波士顿-点石成金:电动汽车电池回收业务蕴藏巨大机遇| 观点与方案

佚名 来自: 波士顿 2024-04-19

波士顿-点石成金:电动汽车电池回收业务蕴藏巨大机遇

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随着消费者认可度的不断提升,预计到2030年,纯电汽车(EV)在全球汽车销量中的份额将达到40%,在此背景下,确保充足的电池材料(尤其是锂离子电池的正极材料)供应成为日趋紧迫的问题。对电池制造商和汽车原始设备制造商来说,一旦出

随着消费者认可度的不断提升,预计到2030年,纯电汽车(EV)在全球汽车销量中的份额将达到40%,在此背景下,确保充足的电池材料(尤其是锂离子电池的正极材料)供应成为日趋紧迫的问题。对电池制造商和汽车原始设备制造商来说,一旦出现供应链中断和价格波动,他们就可能陷入材料供应不足或成本过高的窘境,这些会阻碍电动汽车电池生产的快速扩大。此外,注重环保的潜在买家也开始关注电动汽车电池的碳足迹,同样会对电动汽车的普及产生一定影响。

面对这些不确定因素,车企和电池制造企业越来越希望新兴的EV电池回收产业能够成为解决方案。回收商可以从老旧EV电池或生产废料中回收大部分材料,然后用这些“二手”原材料生产新电池。如果这种方法能够大规模推广,将会产生极好的经济效益。

目前,只有中国的回收业规模能够实现成本优势,欧美回收业仍处于建设阶段。不过,各国政策制定者都在不同程度上向电动汽车行业施压,推动企业在设计电池时考虑循环利用问题,并在生产新电池时使用回收材料,同时敦促回收商提升材料回收率。

全球电动汽车电池回收法规

各国政策制定者都在制定相关法规,为EV电池回收业务的发展提供支持。而这些新规出台背后的动力,则是对电池制造过程碳排放过多、材料短缺以及可能抑制电动汽车销售增长的供应链中断问题的担忧。欧盟、中国和美国制定的法规如下:

欧盟

欧盟2023年7月发布的新电池法规内容丰富,覆盖了电池的整个生命周期。主要包括:

通过独一无二的虚拟“电池护照”实现电池容量、电池设计与电池可回收性的透明化(2027年2月起,欧盟市场上所有容量大于2 kWh的电动汽车和工业电池都必须配备电池护照)。

到2027年底,废旧电池中关键金属材料锂、钴和镍的回收率分别达到50%、90%和90%。到2031年底,进一步提高回收率。

到2031年8月,用于新电池制造的回收材料最低占比:锂 6%、钴 16%、镍 6%。到2036年8月,进一步提高回收材料使用占比。

此外,欧盟旨在确保未来关键原材料供应的《关键原材料法案》(CRMA)临时协议对电动汽车电池包含的许多材料(如锂、钴、铜、锰和镍)都有影响。根据 CRMA,这些材料至少25%的年需求量必须为回收材料。

中国

自2018年起,通过出台《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,中国工业和信息化部将建立报废电池回收体系的责任交给了电动汽车制造商。作为全球电动汽车生产和保有量最大的国家,中国未来几年预计将会出现大量的废旧电池,为解决相关问题,中国推出了一系列后续金融与财政政策,持续鼓励回收网点和回收厂建设。中国政府在回收方面制定的官方指导目标普遍高于欧盟,比如对钴和镍的回收目标为98%,锂的回收目标为85%。

美国

美国没有专门制定用于规范锂离子电池回收工作的法规。不过在2022年的《通胀削减法案》中对美国国内电池材料的采购做出了规定,鼓励通过回收利用减少对进口材料的需求。此外,《通胀削减法案》、2021年的《基础设施投资和就业法案》和贷款项目办公室(Loan Programs Office )都为符合条件的电池回收项目提供了 资金支持。

循环利用的方式有很多,回收只是其中之一。其他方式还包括:电池修复、电动汽车电池再利用以及在其他相关应用场景(如定点能源存储)中对电池进行二次利用。但这些方式的经济效益并不理想,尤其是对目前占主导地位的高镍高钴电池而言。我们相信,随着技术不断进步,规模经济逐渐发挥作用,“回收利用”在电池的循环利用中仍将扮演首要角色。

通过本文,我们将为EV电池生态系统内的企业(包括采矿企业、电池制造商、汽车原始设备制造商和回收商)提供一个了解市场格局、利润池、价值链、风险和不确定性的窗口。我们想要传达的信息很明确——对所有此类企业而言,要想把握机会,在这个不断增长的市场和诱人的利润池中分一杯羹,现在这个阶段十分关键。

