全球求解動力電池回收利用難題
日期：2024-10-16 08:42:34 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：360在電動汽車快速發(fā)展的同時，大量動力電池開始不斷退役。這些電池如何回收利用以減少對環(huán)境的污染，成為各國正在面對的緊迫問題。同時，在生產(chǎn)動力電池所需金屬等原材料日益緊缺的當下，不少大型汽車廠商和初創(chuàng)企業(yè)也在抓緊布局，希望動力電池回收利用能夠成為應(yīng)對供應(yīng)短缺的有效途徑，各方均寄望相關(guān)產(chǎn)業(yè)能夠加速發(fā)展。
動力電池產(chǎn)能迅速擴大
隨著電動汽車銷售的快速增長，以及汽車生產(chǎn)商面臨由燃油車向電動汽車轉(zhuǎn)變的壓力不斷加大，全球不少國家和地區(qū)均在加快動力電池產(chǎn)能的布局。
目前，美國正計劃在2030年之前實現(xiàn)大部分美國制造的汽車轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱悠嚕?040年完全淘汰燃油車。歐洲環(huán)保團體運輸和環(huán)境組織的一份報告稱，如果歐盟引入更加嚴格的溫室氣體排放監(jiān)管政策并為充電樁建設(shè)提供足夠支持，在2035年之前歐洲的新車銷售將全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱悠嚒?/p>
根據(jù)市場研究公司Markets and Markets的數(shù)據(jù)，鋰電池的需求在過去五年迅速增長，2025年相關(guān)市場規(guī)模預(yù)計將從2020年的442億美元增長至944億美元，電動汽車發(fā)展將是主要的驅(qū)動力。
歐洲各國政府目前正在加大力度支持動力電池項目的發(fā)展，以確保未來仍然可以保持在汽車制造領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。據(jù)法新社報道，根據(jù)運輸和環(huán)境組織的數(shù)據(jù)，歐洲目前正計劃新建38座超級電池工廠，年產(chǎn)能預(yù)計總共將達到1000千兆瓦時，投資額將達到400億歐元(約合480億美元)，2029年至2030年將能實現(xiàn)計劃產(chǎn)能。
不少大型汽車制造商也在不斷加大對動力電池的投資。據(jù)法新社報道，德國大眾汽車近期已經(jīng)向瑞典初創(chuàng)企業(yè)Northvolt公司投資23億歐元，并計劃新建另外五座動力電池工廠。新汽車巨頭斯特蘭蒂斯公司目前正在建造兩座動力電池工廠。美國電動汽車廠商特斯拉也計劃在柏林新建動力電池超級工廠，預(yù)計2030年之前的產(chǎn)能將會達到250千兆瓦時。
原材料供應(yīng)或?qū)⒍倘?/p>
動力電池工廠的大量建設(shè)將對金屬等原材料的供應(yīng)提出更高要求，汽車生產(chǎn)商必須設(shè)法保障生產(chǎn)電池所必需的原材料的供應(yīng)。據(jù)了解，動力電池占據(jù)著電動汽車大部分成本，而鋰、鎳、鈷等主要金屬又占據(jù)著動力電池大部分成本。歐盟委員會預(yù)計，到2030年，對鋰的需求將增長18%，對鈷的需求則將增長五倍。
考慮到需求的大幅增長，有一些國際機構(gòu)已經(jīng)在預(yù)警相關(guān)礦物原材料未來將面臨短缺。國際能源署日前表示，各國政府需要確保清潔能源技術(shù)所需的關(guān)鍵礦物原材料的供應(yīng)，否則可能面臨供應(yīng)瓶頸，損害電動汽車、風力發(fā)電等項目的發(fā)展。國際能源署的報告稱，從鋰、鎳、鈷、錳、石墨等生產(chǎn)電池所需的原材料到生產(chǎn)電動汽車發(fā)動機和風力渦輪機的稀土元素，清潔能源需要眾多種類的原材料，而每一種礦物原材料所面臨的問題都不相同。國際能源署稱，總的來說，能源領(lǐng)域?qū)τ陉P(guān)鍵礦物原材料的需求在2040年之前將增長6倍，目前全球不斷增強的氣候變化應(yīng)對行動與關(guān)鍵礦物原材料的供應(yīng)正越來越不成比例。
