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電動汽車“爆發式增長”,真會帶來“爆發式污染”嗎?
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日期:2021-04-14 23:00:30來源:物聯中國 作者: 收藏

這兩天有個話題非常火,說是到2020年,我國動力電池累計退役量已達20萬噸,其中大量流入小作坊等非正規渠道,帶來了安全和環境隱患。

電動汽車“爆發式增長”,真會帶來“爆發式污染”嗎?

淘汰換下來的各類電池被處理

先要區分兩個概念,退役,并不等于報廢。

汽車用鋰動力電池,平均壽命在5-8年,容量衰減至80%以下,就要汰換退役,經過檢測、維護、重組,還可以在儲能、分布式光伏發電、家庭用電等場景梯次利用。

國外公司使用汰換電池打造家庭儲能系統

在我國,通信基站就需要大量退役動力電池,不算新建5G基站,中國鐵塔公司現有180多萬座基站,每年需要更換約22.6GWh電池,是動力電池梯次利用的最大需求場景。

只有當電池容量衰減至20%以下時,才需要報廢拆解,回收再生金屬材料,這也是電池回收中最需要技術含量、最容易造成污染的環節,一般小作坊,還真搞不定。

大眾用于電池回收的生產線

而在國外,車企早就盯上了藏在報廢動力電池里的商機,大眾已經開始布局相關業務,而特斯拉早在10年前,就開始研究如何處理報廢電池。

最初,特斯拉的方案是填埋。

當時,特斯拉的動力電池都是日本制造,材料工藝符合RoHS標準,完全不含鉛、汞、鎘、六價鉻等重金屬或有毒材料,因此根據法律規定,電池報廢后可以填埋處理。

很快,特斯拉意識到填埋處理,其實是對資源的巨大浪費。

從2011年開始,特斯拉在北美與Kinsbursky Brothers公司合作,在歐洲與Umicore公司合作,嘗試回收超過60%的報廢動力電池。

Kinsbursky Brothers的員工在處理電池

其中,Umicore公司在回收特斯拉的報廢動力電池后,可以通過技術工藝將電池中各類成分提煉出來。

比如價值較高的鈷,最終會以鈷酸鋰(LCO)的形式再次出售給其他電池制造商,通過回收再利用,Umicore公司甚至成為全球最大的鈷酸鋰材料供應商之一。

Umicore公司官網

回收過程還會出現一些副產品,比如含鋰廢渣,被Umicore公司用來替代水泥作為新型建筑材料,還有塑料,回收后被用來制造新的汽車零部件。

Umicore公司展示的含鋰廢渣

作為特斯拉聯合創始人和首席技術官,斯特勞貝爾一直在推動特斯拉動力電池的回收再利用,2019年,他索性從特斯拉離職,創辦了Redwood Materials公司,專注于研發動力電池的回收再利用技術。

斯特勞貝爾和馬斯克

一直以來,業內靠火法和濕法冶煉法回收廢舊電池材料。

火法冶金是通過高溫燃燒去除有機物,留下鎳、鈷等小部分原料,回收過程會損失大量鋁和鋰,環境污染嚴重。

動力電池和各種原材料

濕法冶金則是通過強酸預處理,去除動力電池外殼、耗盡電量,然后將電池浸入強酸溶液,通過對浸出液提純獲得原料,這種方法成本高,工藝復雜,比直接開采鋰礦石要貴許多倍。

Redwood Materials電池回收工廠

Redwood Materials結合兩種方案創新了冶煉法,先利用電池殘余電量驅動轉化器產生高溫,再用火法工藝分離電池金屬,最后用濕法工藝回收提純各類金屬原材料。

Redwood Materials電池回收的冶煉流程

通過創新工藝,Redwood Materials可以回收動力電池中的鎳、鈷、銅、鋁及80%以上的鋰,這些材料制成碳酸鋰、硫酸鈷、硫酸鎳等產品后,又可以用來制造新的動力電池。

Redwood Materials工廠以及處理后的材料

“全世界最大的鋰礦可能就在垃圾堆里,我們回收電池,就可以讓金屬材料無限重復使用。” 斯特勞貝爾說。

目前,Redwood Materials每天接收處理60噸左右的報廢動力電池,回收利用的碳酸鋰、硫酸鈷、硫酸鎳等材料,會包裝入桶,賣給松下等電池制造商。

Redwood Materials工廠外等待處理的電池

Redwood Materials不只接收廢舊電池,特斯拉內華達州超級電池工廠產線下來的次品,也會直接運到Redwood Materials工廠做回收處理。

特斯拉超級電池工廠生產線

《2019年特斯拉可持續發展報告》中提到,特斯拉在2019年回收利用了110噸鈷、320噸銅和1000噸鎳。

不過,根據特斯拉的規劃,最終還是要自己來創造一個低成本、低環境影響、高回收率的“閉環”回收系統,而這個系統的關鍵就是位于內華達州的超級電池工廠。

2018年特斯拉內華達州超級電池工廠的鳥瞰圖

特斯拉建立超級電池工廠的目的,就是大幅降低鋰電池的綜合制造成本,而通過回收廢舊電池提取原材料,無疑有助于降低成本。

目前,特斯拉自己的回收系統尚未完全形成“閉環”,主要還是因為內華達州超級電池工廠尚未完全投產。

作為特斯拉的電池和配件工廠,超級電池工廠分為多期建設,從2014年到2020年,也只完成了全部工期的30%,盡管每一期設施都可作為獨立業務線,但是工廠的整體完工和投產程度,還是拖累了特斯拉的電池回收業務。

一直到目前,外界對特斯拉自己的電池回收系統都知之甚少。

有媒體猜測,特斯拉極有可能在回收電池后,先將電線和普通金屬直接回收利用;其他電解質、含鋰材料等用液氮冷凍,防止化學反應;再將電池材料粉碎分離;最后將分離出來的各類元素重復利用。

斯特勞貝爾在接受美國CNBC采訪時指出,隨著越來越多車企轉型,電池供應鏈中各類材料都必須穩步增長,回收電池和礦山開采一樣重要。

斯特勞貝爾接受CNBC采訪

CNBC預計,全球鋰電池回收市場規模,將從2019年的15億美元增長至2030年的181億美元,動力電池回收會成為一個前景廣闊的熱門產業。

CNBC預計全球鋰電池回收市場規模

內容來源:搜狐科技

出處:物聯中國作者:Semiconductor Engineering(責任編輯:zy)
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