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廢舊電池應何去何從,全球共探回收之路

全球汽車行業的電動化浪潮席卷主流車企,但也帶來一個不容忽視的問題:大量動力電池報廢后該如何處理?不少跨國車企都在嘗試解決這個問題,例如大眾集團。大眾集團近日表示,計劃在其德國薩爾茨吉特工廠啟動電池回收試點項目,自2020年起,該廠每年將回收約1200噸廢舊車用鋰電池。

 

大眾劍指97%回收率

      據悉,薩爾茨吉特工廠距離大眾集團全球總部所在地沃爾夫斯堡大約50公里。大眾集團將對回收的廢舊電池進行分析及分類,還有一定使用壽命的廢舊電池將會被二次利用,例如用于移動式電動汽車充電站,類似智能手機所使用的移動電源。至于已經耗盡壽命的廢舊電池,將被粉碎并磨成細粉,從中提取并分離出鋰、鈷、錳、鎳等貴金屬和稀有金屬原材料,再用于生產新電池。

      根據大眾集團的預估,目前電池組的原材料回收利用率為53%,而上述試點項目可將其提升到72%。大眾集團相信,未來10年內,該集團能將電池組原材料的回收利用率提升到97%

    10年來,我們一直在研究如何回收電池原材料,尤其是鈷、鋰、錳和鎳等。我們已經擁有可持續的電池專業技術,并正在進一步發展。”大眾集團技術規劃主管托馬斯·蒂耶說。

      廢舊電池的回收對于大眾集團來說非常重要。大眾集團正在向電動化大舉轉型,前不久剛剛宣布到2028年推出約70款全新電動車型,屆時基于集團電動化平臺生產的電動汽車將達2200萬輛。奧迪e-tron、保時捷Taycan等電動車型今年將相繼投產。根據大眾集團此前的預估,到2025年其對電池的年需求量將達150GWh。這樣一來,未來退役電池數量不亞于一個天文數字。

     “未來動力電池的市場規模會非常巨大,我們更愿意自己回收并建立自身的回收能力和體系。”蒂耶說。廢舊電池的回收也有助于降低大眾集團對原材料的依賴,畢竟電動汽車需求的大幅增加使得鈷、鋰、鎳等原材料的價格急速上漲,且部分材料出現短缺現象。

 

電池回收市場巨大

      當然,大眾集團并不是惟一一家在動力電池回收領域發力的車企。事實上,近年來,隨著電動汽車銷量的大幅攀升,各國政府和越來越多企業都已經意識到電池回收的重要性。根據國際能源署的預測,到2030年,全球電動汽車銷量將從目前的200多萬輛增加到1.4億輛。這意味著,廢舊電池回收將成為一個全球性的大問題。

      考慮到電動汽車的平均駕駛周期,目前,鋰電池組的首次使用壽命約為10年,或者說25萬公里。不過,德國布倫伯格銀行負責電池研究的副總監阿薩德·法里德認為,隨著高鎳電池及電池快充技術逐步成為業內發展趨勢,電池使用壽命將縮減,未來動力電池平均壽命可能只有5~6年。法里德預計,到2022年,將有高達26.2萬噸的車用鋰電池需要回收。

      與保時捷、沃爾沃有合作關系的瑞典Box of Energy能源公司首席執行官約翰·謝恩貝里稱:“汽車制造商面臨一個棘手的問題,即大量的廢舊電池如何處理。可以看到,廢舊電池的回收利用市場將非常巨大。”

      英國倫敦循環儲能研究與咨詢公司創始人漢斯·梅林指出,到2025年,約3/4的廢舊車用電池將被重新利用,或被回收以獲取原材料。這意味著,汽車制造商和電池廠商可以從同一產品中多次獲利,這也是大眾集團等企業進行電池回收的驅動力之一。

 

車企再利用各顯神通

      在汽車行業的電動化浪潮下,汽車制造商、電池廠商等在電池回收方面負有義不容辭的責任。豐田、日產、戴姆勒、寶馬、大眾、雷諾、通用等主流車企已經涉足動力電池及材料回收,開始了摸索。

