raggiungerà i 25 TWh nel 2020-2060. , la domanda di carbonato di litio è di circa 15 milioni di tonnellate.
A giudicare dal volume di esplorazione delle risorse di litio nel mondo, non dobbiamo preoccuparci di risorse di litio insufficienti, ma dobbiamo comunque prestare attenzione ai vincoli regionali delle risorse.
(1) Il litio nel lago salato ha una risorsa maggiore. Se la tecnologia di purificazione può essere migliorata e il costo di produzione può essere ridotto, il problema sarà risolto meglio;
(2) Rispetto ad altre regioni del mondo, la Cina dispone di risorse di litio di-qualità inferiore. Considerando che il mio paese è il fulcro della catena industriale intermedia delle batterie al litio e del mercato delle applicazioni a valle, è necessario considerare i vincoli di risorse;
(3) Dal punto di vista della produzione di sale di litio, della distribuzione dei costi e dell'andamento dei prezzi del litio, le diverse dotazioni di risorse e le politiche regionali determinano difficoltà di estrazione, investimenti e costi diversi. Ci sarà una certa discrepanza tra domanda e offerta in tempi e regioni diverse in futuro e i prezzi del litio oscilleranno bruscamente. Inevitabilmente, se i prezzi del litio aumenteranno bruscamente, sarà dannoso per la realizzazione della visione carbon neutral.
Pertanto, tenendo conto dei fattori di protezione ambientale, dei vincoli regionali sulle risorse al litio e dei fattori di prezzo del litio, è anche necessario riciclare le batterie agli{0}}ioni di litio usate.
1.3. Spazio di mercato per l'utilizzo secondario e il riciclaggio dei materiali delle batterie agli-ioni di litio
1.3.1. Previsione spaziale dello scarto della batteria agli-ioni di litio e dell'utilizzo a scaglioni
Abbiamo progettato un modello di calcolo per lo spazio di mercato del riciclaggio dei metalli delle batterie ternarie e per l'utilizzo a cascata e lo spazio di mercato del riciclaggio delle batterie al litio ferro fosfato in futuro. Innanzitutto, facciamo le seguenti ipotesi:
(1) Batteria ternaria:
1) Durante il processo di carica e scarica ciclica, la capacità della batteria decadrà gradualmente e quando il decadimento scende al di sotto dell'80 percento, raggiungerà lo stato di pensionamento. Di solito, la durata delle batterie agli-ioni di litio è di circa 5 anni. Assumiamo che la vita effettiva della batteria ternaria e della batteria al litio ferro fosfato sia di 5 anni. Pertanto, a partire da ora, il primo lotto di batterie agli{5}}ioni di litio ha raggiunto l'età pensionabile e in futuro introdurrà un mercato del riciclaggio delle batterie agli-ioni di litio più sostenibile e in espansione. In base a questa ipotesi, le batterie ternarie (litio ferro fosfato) installate nel 2014 saranno smantellate e riciclate nel 2019, le batterie ternarie (litio ferro fosfato) installate nel 2015 saranno smontate e riciclate nel 2020 e così via. .
2) Il metodo di smantellamento e riciclaggio viene adottato principalmente per lo smaltimento delle batterie ternarie dismesse. Lo smantellamento e il riciclaggio sono importanti per riciclare e riutilizzare materiali metallici come cobalto, nichel, manganese e litio nel materiale dell'elettrodo positivo e il materiale dell'elettrodo positivo è suddiviso in NCM333, NCM523, NCM622, NCM811, ecc. e diversi percorsi tecnici hanno diverse densità di energia. Con lo sviluppo dell'industria delle batterie ternarie, l'alto contenuto di nichel e l'assenza di cobalto sono diventati importanti tendenze di sviluppo. Facciamo ipotesi sulla proporzione di ciascun metallo nel materiale del catodo nei prossimi anni e facciamo calcoli.