國際能源署的報告建議，各國政策制定者應(yīng)采取行動確保關(guān)鍵礦物原材料的穩(wěn)定供應(yīng)，并制定長期的減排目標。該機構(gòu)還建議各國政府促進新技術(shù)的發(fā)展，并更多投資回收領(lǐng)域以緩解主要的供應(yīng)壓力。
美國白宮近日明確表示，必須與盟友一起確保生產(chǎn)電動汽車所需的金屬等原材料的供應(yīng)，在國內(nèi)進行處理時也需要考慮到環(huán)保等因素。據(jù)路透社報道，相關(guān)舉措包括通過美國國際開發(fā)金融公司擴大投資電動汽車金屬項目，以及采取新措施來支持從電池回收中獲取供應(yīng)。拜登政府還將成立工作組來確定動力電池中所使用的礦物質(zhì)可以在哪里被生產(chǎn)和處理。美國能源部已經(jīng)獲準通過“先進技術(shù)車輛生產(chǎn)貸款項目”投資170億美元來支持相關(guān)的項目，將聚焦電池制造商融資、關(guān)鍵礦物質(zhì)回收和處理等領(lǐng)域。報道稱，確保銅、鋰等動力電池原材料的供應(yīng)是拜登龐大電動汽車發(fā)展計劃目前遇到的主要障礙之一，目前美國國內(nèi)的采礦項目正面臨著廣泛的監(jiān)管障礙和環(huán)保方面的阻力。
歐盟委員會副主席馬羅什·謝夫喬維奇3月份表示，在動力電池生產(chǎn)方面，歐洲應(yīng)當努力實現(xiàn)戰(zhàn)略獨立性，希望歐洲可以在2025年以前實現(xiàn)自給自足。據(jù)法新社報道，目前歐洲正在研發(fā)的新一代動力電池技術(shù)，希望降低對鋰離子電池技術(shù)的依賴，歐盟委員會今年1月已投資29億歐元支持相關(guān)研發(fā)。歐洲還希望建設(shè)更加環(huán)保的電池工廠，歐盟官員目前正在制定相關(guān)標準，以規(guī)范電池原材料的提取以及廢舊電池如何回收等。
不過，惠譽咨詢公司的分析師奧利弗·蒙蒂克認為，歐洲或許要到2040年才能建立起一個“涵蓋大部分電池原材料在歐洲提取、精煉、處理、生產(chǎn)的完整的閉環(huán)供應(yīng)鏈”。蒙蒂克表示，盡管德國和捷克擁有可持續(xù)的鋰金屬儲量，但是歐盟仍然應(yīng)當從可靠的合作伙伴那里獲取供應(yīng)，以確保供應(yīng)安全。
電池回收需加速發(fā)展
動力電池被認為是決定電動汽車行駛里程和性能表現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一，但隨著使用年限的增加，其性能將出現(xiàn)明顯的下滑，所需充電時間將延長且行駛里程會縮短。有業(yè)內(nèi)人士表示，目前動力電池的推薦使用年限一般是5至10年。隨著大量電動汽車已經(jīng)投入使用，不久的將來需要更換的動力電池數(shù)量將會迅速飆升，環(huán)境保護和資源再利用的需求將快速增長。
有專家表示，對于一些還能夠使用的動力電池，可以用于其他要求得以降低的場景，比如用于能量儲存系統(tǒng)(ESS)。對于不能夠繼續(xù)使用的動力電池，則可以考慮進行回收，再利用其中的金屬元素等資源。目前，開采和加工生產(chǎn)電動汽車所需的鋰、鈷和鎳等金屬往往需要跨越數(shù)個大洲，運輸距離經(jīng)常超過2000公里。因此，回收和利用廢舊電池中的原材料是一種更加高效和可持續(xù)的方式，能夠有效減輕發(fā)掘新礦、開采和加工處理等領(lǐng)域的負擔。
