Keskenduge tulevikule: miks me liitiumpatareisid ringlusse võtame?
1.1. Elektrisõidukite tööstus areneb kiiresti ja pensionile jäänud liitium-ioonakude arv on tohutu
Ülemaailmne uus energiasõidukite tööstus areneb kiiresti. 2020. aastal oli uute energiasõidukite ülemaailmne müük 3 095 200 ühikut, kasvades aastaga 40,16%, millest puhtaid elektrisõidukeid müüdi 2 126 100 ühikut, kasvades aastaga 29,58%. Uue kroonpneumoonia epideemia mõjul tõusid nad suundumuse vastu. Prognoosime, et uute energiasõidukite ülemaailmse müügi kasvutempo ületab 2021.–2025. aastal 30% ja müük ületab 2025. aastaks 13 miljonit.
minu riigi uus energiasõidukite tööstus tekkis 21. sajandi alguses. Alates projekti "Kümme linna, tuhat sõidukit" käivitamisest 2009. aastal edendati ja rakendati uusi energiasõidukeid aastatel 2013–2014 ning ostumaks oli vabastatud. Teadaanne uute energiasõidukite eelarvepoliitika edendamise ja rakendamise kohta 2018. aastal, mis rakendab GSP süsteemi uute energiasõidukite ostmise toetusteks, ning rahalised toetused on muutunud oluliseks kasvavaks jõuks minu riigi uue energiatööstuse edendamisel. Uute energiasõidukite ostmise toetuste järkjärgulise vähenemisega edendab 2017. aastal käivitatud topeltpunktide poliitika jätkuvalt uue energiatööstuse arengut. Me ennustame, et minu riigi uute energiasõidukite müügi kasvutempo stabiliseerub järgmise viie aasta jooksul 30-40% juures ja eeldatavasti ületab see 2025. aastaks 6 miljonit.
Elektrisõidukite turu kiirest tõusust ajendatuna säilitavad liitium-ioonakud jätkuvalt kiire tõusutrendi. Katoodimaterjali kohaselt võib liitium-ioonakusid jagada kolmekordseteks patareideks, liitiumraudfosfaatpatareideks ja muudeks patareideks. Praegu domineerivad välisturul kolmekordsed patareid, samal ajal kui kodumaised kolmekordsed patareid ja liitium-raudfosfaat arenevad samaaegselt. Ülemaailmse võimsusega liitium-ioonakude aastane uus installeeritud võimsus on püsinud pidevas kasvus. Eeldame, et installeeritud võimsus jõuab 2025. aastal 623 GWh-ni; kodumaine installeeritud võimsus võib ulatuda 312 GWh-ni. Nende hulgas ulatus kolmekordsete akude installeeritud võimsus 174,5 GWh-ni ja liitiumraudfosfaadi installeeritud võimsus ulatus 137,4 GWh-ni.
1.2. Globaalse elektrifitseerimise suundumuse kohaselt on liitiumiressursside piirav geomeetria
Co2-neutraalsuse kontekstis tõuseb elektrisõidukite ja energia salvestamise turg kiiresti, selgub BNEFi 2020. aasta prognoosist:
(1) Aastatel 2020–2040 suureneb elektriliste sõiduautode ülemaailmne müük umbes 2 miljonilt ligikaudu 55 miljonini (umbes 3300 GWh, arvutatud 60 kWh/sõiduki kohta), mis on 27,5 korda suurem kui 2020. aastal;
(2) Aastatel 2020–2050 suureneb ülemaailmse energiasalvestusturu kumulatiivne installeeritud võimsus umbes 20 GWh-lt umbes 1700 GWh-ni, mis on 85 korda suurem kui 2020. aastal.
Kui kumulatiivne summa arvutatakse elektrisõidukite 8-aastase asendustsükli põhjal ja eeldades, et enamik paigaldatud energiasalvestusvõimsusest kasutab liitiumakusid, jõuab nõudlus liitiumpatareide järele aastatel 2020–2060 25 TWh-ni. , nõudlus liitiumkarbonaadi järele on umbes 15 miljonit tonni.
Otsustades liitiumiressursside uurimismahu põhjal maailmas, ei pea me muretsema ebapiisavate liitiumiressursside pärast, kuid peame siiski pöörama tähelepanu piirkondlikele ressursipiirangutele.