蒸蒸日上的EV电池回收业务

从全球范围来看,EV电池的回收能力正在不断提升。各大电池制造商纷纷在厂区或厂区附近建造电池回收设施。独立回收商也在投资建设自己的锂离子电池回收厂。仅在过去两年,就有20多家车企、回收企业宣布了新的合作计划。

由于我们缺乏有关新建回收设施规模和业务范围的详细信息,所以很难对总体的EV电池回收产能进行评估。不过按照最理想的估计,中国目前拥有超过50万公吨的年回收能力。美国和欧洲稍逊,年回收能力均约为20万公吨。欧盟希望到2025年将这个数字翻一番。

当然,由于目前在路上行驶的电动汽车还未占据主导,而且普遍比较新,因此现阶段EV电池回收的紧迫性还不算太高,但十年后的情况会大不相同。电池一般要使用10年或更长时间后才会报废,由于现阶段电动汽车销量的急剧增长,预计在2025年至2030年期间,市场对正极材料的需求将不止翻一番。在2035年之前,可供回收的材料大多还是生产过程中产生的废料。未来十年,与正极材料的总体需求相比,可用的二手正极材料的份额都将处于较低水平(到2035年约为16%)(参阅图1)。2035年后,回收废料(报废EV电池产生的废料)将取代生产废料成为最重要的二手材料来源。

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根据这一时间表,在欧盟,如果仅靠从报废EV电池中回收的废料,可能不足以满足2023年监管部门给锂、镍制定的配额要求(参阅图2)。如果电动汽车电池制造商能够利用消费电子产品电池中回收的钴,那么钴也许可以满足要求,但也仅此而已。由于材料短缺已成定局,欧盟当局决定允许(企业)在计算回收材料占比时计入生产废料。

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价值链上诱人的利润池

报废EV电池回收的价值链可分为四个环节:

  • 废旧电池收集、物流与分类;

  • 电池放电与拆解;

  • 预处理(电池粉碎、黑色粉末生产);

  • 借助化学工艺回收利用电池材料。

为获得容量可观的电池,最后一个环节还包括提炼过程,可能也要混入一定比例的原生材料,该环节对实现循环利用的闭环至关重要。在回收电池材料时,有时要同时用到火法冶金(用高温进行萃取和提纯)和湿法冶金(用溶液分离的方法进行萃取和提纯)两种工艺,有时则仅使用湿法冶金技术。火法冶金技术更为稳健,但回收的再生材料较少,经济效益存在差距。

总体而言,电池材料回收再利用环节的利润潜力最大,因为这些回收材料在出售给电池制造商时,价格可能会有所提高,而且由于规模较大,利润率也较高(参阅图 3)。但由于这部分工作需要大量资本投入,还需要具备相应的专业知识,其进入门槛也最高。相比之下,价值链上游的利润空间较小,但商品价格风险较低,所需具备的技能也较少。

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受可回收废料不足等问题影响,价值链上门槛较低的工作(比如电池粉碎)已经出现产能过剩,利润率降低,对那些关注价值链尾端、想要大干一场的企业来说吸引力不大。因此,我们建议传统回收企业将目光放在全链条的利润池上,而不仅仅是价值链上游。

循环生态系统中形色各异的参与者

企业可以在电池回收的四个环节中,选择不同的阶段切入市场(参阅图4)。每个阶段都有不同的利润池,配套的技能要求也不一样。在确定业务类型以及自身在价值链上的定位时,企业主要应考虑两方面问题,一是企业当前的业务模式与技术优势,二是企业未来的发展目标以及想从回收业务中获得的战略收益。

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不同企业根据自身特点选择最为擅长的主攻领域,在争取电池回收市场的过程中,形成了形色各异的角色分工。例如,前端集成的物流供应商可以同时开展旧电池回收和电池拆卸业务(为电池粉碎做准备)。考虑到EV电池回收行业刚刚起步,我们预计这种散乱的局面将持续一段时间。

由于价值链上的业务类型极为多样,能否使生态系统实现闭环将成为企业成功的决定性因素。举个例子,由于回收市场目前供应紧张,黑色粉末(实质上是粉碎的电池化学品)的需求量很大,粉碎厂商或上游精炼厂需要与生态系统紧密结合,这样才能确保原料供应充足,同时确保有稳定的客群来购买自己的产品。如果缺乏稳定的供应商和客户,企业单靠技术无法创造出竞争优势。

对于小型企业来说,要想取得成功,关键在于融入以大型OEM厂商和电池制造商为核心的生态之中。这些大公司(有时是价值链上的其他大型企业)可以在生态内扮演“协调员”的角色,减少不同成员之间的摩擦,提高合作效率,进而实现更高的回收率。