汽車和電池制造商以及一些初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)在探索各種處理廢舊動力電池的方法，一些新的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式正在形成。
據(jù)美國CNBC報道，特斯拉前首席技術(shù)官(CTO)施特勞貝爾在2017年創(chuàng)立了Redwood Materials公司，該公司聚焦于處理電子垃圾，其業(yè)務(wù)包括回收利用廢舊電池，然后向汽車制造商和電池生產(chǎn)商提供從中提取的原材料。該公司位于美國內(nèi)華達州的首個回收處理工廠已經(jīng)開始運轉(zhuǎn)，能夠回收利用廢舊電池中95%的鎳、鈷、鋁和石墨，以及超過80%的鋰。施特勞貝爾表示，面對動力電池需求的快速增長，目前的原材料供應(yīng)將難以滿足需求，必須加快“食物鏈頂端領(lǐng)域”的投資，比如原材料的開發(fā)和回收利用等領(lǐng)域，而回收利用是一種非常高效的途徑。在盈利問題上，施特勞貝爾表示，公司目前仍然處于發(fā)展的初期，投資設(shè)備和技術(shù)仍然需要消耗大量的資本，但從長期來看，隨著技術(shù)和規(guī)模的不斷改善，公司的業(yè)務(wù)將會實現(xiàn)非?？捎^的利潤。
據(jù)媒體報道，LG能源解決方案公司和通用汽車的動力電池合資企業(yè)Ultium Cells將與電池回收公司Li-Cycle合作，從今年開始回收電池。Li-Cycle表示，其回收利用技術(shù)可實現(xiàn)鋰離子電池中所有材料80%至100%的回收。
據(jù)韓聯(lián)社報道，韓國汽車制造商起亞汽車及其電池供應(yīng)商SK Innovation將合作發(fā)展動力電池回收利用項目。據(jù)悉，SK Innovation為起亞汽車的EV6等電動車型提供鋰離子電池。早在2020年3月，這兩家公司就已經(jīng)開始合作利用廢舊動力電池，并表示將會通過能量儲存系統(tǒng)來合作處理和再利用廢舊動力電池，或者回收廢舊動力電池中的金屬，這將有助于降低生產(chǎn)成本。SK Innovation還表示，除了潛在的經(jīng)濟效益，回收廢舊動力電池還可以減少廢舊電池被掩埋的數(shù)量，從而降低對土壤和地下水的污染。
動力電池中原材料回收相關(guān)市場預(yù)計將在未來數(shù)年迎來快速增長。CNBC的報道稱，有數(shù)據(jù)顯示，全球鋰回收市場將由2019年的15億美元上漲至2030年的181億美元。
有專家表示，動力電池回收利用產(chǎn)業(yè)要想加速發(fā)展，還需要電動汽車產(chǎn)業(yè)和政府進行更加緊密的合作，以幫助收集各種不同型號和性能的電池，加快推進相關(guān)科研項目，制定出相關(guān)標準，簡化廢舊電池回收和利用程序，早日逆轉(zhuǎn)目前廢舊電池回收利用率較低的局面。
一些國家的政府也在通過各種形式支持相關(guān)的創(chuàng)新活動。據(jù)韓聯(lián)社報道，韓國政府目前正在通過“監(jiān)管沙盒”的方式，部分放松對于廢舊電池的監(jiān)管，以允許汽車制造商和電池生產(chǎn)商利用這些電池來進行產(chǎn)品、服務(wù)、營銷和商業(yè)模式等的創(chuàng)新。韓國貿(mào)易、工業(yè)和能源部計劃在2024年之前投資13億韓元(約合150萬美元)來進行舊電池利用方式的實驗，比如利用于可再生能源項目中。
韓國汽車技術(shù)協(xié)會研究員金世燁表示，隨著電動汽車的加快普及，從2026年開始，韓國將出現(xiàn)大量動力電池退役的局面，到2030年，大約有10萬輛電動汽車的電池需要更換。金世燁說，電池回收利用產(chǎn)業(yè)要想加速發(fā)展，還需要加快廢舊電池收集等標準的建立，加快相關(guān)處理技術(shù)的研發(fā)，并細化對于電池質(zhì)量和性能的要求。