中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：從私家車(chē)到出租車(chē)，從SUV到貨車(chē)——伴隨著各國(guó)政府和汽車(chē)制造商們邁向交通轉(zhuǎn)型的步伐越來(lái)越快，電動(dòng)汽車(chē)正在逐漸成為常態(tài)。
首先，這當(dāng)然是好的發(fā)展，能夠有效改善空氣質(zhì)量，降低排放。但是這樣的話(huà)，我們就必須要說(shuō)一說(shuō)鋰離子電池了。電動(dòng)汽車(chē)所使用的鋰離子電池可以持續(xù)10年左右，然后容量減少，就需要更換。
而報(bào)廢的電池如何處理，也是目前行業(yè)內(nèi)的大課題之一。畢竟，直接把廢棄電池放入垃圾填埋場(chǎng)會(huì)有怎樣駭人聽(tīng)聞的環(huán)境后果，已經(jīng)無(wú)需多言。
據(jù)華威制造集團(tuán)（WMG）的首席工程師安瓦爾·薩塔爾（Anwar Sattar）講述：“從技術(shù)上講，90%以上的電池可以被回收。但由于回收涉及到回收材料的再利用，這正在成為一種商業(yè)活動(dòng)，那么企業(yè)就會(huì)選擇只回收那些能給他們帶來(lái)積極經(jīng)濟(jì)回報(bào)的部分?！?
歐盟發(fā)布的電池指令明確表示，至少有50%的電池必須整體回收。幸運(yùn)的是，這對(duì)電池組來(lái)說(shuō)并不困難，因?yàn)橛糜谥圃祀姵氐木€(xiàn)路和塑料可以很容易地被剝離。
難題是，回收的是實(shí)際的電池單元和它們所包含的貴金屬，特別是這些電池單元可能會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。“電解液易燃、易爆且有劇毒，”薩塔爾說(shuō)，“它對(duì)水非常敏感，與水接觸時(shí)形成氫氟酸（具有強(qiáng)腐蝕性）。這些危險(xiǎn)必須在回收過(guò)程中得到處理，然后才可以回收電池的其他部件?！?
行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家和相關(guān)企業(yè)都在積極開(kāi)發(fā)解決方案。讓我們看一看，目前的回收電池領(lǐng)域，進(jìn)展如何。
第二次生命：將其作為家庭、工業(yè)和能源發(fā)電的動(dòng)力儲(chǔ)存器
二手電動(dòng)汽車(chē)電池可以在完整的狀態(tài)下作為家庭和工業(yè)的電力存儲(chǔ)，繼續(xù)發(fā)揮功效。例如，在2021年4月，瑞典汽車(chē)制造商沃爾沃重申其承諾，到2040年成為一個(gè)“循環(huán)型企業(yè)”，創(chuàng)造閉環(huán)，將回收其汽車(chē)中的所有材料。
為了達(dá)成這一目標(biāo)，沃爾沃宣布啟動(dòng)項(xiàng)目，挖掘高壓電池的第二次生命應(yīng)用潛力。其中一項(xiàng)內(nèi)容是與BatteryLoop公司合作，將沃爾沃電動(dòng)汽車(chē)的電池用于太陽(yáng)能儲(chǔ)存系統(tǒng)。該系統(tǒng)為哥德堡部分的電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)的充電點(diǎn)提供動(dòng)力。
在另一個(gè)項(xiàng)目中，沃爾沃、清潔技術(shù)公司Comsys和能源公司Fortum正在進(jìn)行一項(xiàng)試點(diǎn)合作，沃爾沃插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的電池組被用作固定的儲(chǔ)能裝置，幫助向電力系統(tǒng)提供一種“快速平衡”服務(wù)，提高瑞典一個(gè)水電設(shè)施的供應(yīng)靈活性。
沃爾沃說(shuō)，這些項(xiàng)目研究了電池在第二次使用時(shí)的老化情況。與車(chē)內(nèi)使用相比，第二次使用時(shí)的激烈循環(huán)明顯減少。它們有效幫助該公司了解了電池在汽車(chē)中使用后的商業(yè)價(jià)值，并確定潛在的未來(lái)收入來(lái)源。
沃爾沃的可持續(xù)發(fā)展負(fù)責(zé)人安德斯·卡爾伯格（Anders Karrberg）在采訪(fǎng)中說(shuō)道：“我們想知道電池在這些應(yīng)用中會(huì)持續(xù)多久，從而得知是否有利潤(rùn)或可持續(xù)性方面的益處。”
不過(guò)目前看來(lái)，鑒于項(xiàng)目仍在初期階段，沃爾沃并不覺(jué)得二次利用是回收電池最優(yōu)的選擇，還需要更多時(shí)間。