(1) Liitiumil soolajärves on suurem ressurss. Kui puhastustehnoloogiat saab parandada ja tootmiskulusid vähendada, lahendatakse probleem paremini;
(2) Võrreldes teiste maailma piirkondadega on Hiinal vähem kvaliteetseid liitiumiressursse. Arvestades, et minu riik on liitiumpatareide keskvoolu tööstusahela ja järgneva rakendusturu tuum, tuleb kaaluda ressursside piiramist;
(3) Liitiumsoola tootmise, kulude jaotuse ja liitiumi hinnasuundumuste seisukohast põhjustavad erinevad ressursikapitalid ja regionaalpoliitika erinevaid kaevandamisraskusi, investeeringuid ja kulusid. Pakkumise ja nõudluse vahel on tulevikus teatav ebakõla eri aegadel ja piirkondades ning liitiumi hinnad kõiguvad järsult. Paratamatult, kui liitiumihinnad tõusevad järsult, kahjustab see süsinikuneutraalse visiooni realiseerimist.
Seega, võttes arvesse keskkonnakaitsetegureid, piirkondlikke piiranguid liitiumiressurssidele ja liitiumi hinnategureid, on vaja ka kasutatud liitium-ioonakusid ringlusse võtta.
1.3. Turupind liitium-ioonakude sekundaarseks kasutamiseks ja materjali ringlussevõtuks
1.3.1. Võimsuse liitium-ioonaku vanaraua ja ešeloni kasutamise ruumiline prognoosimine
Oleme välja töötanud arvutusmudeli kolmekordsete akude metalli ringlussevõtu turupinnale ning liitiumraudfosfaatpatareide kaskaadi kasutamise ja ringlussevõtu turupinnale tulevikus. Esiteks teeme järgmised eeldused:
(1) Kolmekordne aku:
1) Tsüklilise laengu ja tühjenemisprotsessi ajal laguneb aku maht järk-järgult ja kui lagunemine langeb alla 80%, jõuab see pensioniseisundisse. Tavaliselt on liitium-ioonakude kasutusiga umbes 5 aastat. Eeldame, et kolmekordse aku ja liitiumraua fosfaataku efektiivne eluiga on 5 aastat. Seetõttu on praeguse seisuga esimene liitium-ioonakude partii jõudnud pensioniikka ning toob tulevikus sisse jätkusuutlikuma ja laieneva võimsusega liitium-ioonakude ringlussevõtu turu. Selle eelduse kohaselt demonteeritakse ja võetakse ringlusse 2014. aastal paigaldatud kolmekordsed (liitium-raudfosfaadi) patareid 2019. aastal, 2015. aastal paigaldatud kolmekordsed (liitium-raudfosfaadi) patareid demonteeritakse ja võetakse ringlusse 2020. aastal jne. .
2) Demonteerimis- ja ringlussevõtumeetod võetakse peamiselt kasutuselt kõrvaldatud kolmekordsete akude kõrvaldamiseks. Demonteerimine ja ringlussevõtt on oluline metallmaterjalide, näiteks koobalti, nikli, mangaani ja liitiumi ringlussevõtuks ja taaskasutamiseks positiivses elektroodimaterjalis ning positiivne elektroodimaterjal on jagatud NCM333, NCM523, NCM622, NCM811 jne ning erinevatel tehnilistel marsruutidel on erinev energiatihedus. Kolmekordse akutööstuse arenguga on kõrge nikkel ja koobalti puudumine muutunud olulisteks arengusuundadeks. Teeme eeldusi iga metalli osakaalu kohta katoodimaterjalis lähiaastatel ja teeme arvutusi.
(2) Liitium-raudfosfaadi aku:
1) 28. septembril 2017 teatasid viis osakonda, sealhulgas tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium, rahandusministeerium ja kaubandusministeerium, ühiselt "Sõiduautofirmade keskmise kütusekulu ja uute energiasõidukite punktide paralleelse haldamise meetmed", nimelt "topeltpunktide" poliitika, rõhutades, et parandada uute energiasõidukite akude energiatihedust. Liitium-raudfosfaadi aku energiatiheduse puuduse tõttu vähenes selle turu konkurentsivõime kunagi. Pärast seda, kui toetuspoliitika on vähenenud koobaltihindade pideva tõusu tõttu, eelistab turg koobaltivabasid patareisid, samas kui kõrge nikli kolmekordsete akude ohutust tuleb veelgi parandada. Samal ajal on CTP-tehnoloogia pidev süvendamine ja kasvav nõudlus odavate patareide, fosforhappe liitium-raua patareide järele taas elus.
