中國儲能網(wǎng)訊：從私家車到出租車，從SUV到貨車——伴隨著各國政府和汽車制造商們邁向交通轉(zhuǎn)型的步伐越來越快，電動汽車正在逐漸成為常態(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，我們就必須要說一說鋰離子電池了。電動汽車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會有怎樣駭人聽聞的環(huán)境后果，已經(jīng)無需多言。
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，那么企業(yè)就會選擇只回收那些能給他們帶來積極經(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，這對電池組來說并不困難，因?yàn)橛糜谥圃祀姵氐木€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帶來危險(xiǎn)。“電解液易燃、易爆且有劇毒，”薩塔爾說，“它對水非常敏感，與水接觸時形成氫氟酸（具有強(qiáng)腐蝕性）。這些危險(xiǎn)必須在回收過程中得到處理，然后才可以回收電池的其他部件。”
行業(yè)內(nèi)專家和相關(guān)企業(yè)都在積極開發(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)電的動力儲存器
二手電動汽車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，繼續(xù)發(fā)揮功效。例如，在2021年4月，瑞典汽車制造商沃爾沃重申其承諾，到2040年成為一個“循環(huán)型企業(yè)”，創(chuàng)造閉環(huán)，將回收其汽車中的所有材料。
為了達(dá)成這一目標(biāo)，沃爾沃宣布啟動項(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，將沃爾沃電動汽車的電池用于太陽能儲存系統(tǒng)。該系統(tǒng)為哥德堡部分的電動汽車和電動自行車的充電點(diǎn)提供動力。
在另一個項(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力汽車的電池組被用作固定的儲能裝置，幫助向電力系統(tǒng)提供一種“快速平衡”服務(wù)，提高瑞典一個水電設(shè)施的供應(yīng)靈活性。
沃爾沃說，這些項(xiàng)目研究了電池在第二次使用時的老化情況。與車內(nèi)使用相比，第二次使用時的激烈循環(huán)明顯減少。它們有效幫助該公司了解了電池在汽車中使用后的商業(yè)價(jià)值，并確定潛在的未來收入來源。
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）在采訪中說道：“我們想知道電池在這些應(yīng)用中會持續(xù)多久，從而得知是否有利潤或可持續(xù)性方面的益處?！?
不過目前看來，鑒于項(xiàng)目仍在初期階段，沃爾沃并不覺得二次利用是回收電池最優(yōu)的選擇，還需要更多時間。
卡爾伯格解釋說：“制造電池會產(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)汽車已經(jīng)將來自聆風(fēng)的二次電池用于工業(yè)和家庭設(shè)施的靜態(tài)儲能，并提供了現(xiàn)成的家庭或商業(yè)儲能裝置，稱為xStorage。作為特斯拉Powerwall的競爭對手，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力和電動汽車電池的計(jì)劃。本田的歐洲分部將與法國新生代金屬公司（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電動和混合動力車型的電池創(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，用于制造移動電源。第一個原型現(xiàn)在已經(jīng)開始運(yùn)行，由MINI電動汽車開發(fā)車上的鋰離子模塊驅(qū)動。它有40千瓦時的容量，提供7.2千瓦的快速充電，在2020年底和2021年初的寶馬和MINI的英國活動中使用。
寶馬和Off Grid Energy表示，隨著時間的推移，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，當(dāng)這些單元被用來取代傳統(tǒng)的臨時發(fā)電方式時，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中使用時的2倍。
2020年10月，雷諾通過其SmartHubs項(xiàng)目宣布參與電池回收。該公司聲稱，西薩塞克斯郡的能源系統(tǒng)由1千個二手電動汽車電池組成，將為社會住房、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，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，其儲存的能量足以為1700個家庭提供一天的電力。雷諾在法國杜埃的George Besse工廠也安裝了一個類似的、更強(qiáng)大的系統(tǒng)。
雷諾的SmartHubs項(xiàng)目▼
回收舊電池中的材料
電動汽車的電池對電量有極高要求，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)對于電池的可持續(xù)性和電動汽車的未來是一個關(guān)鍵問題。大部分鈷是在剛果民主共和國開采的，然而在這個過程當(dāng)中，有媒體披露了嚴(yán)重的生態(tài)、道德和人權(quán)問題，因此隨著電池需求的增加，減少對鈷的依賴是最大的挑戰(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，如電動汽車。將回收的電動汽車電池進(jìn)行集中處理，把它們變成新的電動汽車電池，而不是以舊的狀態(tài)用于要求不高的應(yīng)用，如電力存儲。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。
德國汽車制造商梅賽德斯-奔馳也同意這一觀點(diǎn)。梅賽德斯在2017年4月推出了一個使用其電動汽車系列電池的家庭儲能系統(tǒng)，但該產(chǎn)品僅在一年后就被廢除。梅賽德斯聲稱，家里沒有必要有汽車電池：它們不會移動，也不會冷凍，這是沒有必要的過度設(shè)計(jì)。
然而，日產(chǎn)堅(jiān)持認(rèn)為，電動汽車電池技術(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)汽車致力于能源服務(wù)市場，在以商業(yè)化方式將新的和二次使用的電動汽車電池用于能源儲存方面，日產(chǎn)具有極強(qiáng)的優(yōu)勢。”
另一個重要的問題是回收的過程。位于比利時的優(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)工廠回收約3.5萬個電動汽車電池。
據(jù)該公司的一位發(fā)言人稱，預(yù)計(jì)到2025年市場增長，優(yōu)美科仍舊可以輕松應(yīng)對，擴(kuò)大其回收活動。而金屬是可以無限回收的，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宣布開發(fā)出了“一種新的和有效的方法”來回收可充電電池中的鋰。在開發(fā)之前，該公司已經(jīng)聲稱實(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，法國廢棄物管理公司威立雅宣布在英國建立自己的第一家電池回收廠，位于西米德蘭的明沃斯。目標(biāo)是到2024年有能力處理全國20%的報(bào)廢電動汽車電池。威立雅將廢舊電池回收過程描述為“城市采礦”，稱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)
未來的一個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，這毫無疑問會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）的說法，固態(tài)電池的可回收性會在分離組件方面帶來不同的挑戰(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年之間的某個時間點(diǎn)出現(xiàn)在市場上，不過可能先出現(xiàn)在更高端、更昂貴的電動汽車上。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，對于“如何處理廢舊電動汽車電池”這個問題，在未來5-10年一定會有更多不同的答案，更高效、更有說服力的答案。