(2) Batteria al litio ferro fosfato:
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 batteria al litio ferro fosfato dismessa deve essere prima utilizzata in più fasi, quindi smantellata e riciclata. Allo stato attuale, il sistema di riciclaggio e utilizzo a cascata non è perfetto, e ci sono anche problemi economici nel riciclaggio del litio, ma crediamo che con il supporto delle politiche, così come l'ascesa del mercato dello stoccaggio di energia e i vincoli delle risorse di litio, il mercato e l'economia miglioreranno gradualmente. Nel calcolo, abbiamo formulato ipotesi sulla percentuale di utilizzo a cascata e la proporzione è aumentata gradualmente dal 5% nel 2019 all'80% nel 2030, e fatto ipotesi relativamente estreme per le batterie al litio ferro fosfato che non sono entrate nel sistema di utilizzo a cascata, vale a dire Supponendo che entri nel sistema di smantellamento e riciclaggio dei materiali, altrimenti inquinerà l'ambiente e causerà costi ambientali.
3) Assumiamo che il kWh del fosfato di ferro e litio positivo prima dell'aggiornamento sia 2,4 kg/kWh e diventi 2,3 kg/kWh dopo l'aggiornamento e assumiamo che il mercato passerà gradualmente dalle batterie agli ioni di litio ferro a bassa densità di energia a alta densità di energia in 17-20 anni La densità di energia delle batterie agli ioni di litio e ferro e delle batterie al litio ferro fosfato rimane la stessa prima e dopo la rottamazione.
4) L'accumulo di energia è uno degli scenari applicativi delle batterie al litio ferro fosfato, ma a causa del suo lungo ciclo di applicazione, generalmente superiore a 15-20 anni, la rottamazione delle batterie al litio ferro fosfato nel mercato dell'accumulo di energia non è considerata per il momento essendo.
5) Per quanto riguarda la batteria al litio ferro fosfato dopo l'utilizzo in cascata, verrà smantellata per recuperare l'elemento al litio dopo 3 anni. Per quanto riguarda le batterie ternarie, stimiamo che nel 2019 si stima che possano essere riciclate 1.300 tonnellate di elettrodi ternari positivi, per poi aumentare di anno in anno a 292.500 tonnellate nel 2030.
Calcolare la quantità di metallo di recupero in base a ciascun tipo di elettrodo positivo ternario e sommare la quantità di metallo di recupero totale della batteria ternaria:
1) NCM333: Quando la batteria ternaria NCM333 installata nel 2014 ha iniziato a ritirarsi nel 2019, il volume di riciclaggio di NCM333 è gradualmente aumentato dal 2019 al 2022, raggiungendo un picco di 12.800 tonnellate nel 2022, per poi diminuire gradualmente a causa del ritiro di NCM333 fino a 2026 Il volume annuale di riciclo è zero;
2) NCM523: NCM523, che ha iniziato ad entrare nel mercato nel 2016, sarà demolito e riciclato nel 2021, quindi il volume di riciclaggio si stabilizzerà tra 40,000 tonnellate e 60,{8}} tonnellate in 23 -28 anni, e dovrebbe salire a 107.800 tonnellate nel 2030;
3) NCM622: L'NCM622 entrato nel mercato nel 2017 sarà demolito e riciclato nel 2022 e il volume di riciclaggio aumenterà leggermente fino all'aumento in 28 anni. Si stima che nel 2030 potranno essere riciclate 60.300 tonnellate;
4) NCM811: L'NCM811 entrato nel mercato nel 2018 sarà demolito e riciclato nel 2023 e si prevede che salirà a 124.400 tonnellate nel 2030.
Si stima che nel 2030 potranno essere recuperate 20.900 tonnellate di litio, 114.700 tonnellate di nichel, 28000 tonnellate di cobalto e 32.300 tonnellate di manganese.