关键的不确定因素不可忽视

企业在确定自己在EV电池回收领域的位置时,需注意那些必须应对、克服的挑战和不确定性。其中有四个风险最为突出:

电池技术的发展

电池技术发生变化,有可能影响一部分废旧电池回收业务的投资回报。例如,虽然粉碎机可以用于回收使用不同正极技术的废旧电池,但镍锰钴(NMC)和磷酸铁锂(LFP)这两种最常用的锂电池需要在价值链后端采用单独的回收技术和设施。而如果正极化学成分出现变化,企业甚至可能将难以达到现行法规和规划中法规所规定的要求。有些法规以电池重量为标准对材料回收率做出了规定。但在回收钠离子电池(一种刚刚兴起的电池)时,由于其比锂离子电池更重,有价值的材料更少,企业可能无法达到政府要求的回收率。

监管风险

司法、政治方面的变化如果影响到废旧电池及中间产品(如黑色粉末)的购买、运输或销售,可能也会影响整个行业的格局。此外,监管在汽车出口业务的发展方面也有着至关重要的作用。如果二手车或报废车出口比例过大,则本地可以获得的原材料就会减少,回收活动也会受到拖累。

电池回收技术和工艺的进步

新回收技术的发展可能会对采用老旧技术的回收商造成负面影响。例如,一种名为“直接回收法”的工艺可以回收pCAM(precursor cathode active materials,前驱正极活性材料)或CAM(cathode active materials,正极活性材料,正极制造的起点),成本低于传统回收技术。该技术最大的影响可能会体现在特定形式的磷酸铁锂电池回收上,还可能会吃掉传统冶金企业的利润,迫使后者付出高昂成本更新自己的生产工艺。此外,中国对石墨的出口限制可能会迫使其他国家加大石墨回收的力度。

商品价格波动

随着市场供求关系的变化,废旧电池回收原材料价格也会出现波动,有时波动幅度还十分巨大。对相关企业而言,这既是挑战也是机遇。材料价格高企时,财务回报可能十分亮眼,但如果价格开始下行,则财务回报也会随之下降。因此,在动态变化的市场环境中,企业很难对稳定的回报做出预测和规划。

行动刻不容缓

尽管面临重重挑战,但对许多企业而言,回收市场仍然蕴藏着巨大机遇。通过选择合适的合作伙伴来获取电池原料和回收技术,并结合当前的战略目标做出明智决策,争取未来获得最佳的投资回报,企业可以降低不确定性的影响。如果对此视而不见,则企业或将与这个利润丰厚且不断发展的市场失之交臂。

OEM厂商必须通过建立回收伙伴关系来打造可持续的循环供应链。这样不仅更顺应全球层面的监管变化趋势,对企业借助可靠供应和成本效益博取竞争优势而言也至关重要。通过与经验丰富的回收商建立合作关系,OEM厂商可以从报废电池中回收有价值的部件,确保能够获得关键原材料的稳定供应,降低与原材料价格波动和供应中断有关的风险。此外,无论是独立运营回收业务还是与他人合作,都有利于OEM厂商成为市场上负责且具有前瞻性思维的参与者。

对传统回收商而言,通过与车企和电池制造商合作,电动汽车电池的循环利用为其打开了拓展业务、推动创新的新途径。借助相关合作,传统回收商将会成为促进可持续发展的排头兵,还能获得进入新市场、建立全新合作伙伴关系、获得新收入来源的机会。通过积极与利益相关方对话,推动设置支持性监管框架,以及积极参与行业合作,传统回收商将会成为推动电池与电动汽车循环经济发展的关键力量。

对于上述企业以及售后市场参与者、电池供应商和上下游企业来说,拥抱回收浪潮并非一个可有可无的选项,而是在行业变革中保持领先所必须做出的战略选择。如今,要想在未来电气化的汽车行业打造可持续、盈利且具有弹性业务模式,必须采取积极的应对举措。

关于作者

李科是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人,BCG新能源车课题中国区负责人。

Veronika Haas是波士顿咨询公司(BCG)合伙人。

Albert Waas是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人。

Andreas Jentzsch是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球资深合伙人。

Johanna Puetz是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人。

Nathan Niese是波士顿咨询公司(BCG)合伙人兼副董事。

Timm Lux是波士顿咨询公司(BCG)副董事。

Minjee Kim是波士顿咨询公司(BCG)董事总经理,全球合伙人。

感谢Berit Leinhaeuser、Diana Stimmler-Caesmann和Adrian Brandenburg为撰写本文提供的研究和分析支持。此外,我们还要向接受采访的众多车企和回收企业高管表示感谢。他们的真知灼见极大地启发了我们的思考。


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