全球求解動(dòng)力電池回收利用難題

 

 

      在電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展的同時(shí)，大量動(dòng)力電池開(kāi)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(wèn)題。同時(shí)，在生產(chǎn)動(dòng)力電池所需金屬等原材料日益緊缺的當下，不少大型汽車(chē)廠(chǎng)商和初創(chuàng )企業(yè)也在抓緊布局，希望動(dòng)力電池回收利用能夠成為應對供應短缺的有效途徑，各方均寄望相關(guān)產(chǎn)業(yè)能夠加速發(fā)展。

 

 

      動(dòng)力電池產(chǎn)能迅速擴大

 

 

      隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售的快速增長(cháng)，以及汽車(chē)生產(chǎn)商面臨由燃油車(chē)向電動(dòng)汽車(chē)轉變的壓力不斷加大，全球不少?lài)液偷貐^均在加快動(dòng)力電池產(chǎn)能的布局。

 

 

      目前，美國正計劃在2030年之前實(shí)現大部分美國制造的汽車(chē)轉變?yōu)殡妱?dòng)汽車(chē)，在2040年完全淘汰燃油車(chē)。歐洲環(huán)保團體運輸和環(huán)境組織的一份報告稱(chēng)，如果歐盟引入更加嚴格的溫室氣體排放監管政策并為充電樁建設提供足夠支持，在2035年之前歐洲的新車(chē)銷(xiāo)售將全部轉變?yōu)殡妱?dòng)汽車(chē)。

 

 

      根據市場(chǎng)研究公司MarketsandMarkets的數據，鋰電池的需求在過(guò)去五年迅速增長(cháng)，2025年相關(guān)市場(chǎng)規模預計將從2020年的442億美元增長(cháng)至944億美元，電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展將是主要的驅動(dòng)力。

 

 

      歐洲各國政府目前正在加大力度支持動(dòng)力電池項目的發(fā)展，以確保未來(lái)仍然可以保持在汽車(chē)制造領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。據法新社報道，根據運輸和環(huán)境組織的數據，歐洲目前正計劃新建38座超級電池工廠(chǎng)，年產(chǎn)能預計總共將達到1000千兆瓦時(shí)，投資額將達到400億歐元（約合480億美元），2029年至2030年將能實(shí)現計劃產(chǎn)能。

 

 

      不少大型汽車(chē)制造商也在不斷加大對動(dòng)力電池的投資。據法新社報道，德國大眾汽車(chē)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(dòng)力電池工廠(chǎng)。新汽車(chē)巨頭斯特蘭蒂斯公司目前正在建造兩座動(dòng)力電池工廠(chǎng)。美國電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商特斯拉也計劃在柏林新建動(dòng)力電池超級工廠(chǎng)，預計2030年之前的產(chǎn)能將會(huì )達到250千兆瓦時(shí)。

 

 

      原材料供應或將短缺

 

 

      動(dòng)力電池工廠(chǎng)的大量建設將對金屬等原材料的供應提出更高要求，汽車(chē)生產(chǎn)商必須設法保障生產(chǎn)電池所必需的原材料的供應。據了解，動(dòng)力電池占據著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)大部分成本，而鋰、鎳、鈷等主要金屬又占據著(zhù)動(dòng)力電池大部分成本。歐盟委員會(huì )預計，到2030年，對鋰的需求將增長(cháng)18%,對鈷的需求則將增長(cháng)五倍。

 

 

      考慮到需求的大幅增長(cháng)，有一些國際機構已經(jīng)在預警相關(guān)礦物原材料未來(lái)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，否則可能面臨供應瓶頸，損害電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等項目的發(fā)展。國際能源署的報告稱(chēng)，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(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機和風(fēng)力渦輪機的稀土元素，清潔能源需要眾多種類(lèi)的原材料，而每一種礦物原材料所面臨的問(wèn)題都不相同。國際能源署稱(chēng)，總的來(lái)說(shuō)，能源領(lǐng)域對于關(guān)鍵礦物原材料的需求在2040年之前將增長(cháng)6倍，目前全球不斷增強的氣候變化應對行動(dòng)與關(guān)鍵礦物原材料的供應正越來(lái)越不成比例。

 

 

      國際能源署的報告建議，各國政策制定者應采取行動(dòng)確保關(guān)鍵礦物原材料的穩定供應，并制定長(cháng)期的減排目標。該機構還建議各國政府促進(jìn)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(dòng)汽車(chē)所需的金屬等原材料的供應，在國內進(jìn)行處理時(shí)也需要考慮到環(huán)保等因素。據路透社報道，相關(guān)舉措包括通過(guò)美國國際開(kāi)發(fā)金融公司擴大投資電動(dòng)汽車(chē)金屬項目，以及采取新措施來(lái)支持從電池回收中獲取供應。拜登政府還將成立工作組來(lái)確定動(dòng)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(guò)“先進(jìn)技術(shù)車(chē)輛生產(chǎn)貸款項目”投資170億美元來(lái)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(chēng)，確保銅、鋰等動(dòng)力電池原材料的供應是拜登龐大電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展計劃目前遇到的主要障礙之一，目前美國國內的采礦項目正面臨著(zhù)廣泛的監管障礙和環(huán)保方面的阻力。

 

 