      儲能是電池循環再利用途徑之一。 早在2015年,戴姆勒與數家公司達成合作,成立專門的合資公司,部署二次利用儲能電池裝置,旨在提升電池二次利用率及搶占儲能電池市場。該項目覆蓋了整個電池生命周期的產業鏈,電池在退役之后進入儲能系統,在完成儲能使命之后進入產品循環系統,為生產新的動力電池提供原材料。

      寶馬則在其德國萊比錫工廠建立 “電池農場”,寶馬i3等電動汽車上替換下來的電池成為其高壓儲能系統的重要組成部分,該儲能系統可并入電網,并與風能發電廠、太陽能等形成配套,為工廠和周邊地區供電。該儲能系統還可儲存電網低峰時段的電量,用電高峰或發電量低時再輸出。

      作為純電動技術的擁躉,日產獨辟蹊徑,去年推出全新立式路燈,并設置在日本福島縣某小鎮,利用日產聆風純電動車的廢舊電池和一系列太陽能電池板,使該鎮的供電不再依賴于當地電網。日產一直在研究電池循環再利用的方法,還嘗試將多輛汽車的電池組合起來,為住宅和家庭供電。

       在美國,通用汽車與瑞士工程巨頭ABB 合作,針對雪佛蘭沃藍達退役電池的再利用開展試點項目,將其用作家庭和小型商用備用電源,并回哺電網。通用汽車認為,未來技術進一步成熟后,可在一些家庭及小型商用樓停電時為其提供備用電源,在電價優惠時段儲存電能供高峰時段使用,或用于彌補太陽能、風能及其他可再生能源發電中的缺口。

      很顯然,隨著電動汽車銷量節節攀升,廢舊電池的回收再利用成為汽車行業的一大難題,越來越多車企加入其中,但從目前的情況來看,成熟的回收再利用模式和技術還有待企業和政府進一步探索。

 

頂層設計著眼全球

      如果不能妥善處理電池回收問題,不僅會造成資源浪費,還將帶來巨大的環境污染。但由于電池回收耗資較大,不能僅靠企業自覺。為此,歐盟、中國、日本、美國等國家和地區已經行動起來,從政策層面進行頂層設計與規劃。

以中國為例,政府已經出臺《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》、《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規定》,明確汽車生產企業承擔動力蓄電池回收的主體責任,并要求對動力蓄電池生產、銷售、使用、報廢、回收、利用等全過程進行信息采集,對各環節主體履行回收利用責任情況實施監測。

      相關企業也在行動。光華科技311日晚間發布公告稱,該公司與五洲龍汽車簽署《關于廢舊動力電池回收處理戰略合作協議》,雙方將在廢舊電池回收處理以及循環再造動力電池材料等業務上展開合作。

日本一向喜歡采取政企合作、共同抱團的模式。去年9月,日本汽車工業協會和日本經濟產業省組織日本多家車企,共同發起一個動力電池回收項目, 成本由各方承擔,旨在建立一套高效、可持續的電池回收系統。

      美國政府也開始行動起來。今年2月,美國能源部推出一項為期3年、耗資1500萬美元的車用鋰電池回收計劃。 美國阿貢國家實驗室旗下的ReCell中心正式開業,其合作研究者包括汽車制造商、材料廠商、電池供應商、回收中心、高效研究機構等,旨在利用回收材料將電動汽車電池成本降低10%30% 該研究中心主任杰弗里·斯潘根伯格表示,美國在這一領域的研究落后于其他國家,專門的鋰電池回收機構很少,還需要做些工作才能迎頭趕上,而ReCell中心的重點在于努力提升廢舊電池的原材料價值。該中心正在設法回收鈷、鎳、鋰等價值較高的材料。

      美國能源部官員指出,鋰、石墨及鈷等電池材料的礦產大多位于南美、澳大利亞及非洲,而絕大多數的電池材料回收是在中國完成的,由于嚴峻的政治形勢及緊張的貿易關系,美國本土需要盡快建立起相關產業。“這類舉措旨在降低美國對國外關鍵性電池材料的依賴度,最終將有助于消費者買到更便宜的電動汽車。”美國能源部副部長丹尼爾·西蒙斯說。

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