2) Kasutuselt kõrvaldatud liitium-raudfosfaatakut tuleks kõigepealt kasutada etappidena ning seejärel demonteerida ja ringlusse võtta. Praegu ei ole ringlussevõtu ja kaskaadi kasutamise süsteem täiuslik ning liitiumi ringlussevõtuga on ka majanduslikke probleeme, kuid me usume, et poliitikate toel, samuti energia salvestamise turu tõusu ja liitiumiressursside piirangute tõttu paraneb turg ja majandus järk-järgult. Arvutuses tegime oletusi kaskaadi kasutamise osakaalu kohta ja osakaal kasvas järk-järgult 5%-lt 2019. aastal 80%-ni 2030. aastal ning tegime suhteliselt äärmuslikud eeldused liitiumraudfosfaatpatareide kohta, mis ei sisenenud kaskaadi kasutussüsteemi, nimelt eeldades, et see siseneb demonteerimis- ja materjali ringlussevõtu süsteemi, vastasel juhul saastab see keskkonda ja põhjustab keskkonnakulusid.
3) Eeldame, et positiivse liitiumraua fosfaadi kWh enne uuendamist on 2,4 kg /kWh ja see muutub pärast uuendamist 2,3 kg / kWh-ks ning eeldame, et turg läheb järk-järgult üle madala energiatihedusega raua liitium-ioonakudelt suurele energiatihedusele 17-20 aasta jooksul Liitium-raua ioonakude ja liitiumraudfosfaatpatareide energiatihedus jääb enne ja pärast nende lammutamist samaks.
4) Energia salvestamine on üks liitiumraudfosfaatpatareide rakendusstsenaariume, kuid selle pika kasutustsükli tõttu, mis on üldiselt üle 15-20 aasta, ei arvestata praegu liitium-raudfosfaatpatareide lammutamist energia salvestamise turul.
5) Mis puudutab liitiumraua fosfaadiakut pärast kaskaadi kasutamist, siis see demonteeritakse liitiumielemendi taastamiseks 3 aasta pärast. Kolmekordsete akude puhul prognoosime, et 2019. aastal saab hinnanguliselt ringlusse võtta 1300 tonni kolmekordseid positiivseid elektroode ja seejärel suureneb see aasta-aastalt 292 500 tonnini 2030. aastal.
Arvutage metalli taaskasutamise kogus vastavalt igale kolmekordse positiivse elektroodi tüübile ja lisage kolmekordse aku metalli taaskasutamise koguhulk:
1) NCM333: Kuna 2014. aastal paigaldatud NCM333 kolmekordne aku hakkas 2019. aastal pensionile jääma, suurenes NCM333 ringlussevõtu maht aastatel 2019–2022 järk-järgult, jõudes 2022. aastal 12 800 tonnini ja seejärel järk-järgult vähenes NCM333 tühistamise tõttu kuni 2026. aastani Aastane ringlussevõtu maht on null;
2) NCM523: NCM523, mis hakkas turule sisenema 2016. aastal, lammutatakse ja võetakse ringlusse 2021. aastal ning seejärel stabiliseerub ringlussevõtu maht 23-28 aasta jooksul vahemikus 40 000 kuni 60 000 tonni ja eeldatavasti tõuseb see 2030. aastal 107 800 tonnini;
3) NCM622: 2017. aastal turule tulnud NCM622 lammutatakse ja võetakse ringlusse 2022. aastal ning ringlussevõtu maht suureneb veidi kuni 28 aasta suurenemiseni. Hinnanguliselt saab 2030. aastal ringlusse võtta 60 300 tonni;
4) NCM811: 2018. aastal turule tulnud NCM811 lammutatakse ja võetakse ringlusse 2023. aastal ning eeldatavasti tõuseb see 2030. aastal 124 400 tonnini.
Hinnanguliselt saab 2030. aastal taaskasutada 20 900 tonni liitiumi, 114 700 tonni niklit, 28 000 tonni koobaltit ja 32 300 tonni mangaani.