卡爾伯格解釋說(shuō)：“制造電池會(huì)產(chǎn)生大約6-8噸的二氧化碳，而且還需要大量的原生貴金屬。因此，從可持續(xù)性的角度來(lái)看，電池是有價(jià)值的。但能持續(xù)多久，我們真的不知道。延長(zhǎng)其使用壽命可以提高價(jià)值，但我們?nèi)孕韪钊胙芯?。?shí)際上，或許立即進(jìn)行回收也可能更好。目前沒(méi)法兒下定論。”
沃爾沃、Fortum和Comsys在瑞典Landafors水電站安裝的創(chuàng)新電池解決方案▼
除了沃爾沃，日產(chǎn)汽車(chē)已經(jīng)將來(lái)自聆風(fēng)的二次電池用于工業(yè)和家庭設(shè)施的靜態(tài)儲(chǔ)能，并提供了現(xiàn)成的家庭或商業(yè)儲(chǔ)能裝置，稱(chēng)為xStorage。作為特斯拉Powerwall的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，日產(chǎn)的不同之處在于，你可以選擇用新電池或二手電池。
本田也宣布了其二手混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)電池的計(jì)劃。本田的歐洲分部將與法國(guó)新生代金屬公司（SNAM）合作，收集和回收電池，用于二次使用或提取有價(jià)值的元素。
寶馬在2020年10月宣布，它將與能源公司Off Grid Energy合作，為報(bào)廢的寶馬和MINI電動(dòng)和混合動(dòng)力車(chē)型的電池創(chuàng)造可持續(xù)的二次利用解決方案。
寶馬將為該公司提供電池模塊，用于制造移動(dòng)電源。第一個(gè)原型現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行，由MINI電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)車(chē)上的鋰離子模塊驅(qū)動(dòng)。它有40千瓦時(shí)的容量，提供7.2千瓦的快速充電，在2020年底和2021年初的寶馬和MINI的英國(guó)活動(dòng)中使用。
寶馬和Off Grid Energy表示，隨著時(shí)間的推移，更多的模塊可以使用，系統(tǒng)的容量將達(dá)到180kWh，能夠以高達(dá)50kW的速率提供多次充電。這兩家公司聲稱(chēng)，當(dāng)這些單元被用來(lái)取代傳統(tǒng)的臨時(shí)發(fā)電方式時(shí)，電池模塊能夠?qū)崿F(xiàn)的二氧化碳減排，將至少是其最初在汽車(chē)中使用時(shí)的2倍。
2020年10月，雷諾通過(guò)其SmartHubs項(xiàng)目宣布參與電池回收。該公司聲稱(chēng)，西薩塞克斯郡的能源系統(tǒng)由1千個(gè)二手電動(dòng)汽車(chē)電池組成，將為社會(huì)住房、交通、基礎(chǔ)設(shè)施、私人住宅和當(dāng)?shù)仄髽I(yè)提供更清潔、更低成本的能源。
雷諾說(shuō)，該系統(tǒng)有助于平衡電力網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需要進(jìn)行充/放電，其儲(chǔ)存的能量足以為1700個(gè)家庭提供一天的電力。雷諾在法國(guó)杜埃的George Besse工廠(chǎng)也安裝了一個(gè)類(lèi)似的、更強(qiáng)大的系統(tǒng)。
雷諾的SmartHubs項(xiàng)目▼
回收舊電池中的材料
電動(dòng)汽車(chē)的電池對(duì)電量有極高要求，這需要鋰離子電池中大量的鈷。但是建筑中的儲(chǔ)能裝置不需要像它們這么小和輕巧，所以人們普遍認(rèn)為將鋰和鈷的貴金屬回收也可以用于其他交通應(yīng)用。
鈷的生產(chǎn)對(duì)于電池的可持續(xù)性和電動(dòng)汽車(chē)的未來(lái)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。大部分鈷是在剛果民主共和國(guó)開(kāi)采的，然而在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，有媒體披露了嚴(yán)重的生態(tài)、道德和人權(quán)問(wèn)題，因此隨著電池需求的增加，減少對(duì)鈷的依賴(lài)是最大的挑戰(zhàn)之一。
法拉第研究所研究員加文·哈珀（Gavin Harper）博士指出：“如果我們面臨著圍繞鈷的限制，一些人認(rèn)為我們應(yīng)該把這種寶貴的資源集中在要求更高的使用上，如電動(dòng)汽車(chē)。將回收的電動(dòng)汽車(chē)電池進(jìn)行集中處理，把它們變成新的電動(dòng)汽車(chē)電池，而不是以舊的狀態(tài)用于要求不高的應(yīng)用，如電力存儲(chǔ)。這可能更有經(jīng)濟(jì)意義?！?
