三元正极材料回收与再生的技术路线主要分以下两种形式:
物理修复再生,对只是失去活性锂元素的三元正极材料,直接添加锂元素并通过高温烧结进行修复再生;对于严重容量衰减、表面晶体结构发生改变的正极材料,进行水热处理和短暂的高温烧结再生;
冶金法回收,主要有火法、湿法、生物浸出法三种方式。其中火法耗能高,会产生有价成分损失,且产生有毒有害气体;生物浸出法处理效果差,周期较长,且菌群培养困难;相比之下,湿法具有效率高、运行可靠、能耗低、不产生有毒有害气体等有毒,因此应用更普遍。
对于三元电池,我们预测:2019年预计可回收三元正极0.13万吨,随后逐年递增至2030年的29.25万吨。
1)NCM333:随着2014年安装的NCM333三元电池于2019年开始退役,2019到2022年NCM333回收量逐步增加,2022年达峰值1.28万吨,随后由于NCM333的退出而逐步减少,至2026年回收量归零;
2)NCM523:2016年开始进入市场的NCM523于2021年开始报废回收,随后回收量于23-28年稳定在4-6万吨之间,预计2030年上涨至10.78万吨;
3)NCM622:2017年进入市场的NCM622于2022年开始报废回收,回收量小幅上涨,直到28年上涨幅度增加,预计30年可回收6.03万吨;
4)NCM811:2018年进入市场的NCM811于2023年开始报废回收,预计30年可增长至12.44万吨。预计30年可回收锂2.09万吨,镍11.47万吨,钴2.80万吨,锰3.23万吨。
对于磷酸铁锂电池,我们预测:
1)2030年,报废铁锂电池将达到31.33万吨;
2)随着梯次利用逐年上升,预计2030年可梯次利用的铁锂电池达109.93GWh,共25.06万吨;其余6.27万吨进行拆解回收,可回收锂元素0.28万吨;
3)2027年梯次利用的磷酸铁锂电池将在2030年达到报废标准,此时拆解回收8.604万吨,可回收锂元素0.379万吨。二者总计可以回收锂元素0.65万吨。
市场空间方面,根据我们的测算:三元电池回收:在金属处于现价()时,2030年三元电池锂/镍/钴/锰回收市场空间预计103.67/154.24/85.80/5.29亿元。
磷酸铁锂电池回收:
中性假设条件下(梯次利用残值率30%),2030年梯次利用市场空间预计180.93亿元。在锂金属处于现价(2021/1/22)时,2030年磷酸铁锂电池锂元素回收市场空间预计32.38亿元。