Per quanto riguarda le batterie al litio ferro fosfato, prevediamo:
1) Nel 2030, la batteria agli ioni di ferro-litio- rottamata raggiungerà le 313.300 tonnellate;
2) Poiché l'utilizzo della cascata aumenta di anno in anno, si prevede che le batterie agli ioni di ferro{1}}litio- che possono essere utilizzate in cascata raggiungeranno i 109,93 GWh nel 2030, per un totale di 250.600 tonnellate; le restanti 62.700 tonnellate saranno smantellate e riciclate e si potranno recuperare 2.800 tonnellate di litio;
3) Le batterie al litio ferro fosfato utilizzate in cascata nel 2027 raggiungeranno lo standard di rottamazione nel 2030. In questo momento, 86.040 tonnellate saranno smantellate e riciclate e 3.790 tonnellate di litio potranno essere recuperate. Dai due è possibile recuperare un totale di 6.500 tonnellate di litio.
1.3.2. Previsione della sensibilità allo spazio di mercato degli scarti di batterie agli-ioni di litio e dell'utilizzo a cascata
Poiché le variazioni del prezzo dei metalli hanno un enorme impatto sull'economia, sul rilascio sul mercato e sul valore di produzione del riciclaggio delle batterie agli ioni di litio{0}}e dell'utilizzo a cascata, abbiamo progettato lo spazio di mercato del riciclaggio dei metalli per le batterie ternarie e il mercato del riciclaggio e dell'utilizzo a cascata spazio di batterie agli ioni di ferro-al litio-in futuro. Analisi della sensibilità al prezzo e formulare le seguenti ipotesi:
2) Quando si esegue l'analisi di sensibilità, mentre si cambia il prezzo di mercato dei metalli, la proporzione di materiali catodici della batteria ternaria e la percentuale di recupero della batteria al litio ferro fosfato rimangono invariate.
3) Assumiamo che il prezzo per watt-ora delle batterie al litio ferro fosfato diminuirà da 2,17 yuan/Wh in 2014 a 0,55 yuan/Wh nel 2025 e il tasso di riduzione aumenterà gradualmente rallentare in 21-25 anni. Il prezzo del valore residuo dell'utilizzo a cascata è diviso in tre gradi: alto (40 percento), medio (30 percento) e basso (20 percento) per la conversione del valore residuo.
Quando il metallo ha un prezzo elevato, lo spazio di mercato per il riciclaggio di batterie ternarie al litio/nichel/cobalto/manganese dovrebbe essere di 195,82/176,63/186,13/640 milioni di yuan entro il 2030. Quando il metallo è al prezzo attuale, il metallo lo spazio di mercato del riciclaggio delle batterie al litio/nichel/cobalto/manganese dovrebbe essere di 103,67/154,24/85,80/529 milioni di yuan nel 2030. Quando il metallo è a basso prezzo, lo spazio di mercato per il riciclaggio delle batterie ternarie al litio/nichel/cobalto/manganese dovrebbe essere di 81,68/73,65/54,41/300 milioni di yuan nel 2030. Dal 2020 al 2030, lo spazio di riciclaggio cumulativo delle batterie ternarie raggiungerà i 130,5 miliardi di yuan ai prezzi correnti.
Sotto l'elevato valore residuo, lo spazio di mercato per l'utilizzo di batterie agli ioni di ferro{0}}litio- nel 2030 è stimato a 24,124 miliardi di yuan, il valore residuo medio è stimato a 18,093 miliardi di yuan e il basso valore residuo è stimato in 12.062 miliardi di yuan. Nel caso di un valore residuo medio, lo spazio di mercato cumulativo dell'utilizzo di batterie agli ioni di ferro{9}}litio-echelon nel 2020-2030 raggiungerà i 68 miliardi di yuan.
Quando il litio metallico ha un prezzo elevato, si prevede che lo spazio di mercato per il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio{0}} litio ferro fosfato sarà di 6,117 miliardi di yuan nel 2030, 3,238 miliardi di yuan al prezzo attuale e 2,552 miliardi di yuan a un prezzo basso. Dal 2020 al 2030, lo spazio di mercato cumulativo del riciclaggio del litio per le batterie al litio ferro fosfato raggiungerà i 16,3 miliardi di yuan ai prezzi attuali.