哈珀博士正在參與伯明翰能源研究所鋰離子電池回收和再利用項(xiàng)目。
德國(guó)汽車(chē)制造商梅賽德斯-奔馳也同意這一觀(guān)點(diǎn)。梅賽德斯在2017年4月推出了一個(gè)使用其電動(dòng)汽車(chē)系列電池的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)，但該產(chǎn)品僅在一年后就被廢除。梅賽德斯聲稱(chēng)，家里沒(méi)有必要有汽車(chē)電池：它們不會(huì)移動(dòng)，也不會(huì)冷凍，這是沒(méi)有必要的過(guò)度設(shè)計(jì)。
然而，日產(chǎn)堅(jiān)持認(rèn)為，電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)是可以轉(zhuǎn)移到家庭能源當(dāng)中的。一位發(fā)言人表示：“日產(chǎn)汽車(chē)致力于能源服務(wù)市場(chǎng)，在以商業(yè)化方式將新的和二次使用的電動(dòng)汽車(chē)電池用于能源儲(chǔ)存方面，日產(chǎn)具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)?！?
另一個(gè)重要的問(wèn)題是回收的過(guò)程。位于比利時(shí)的優(yōu)美科公司是一家已經(jīng)在提供鋰離子電池回收的企業(yè)。它采用熱法和濕法冶金相結(jié)合的方式回收有價(jià)值的金屬，每年在其試點(diǎn)工廠(chǎng)回收約3.5萬(wàn)個(gè)電動(dòng)汽車(chē)電池。
據(jù)該公司的一位發(fā)言人稱(chēng)，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)增長(zhǎng)，優(yōu)美科仍舊可以輕松應(yīng)對(duì)，擴(kuò)大其回收活動(dòng)。而金屬是可以無(wú)限回收的，因此它們可以從舊電池中回收后繼續(xù)用于生產(chǎn)新電池。
2020年11月，芬蘭公司Fortum宣布開(kāi)發(fā)出了“一種新的和有效的方法”來(lái)回收可充電電池中的鋰。在開(kāi)發(fā)之前，該公司已經(jīng)聲稱(chēng)實(shí)現(xiàn)了80%以上的鋰離子電池材料的回收率，這要?dú)w功于鈷、鎳和錳的低二氧化碳水冶煉回收工藝。
2022年1月，法國(guó)廢棄物管理公司威立雅宣布在英國(guó)建立自己的第一家電池回收廠(chǎng)，位于西米德蘭的明沃斯。目標(biāo)是到2024年有能力處理全國(guó)20%的報(bào)廢電動(dòng)汽車(chē)電池。威立雅將廢舊電池回收過(guò)程描述為“城市采礦”，稱(chēng)與提取新鮮原料和制造全新電池相比，它可以減少高達(dá)50%的水消耗和溫室氣體排放。
特斯拉的電池回收計(jì)劃像沃爾沃一樣目標(biāo)閉環(huán)，希望回收的材料能夠抵消掉開(kāi)采新金屬的必要性。該公司的前首席技術(shù)官JB· 施特勞貝爾（JB Straubel）成立創(chuàng)新公司，正在研究如何改進(jìn)電池回收過(guò)程，以獲得更多的活性材料，并重復(fù)利用回收材料。
新技術(shù)與改良技術(shù)
未來(lái)的一個(gè)更理想的希望是鈉離子電池，它的運(yùn)作方式與鋰離子電池基本相同，而且同樣可以回收。鈉比鋰更便宜、更豐富，因此，如果鈉離子電池能夠達(dá)到與鋰離子電池相同的性能水平，這毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)成為電池制造商的優(yōu)先選擇。
固態(tài)電池是另一種可能的未來(lái)電池技術(shù)，因?yàn)樗鼈兊目扇夹愿?，甚至可能比目前的鋰離子電池更有效率。日產(chǎn)、Stellantis、豐田、奔馳、福特、大眾和現(xiàn)代都在研究固態(tài)電池。那么固態(tài)電池的可回收性如何？
根據(jù)伯明翰儲(chǔ)能中心的材料化學(xué)教授和聯(lián)合主任彼得·斯萊特（Peter Slater）的說(shuō)法，固態(tài)電池的可回收性會(huì)在分離組件方面帶來(lái)不同的挑戰(zhàn)。特別是，它很可能需要化學(xué)分離。
沃爾沃的牽引電池開(kāi)發(fā)主管烏爾里克·佩爾松（Ulrik Persson）認(rèn)為，可行的固態(tài)電池應(yīng)該在2025年和2030年之間的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，不過(guò)可能先出現(xiàn)在更高端、更昂貴的電動(dòng)汽車(chē)上。電池中的電解質(zhì)溶劑是有害物質(zhì)，所以如果我們能夠擺脫使用這些溶劑，將使制造過(guò)程更加容易。
歸根結(jié)底，不管涉及到哪一種電池技術(shù)，它們所包含的金屬都是非常有價(jià)值的，不能浪費(fèi)。目前的行業(yè)現(xiàn)狀和這些研究進(jìn)展也告訴了我們，對(duì)于“如何處理廢舊電動(dòng)汽車(chē)電池”這個(gè)問(wèn)題，在未來(lái)5-10年一定會(huì)有更多不同的答案，更高效、更有說(shuō)服力的答案。
