中國儲能網(wǎng)訊：美國國家能源部可再生能源實驗室(NREL)的行業(yè)專家聯(lián)合于2021年2月發(fā)布了一份調(diào)查報告，并于2021年3月修訂。這份報告分析了美國電動汽車和電池儲能系統(tǒng)中使用的鋰離子電池循環(huán)經(jīng)濟的驅動因素、障礙和推動因素，還分析了美國適用于鋰離子電池再利用、回收和處置的聯(lián)邦、州和地方法律要求，以及與違規(guī)相關的法律責任。最后，這份報告概述了美國明確解決大型鋰離子電池的再利用/回收和處置的政策和舉措。
這份調(diào)查報告表明，大型鋰離子電池儲能系統(tǒng)是美國和全球范圍內(nèi)零碳能源轉型的重要組成部分。而專注于減少碳排放和提高電網(wǎng)彈性的國家政策和國際政策將繼續(xù)推動對電動汽車和儲能系統(tǒng)采用的鋰離子電池的需求。僅在美國，部署的電池儲能系統(tǒng)（用于支持可再生能源發(fā)電設施）的裝機容量預計將從2013年的523MW增長到2025年的7.3GW，預計到2035年美國將擁有4600萬輛電動汽車(EV)。
由于電動汽車和固定式儲能系統(tǒng)市場的快速增長和對電池的持續(xù)需求，導致了人們對于全球環(huán)境和電池供應鏈的擔憂。鋰離子電池中使用的關鍵材料（例如鈷、鋰、鎳、石墨、錳）儲量是有限的，并且僅在全球少數(shù)國家和地區(qū)開采。此外，這些電池原材料通常在環(huán)境和人類健康法規(guī)不太嚴格的國家和地區(qū)開采。到2050年，石墨、鋰和鈷的需求預計將增加近500%，如果鋰離子電池的市場需求趨勢持續(xù)下去，專家預計鎳將在5～6年內(nèi)出現(xiàn)供應短缺情況。
此外，隨著電池儲能系統(tǒng)裝機容量的增加，廢舊鋰離子電池的數(shù)量也會增加。根據(jù)鋰離子電池具有10年工作壽命的假設，到2040年，美國僅用于電動汽車應用的鋰離子電池數(shù)量可能達到每年200萬塊。而由于發(fā)生早期故障（例如汽車碰撞和電池更換）以及電池儲能系統(tǒng)部署量超出早期預期而導致的退役，退役或報廢的鋰離子電池數(shù)將會增加得更多。
隨著美國第一代電動汽車電池逐漸報廢，全球對鋰電池關鍵材料的需求增加，美國行業(yè)利益相關者、監(jiān)管機構和政策制定者開始考慮推動和實現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)鋰離子電池管理決策的解決方案和行為，并確定鋰離子電池循環(huán)經(jīng)濟的障礙。鋰離子電池的循環(huán)經(jīng)濟原則試圖從“獲取-制造-消費-處置”的線性經(jīng)濟系統(tǒng)轉變?yōu)樵试S產(chǎn)品和材料的長壽命、高性能以及再利用/回收的循環(huán)系統(tǒng)。
這份調(diào)查報告還有以下一些發(fā)現(xiàn)：
鋰電池循環(huán)經(jīng)濟的驅動因素
新的市場機會、創(chuàng)造就業(yè)機會、供應鏈穩(wěn)定性，以及減少對環(huán)境的負面影響是推動美國聯(lián)邦、州和地方對鋰離子電池的再利用和回收進行投資的驅動因素。鋰離子電池的回收市場將包括電動汽車和電池儲能系統(tǒng)應用以及需要較少充放電循環(huán)的應用（例如無人機和叉車）。美國現(xiàn)有的有關電池業(yè)務（例如汽車拆解商、制造商、維修店、機械師、第三方回收公司和生命周期管理公司）可以擴展到包括鋰離子電池維修、回收、處理和運輸服務。