      歐盟委員會(huì )副主席馬羅什·謝夫喬維奇3月份表示，在動(dòng)力電池生產(chǎn)方面，歐洲應當努力實(shí)現戰略獨立性，希望歐洲可以在2025年以前實(shí)現自給自足。據法新社報道，目前歐洲正在研發(fā)的新一代動(dòng)力電池技術(shù)，希望降低對鋰離子電池技術(shù)的依賴(lài)，歐盟委員會(huì )今年1月已投資29億歐元支持相關(guān)研發(fā)。歐洲還希望建設更加環(huán)保的電池工廠(chǎng)，歐盟官員目前正在制定相關(guān)標準，以規范電池原材料的提取以及廢舊電池如何回收等。

 

 

      不過(guò)，惠譽(yù)咨詢(xún)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(gè)“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)供應鏈”.蒙蒂克表示，盡管德國和捷克擁有可持續的鋰金屬儲量，但是歐盟仍然應當從可靠的合作伙伴那里獲取供應，以確保供應安全。

 

 

      電池回收需加速發(fā)展

 

 

      動(dòng)力電池被認為是決定電動(dòng)汽車(chē)行駛里程和性能表現的關(guān)鍵因素之一，但隨著(zhù)使用年限的增加，其性能將出現明顯的下滑，所需充電時(shí)間將延長(cháng)且行駛里程會(huì )縮短。有業(yè)內人士表示，目前動(dòng)力電池的推薦使用年限一般是5至10年。隨著(zhù)大量電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)投入使用，不久的將來(lái)需要更換的動(dòng)力電池數量將會(huì )迅速飆升，環(huán)境保護和資源再利用的需求將快速增長(cháng)。

 

 

      有專(zhuān)家表示，對于一些還能夠使用的動(dòng)力電池，可以用于其他要求得以降低的場(chǎng)景，比如用于能量?jì)Υ嫦到y（ESS）。對于不能夠繼續使用的動(dòng)力電池，則可以考慮進(jìn)行回收，再利用其中的金屬元素等資源。目前，開(kāi)采和加工生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)所需的鋰、鈷和鎳等金屬往往需要跨越數個(gè)大洲，運輸距離經(jīng)常超過(guò)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的方式，能夠有效減輕發(fā)掘新礦、開(kāi)采和加工處理等領(lǐng)域的負擔。

 

 

      汽車(chē)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(dòng)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(chē)制造商和電池生產(chǎn)商提供從中提取的原材料。該公司位于美國內華達州的首個(gè)回收處理工廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始運轉，能夠回收利用廢舊電池中95%的鎳、鈷、鋁和石墨，以及超過(guò)80%的鋰。施特勞貝爾表示，面對動(dòng)力電池需求的快速增長(cháng)，目前的原材料供應將難以滿(mǎn)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(kāi)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(wèn)題上，施特勞貝爾表示，公司目前仍然處于發(fā)展的初期，投資設備和技術(shù)仍然需要消耗大量的資本，但從長(cháng)期來(lái)看，隨著(zhù)技術(shù)和規模的不斷改善，公司的業(yè)務(wù)將會(huì )實(shí)現非?？捎^(guān)的利潤。

 

 

      據媒體報道，LG能源解決方案公司和通用汽車(chē)的動(dòng)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(kāi)始回收電池。Li-Cycle表示，其回收利用技術(shù)可實(shí)現鋰離子電池中所有材料80%至100%的回收。

 

 

      據韓聯(lián)社報道，韓國汽車(chē)制造商起亞汽車(chē)及其電池供應商SK Innovation將合作發(fā)展動(dòng)力電池回收利用項目。據悉，SK Innovation為起亞汽車(chē)的EV6等電動(dòng)車(chē)型提供鋰離子電池。早在2020年3月，這兩家公司就已經(jīng)開(kāi)始合作利用廢舊動(dòng)力電池，并表示將會(huì )通過(guò)能量?jì)Υ嫦到y來(lái)合作處理和再利用廢舊動(dòng)力電池，或者回收廢舊動(dòng)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(dòng)力電池還可以減少廢舊電池被掩埋的數量，從而降低對土壤和地下水的污染。

 

 

      動(dòng)力電池中原材料回收相關(guān)市場(chǎng)預計將在未來(lái)數年迎來(lái)快速增長(cháng)。CNBC的報道稱(chēng)，有數據顯示，全球鋰回收市場(chǎng)將由2019年的15億美元上漲至2030年的181億美元。

 

 

      有專(zhuān)家表示，動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)要想加速發(fā)展，還需要電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和政府進(jìn)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(jìn)相關(guān)科研項目，制定出相關(guān)標準，簡(jiǎn)化廢舊電池回收和利用程序，早日逆轉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(guò)各種形式支持相關(guān)的創(chuàng )新活動(dòng)。據韓聯(lián)社報道，韓國政府目前正在通過(guò)“監管沙盒”的方式，部分放松對于廢舊電池的監管，以允許汽車(chē)制造商和電池生產(chǎn)商利用這些電池來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品、服務(wù)、營(yíng)銷(xiāo)和商業(yè)模式等的創(chuàng )新。韓國貿易、工業(yè)和能源部計劃在2024年之前投資13億韓元（約合150萬(wàn)美元）來(lái)進(jìn)行舊電池利用方式的實(shí)驗，比如利用于可再生能源項目中。

 

 

      韓國汽車(chē)技術(shù)協(xié)會(huì )研究員金世燁表示，隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的加快普及，從2026年開(kāi)始，韓國將出現大量動(dòng)力電池退役的局面，到2030年，大約有10萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的電池需要更換。金世燁說(shuō)，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。