Liitiumraudfosfaatpatareide puhul ennustame:
1) 2030. aastal jõuab lammutatud raua-liitium-ioonaku 313 300 tonnini;
2) Kuna kaskaadi kasutamine suureneb aasta-aastalt, eeldatakse, et kaskaadis kasutatavad raua-liitium-ioonakud jõuavad 2030. aastal 109,93 GWh-ni, kokku 250 600 tonnini; ülejäänud 62 700 tonni demonteeritakse ja võetakse ringlusse ning taaskasutatakse 2800 tonni liitiumi;
3) 2027. aastal kaskaadis kasutatavad liitiumraudfosfaadi patareid jõuavad vanametalliks lammutamise standardini 2030. aastal. Sel ajal demonteeritakse ja võetakse ringlusse 86 040 tonni ning saab taaskasutada 3790 tonni liitiumi. Neist kahest on võimalik taastada kokku 6500 tonni liitiumi.
1.3.2. Võimsuse liitium-ioonaku vanametalli tururuumi tundlikkuse prognoosimine ja kaskaadi kasutamine
Kuna metallihindade muutustel on tohutu mõju liitium-ioonakude ringlussevõtu ja kaskaadi kasutamise ökonoomikale, turule vabastamisele ja toodangu väärtusele, oleme projekteerinud metalli ringlussevõtu tururuumi kolmekordsete akude jaoks ning raua-liitium-ioonakude ringlussevõtu ja kaskaadi kasutamise tururuumi tulevikus. Hinnatundlikkuse analüüs ja tehke järgmised eeldused:
2) Tundlikkusanalüüsi läbiviimisel metallituru hinda muutes jääb kolmekordse aku katoodmaterjalide osakaal ja liitiumraudfosfaadi fosfaadi aku ešeloni taaskasutamise osakaal muutumatuks.
3) Eeldame, et liitium-raua fosfaatpatareide vatt-tunni hind langeb 2,17 jüaanilt / Wh-lt 2014. aastal 0,55 jüaani / Wh-ni 2025. aastal ja vähendamise määr aeglustub järk-järgult 21-25 aasta jooksul. Kaskaadi kasutamise jääkväärtuse hind jaguneb kolmeks klassiks: kõrge (40%), keskmine (30%) ja jääkväärtuse konverteerimisel madal (20%).
Kui metall on kõrge hinnaga, on kolmekordse aku liitiumi/nikli/koobalti/mangaani ringlussevõtu turupind 2030. aastaks eeldatavasti 195,82/176,63/186,13/640 miljonit jüaani. Kui metall on praeguse hinnaga, peaks kolmekordse aku liitium/nikkel/koobalt/mangaani ringlussevõtu turupind olema 2030. aastal 103,67/154,24/85,80/529 miljonit jüaani. Kui metall on madala hinnaga, on kolmekordse aku liitiumi/nikli/koobalti/mangaani ringlussevõtu turupind 2030. aastal eeldatavasti 81,68/73,65/54,41/300 miljonit jüaani. Aastatel 2020–2030 ulatub kolmekordsete akude kumulatiivne ringlussevõtu ruum jooksevhindades 130,5 miljardi jüaanini.
Suure jääkväärtuse kohaselt on raua-liitium-ioonakude kasutamise turupind 2030. aastal hinnanguliselt 24,124 miljardit jüaani, keskmine jääkväärtus on hinnanguliselt 18,093 miljardit jüaani ja madal jääkväärtus on hinnanguliselt 12,062 miljardit jüaani. Keskmise jääkväärtuse puhul ulatub raua-liitium-ioonaku ešeloni kasutamise kumulatiivne turupind aastatel 2020–2030 68 miljardi jüaanini.
Kui liitiummetall on kõrge hinnaga, on liitiumraudfosfaadi liitium-ioonaku ringlussevõtu turupind 2030. aastal eeldatavasti 6,117 miljardit jüaani, praeguse hinnaga 3,238 miljardit jüaani ja madala hinnaga 2,552 miljardit jüaani. Aastatel 2020–2030 jõuab liitiumraudfosfaatpatareide kumulatiivne liitiumi ringlussevõtu turupind jooksevhindades 16,3 miljardi jüaanini.