還可能會出現(xiàn)新的公司來提供再利用和回收的產(chǎn)品和服務，其中包括（1）電池的收集、運輸、拆卸；（2）用于識別電池化學成分的診斷和篩選測試；（3）維修、翻新、重新組裝、安裝、回收、逆向物流和轉售。此外，從鋰離子電池中回收關鍵材料（例如鋰、鈷、鎳、錳和石墨）可以減少美國對國外市場和進口的依賴，并促進國內(nèi)生產(chǎn)和制造行業(yè)的發(fā)展。鋰離子電池的二次使用可以減少可重復使用產(chǎn)品的處置，而基于回收的鋰離子電池資源可以從垃圾填埋場轉向采用具有價值的材料。此外，通過二次利用延長鋰離子電池的使用壽命，可以減少能源輸出以及生產(chǎn)新的鋰離子電池所需的原始材料的獲取、運輸和精煉成本，從而降低其在生命周期中的環(huán)境影響。
成本節(jié)約、利潤增加、競爭力增強是增加對電池產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新以及鋰離子電池再利用和回收的私有投資的驅動力。電池制造商和儲能系統(tǒng)所有者可以出售使用過的鋰離子電池以產(chǎn)生收入或捐贈鋰離子電池用于慈善用途并獲得稅收抵免。電池制造商可以通過重復使用從客戶保修退貨、電池廢料和其他退役鋰電池中回收的材料來降低制造成本。電池儲能系統(tǒng)所有者和第三方回收商也可以通過將回收材料出售到商品市場來產(chǎn)生收入。此外，從事再利用和回收等環(huán)境可持續(xù)商業(yè)實踐的企業(yè)可能會反過來提高消費者對電池回收市場的信心及其在市場上的整體競爭力。
鋰離子電池循環(huán)經(jīng)濟面臨的障礙
美國的鋰離子電池的再利用和回收市場剛剛起步，并且支持鋰離子電池再利用和回收的服務和基礎設施十分有限。此外，目前可用于鋰離子電池再利用和回收利用的基礎設施、流程和技術并沒有針對有效且經(jīng)濟高效的材料修復或回收進行優(yōu)化。因此，與更便宜、更容易獲得的電池處置方案相比，美國的再利用和回收方案不太容易實施并且成本更高。
此外，美國私人投資新的和擴展的鋰離子電池的循環(huán)經(jīng)濟市場機會的動機或激勵也很有限。對于再利用和回收的鋰離子電池的價值和市場，可供投資決策參考的公開信息和數(shù)據(jù)有限。美國州和地方電網(wǎng)互連、消防、建筑和電氣法規(guī)對鋰離子電池的適用性通常不明確，因此難以確定可行的二次使用。還有，證明再利用和翻新鋰離子電池的質(zhì)量、性能、安全性和技術可行性的公開信息和項目也很有限，這也可能影響消費者對鋰離子電池在電動汽車和電池儲能系統(tǒng)中再利用的信任和信心。此外，美國聯(lián)邦和各州固體廢物以及聯(lián)邦運輸法規(guī)則并沒有為鋰離子電池回收提供激勵，尤其是當處置的經(jīng)濟性和可及性更有利的時候。
鋰離子電池循環(huán)經(jīng)濟的推動者
美國需要制定激勵政策來推出鋰離子電池的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。美國政府資助的研究與開發(fā)(R&D)和分析可以通過提供有助于緩解市場不確定性的問題的答案，從而使私人投資能夠在新的和擴大的鋰離子電池市場機會的早期階段為鋰離子電池的再利用和回收。例如，車輛診斷和退化數(shù)據(jù)，以及在現(xiàn)場監(jiān)測電池的改進方法可以幫助預期壽命預測，可用于為供應預測提供信息并幫助確定可行的二次使用的應用。這些政策還可以強制或激勵鋰離子電池的再利用和回收，這對于鋰離子電池的可持續(xù)材料管理實踐是必需的，直到市場成熟并且再利用和回收的經(jīng)濟性比處置更具競爭力。例如，政府補貼、資助和獎勵可用于降低財務風險，并使私營企業(yè)的早期投資更加可行。制定的政策還可以強制重復使用或回收或禁止處置，還可以通過減少與處置相比的監(jiān)管負擔和法律責任來激勵重復使用和回收。（注：本報告中廣泛使用“政策”，不僅包括美國聯(lián)邦、各州和地方法規(guī)要求，還包括政府舉措和目標）。
美國聯(lián)邦、州和地方法律要求
在這一報告中，還分析了適用于鋰離子電池再利用、回收和處置的聯(lián)邦、州和地方法律要求，以及與違規(guī)相關的法律責任。對美國州和地方互連、消防、建筑和電氣法規(guī)的分析表明，這些法規(guī)通常很復雜，而且由于司法管轄區(qū)不同而有所不同，通常并沒有明確針對電池儲能系統(tǒng)。事實表明，這些法規(guī)如何應用于電池儲能系統(tǒng)的可變性和模糊性造成了不確定性，可能會影響鋰離子電池在并網(wǎng)和離網(wǎng)應用中的重用。這份報告還根據(jù)1976年發(fā)布的資源保護和回收法案(RCRA)分析了美國聯(lián)邦固體廢物要求，這些要求可能適用于在回收或處置之前積累或儲存的大型鋰離子電池以及正在回收或處置的鋰離子電池。報告中發(fā)現(xiàn)，大型鋰離子電池通常被視為美國資源保護和回收法案(RCRA)危險固體廢物或通用危險廢物，需要遵守嚴格的生成、處理、儲存、處理、回收和處置要求，這些要求會對不合規(guī)行為進行民事和刑事處罰。此外，用于資源回收的鋰離子電池通常以與處置鋰離子電池相同的方式進行監(jiān)管，這不會為回收鋰離子電池提供監(jiān)管激勵。此外，證據(jù)表明，對于鋰離子電池某些再利用和回收過程（例如，陰極再鋰化）是否會觸發(fā)資源保護和回收法案(RCRA)的監(jiān)管，還存在混淆和管轄權差異。
鋰離子電池材料管理政策
這份報告概述了美國明確解決大型鋰離子電池的再利用/回收和處置的政策和舉措。并發(fā)現(xiàn)沒有美國聯(lián)邦政策解決電動汽車和電池儲能系統(tǒng)采用的鋰離子電池的重用或報廢管理選項。報告發(fā)現(xiàn)，北卡羅來納州和加利福尼亞州是美國發(fā)布了一些積極政策的州，其政策直接解決了電池儲能系統(tǒng)中使用的鋰離子電池的重用或報廢管理問題。例如，北卡羅來納州的法律要求州機構研究并推薦有關儲能系統(tǒng)電池的再利用、回收和處置的政策。同樣，加利福尼亞州的法律要求加利福尼亞州環(huán)境保護局進行研究，并提出政策建議，以實現(xiàn)100%再利用和回收電動汽車鋰電池的目標。夏威夷州也提出了一項法案，如果該法案獲得通過，將需要進行全面的研究，以確定處理和回收清潔能源材料（包括電池）的最佳實踐。除了發(fā)布法規(guī)之外，加利福尼亞州還制定了一項由州主導的計劃，以研究電動汽車和電池儲能系統(tǒng)的鋰離子電池退役和報廢管理選項。這些最近的政策可能預示著一種日益增長的趨勢，即優(yōu)先考慮用于電動汽車和固定電池儲能應用的鋰離子電池提前退役和報廢電池的可持續(xù)材料管理實踐。
這份報告的結果還基于法律和文獻研究。此外，包含了美國國家能源部可再生能源實驗室(NREL)的行業(yè)專家與各種電動汽車和固定電池儲能系統(tǒng)專家（包括學術和研究組織、行業(yè)協(xié)會、鋰離子電池制造商、鋰離子電池再利用/維修/回收公司、顧問以及美國聯(lián)邦和州監(jiān)管機構以及政策制定者通過電話會議和電子郵件進行的交流。每次提出的問題都是專門針對行業(yè)利益相關者的專業(yè)領域量身定制的。雖然這份報告針對的是固定式儲能系統(tǒng)和電動汽車采用的鋰離子電池，但關于鋰離子電池再利用和報廢材料管理的大部分信息和經(jīng)驗都源自美國對廢舊電動汽車鋰離子電池的加強管理。此外，本報告僅限于美國鋰離子電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)管、政策和市場分析。
該報告旨在為決策者提供信息，包括參與政策設計的決策者；該報告并不認可任何特定的政策機制，也沒有評估所有監(jiān)管要求和政策可能對美國電池儲能系統(tǒng)市場或相關市場產(chǎn)生的影響。
作者：Taylor L. Curtis, Ligia Smith, Heather Buchanan, and Garvin Heath
（未經(jīng)授權，嚴禁轉載）
