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20万吨退役电池大量流入黑市,电动汽车带来爆发式污染?

发布时间:2021-05-06浏览次数:

电动汽车“爆发式增长”,真会带来“爆发式污染”吗?

淘汰换下来的各类电池被处理

先要区分两个概念,退役,并不等于报废。

汽车用锂动力电池,平均寿命在5-8年,容量衰减至80%以下,就要汰换退役,经过检测、维护、重组,还可以在储能、分布式光伏发电、家庭用电等场景梯次利用。

国外公司使用汰换电池打造家庭储能系统

在我国,通信基站就需要大量退役动力电池,不算新建5G基站,中国铁塔公司现有180多万座基站,每年需要更换约22.6GWh电池,是动力电池梯次利用的最大需求场景。

只有当电池容量衰减至20%以下时,才需要报废拆解,回收再生金属材料,这也是电池回收中最需要技术含量、最容易造成污染的环节,一般小作坊,还真搞不定。

大众用于电池回收的生产线

而在国外,车企早就盯上了藏在报废动力电池里的商机,大众已经开始布局相关业务,而特斯拉早在10年前,就开始研究如何处理报废电池。

最初,特斯拉的方案是填埋。

当时,特斯拉的动力电池都是日本制造,材料工艺符合RoHS标准,完全不含铅、汞、镉、六价铬等重金属或有毒材料,因此根据法律规定,电池报废后可以填埋处理。

很快,特斯拉意识到填埋处理,其实是对资源的巨大浪费。

从2011年开始,特斯拉在北美与Kinsbursky Brothers公司合作,在欧洲与Umicore公司合作,尝试回收超过60%的报废动力电池。

Kinsbursky Brothers的员工在处理电池

其中,Umicore公司在回收特斯拉的报废动力电池后,可以通过技术工艺将电池中各类成分提炼出来。

比如价值较高的钴,最终会以钴酸锂(LCO)的形式再次出售给其他电池制造商,通过回收再利用,Umicore公司甚至成为全球最大的钴酸锂材料供应商之一。

Umicore公司官网

回收过程还会出现一些副产品,比如含锂废渣,被Umicore公司用来替代水泥作为新型建筑材料,还有塑料,回收后被用来制造新的汽车零部件。

Umicore公司展示的含锂废渣

作为特斯拉联合创始人和首席技术官,斯特劳贝尔一直在推动特斯拉动力电池的回收再利用,2019年,他索性从特斯拉离职,创办了Redwood Materials公司,专注于研发动力电池的回收再利用技术。

斯特劳贝尔和马斯克

一直以来,业内靠火法和湿法冶炼法回收废旧电池材料。

火法冶金是通过高温燃烧去除有机物,留下镍、钴等小部分原料,回收过程会损失大量铝和锂,环境污染严重。

动力电池和各种原材料

湿法冶金则是通过强酸预处理,去除动力电池外壳、耗尽电量,然后将电池浸入强酸溶液,通过对浸出液提纯获得原料,这种方法成本高,工艺复杂,比直接开采锂矿石要贵许多倍。

Redwood Materials电池回收工厂

Redwood Materials结合两种方案创新了冶炼法,先利用电池残余电量驱动转化器产生高温,再用火法工艺分离电池金属,最后用湿法工艺回收提纯各类金属原材料。

Redwood Materials电池回收的冶炼流程

通过创新工艺,Redwood Materials可以回收动力电池中的镍、钴、铜、铝及80%以上的锂,这些材料制成碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍等产品后,又可以用来制造新的动力电池。

Redwood Materials工厂以及处理后的材料

“全世界最大的锂矿可能就在垃圾堆里,我们回收电池,就可以让金属材料无限重复使用。” 斯特劳贝尔说。

目前,Redwood Materials每天接收处理60吨左右的报废动力电池,回收利用的碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍等材料,会包装入桶,卖给松下等电池制造商。

Redwood Materials工厂外等待处理的电池

Redwood Materials不只接收废旧电池,特斯拉内华达州超级电池工厂产线下来的次品,也会直接运到Redwood Materials工厂做回收处理。

特斯拉超级电池工厂生产线

《2019年特斯拉可持续发展报告》中提到,特斯拉在2019年回收利用了110吨钴、320吨铜和1000吨镍。

不过,根据特斯拉的规划,最终还是要自己来创造一个低成本、低环境影响、高回收率的“闭环”回收系统,而这个系统的关键就是位于内华达州的超级电池工厂。

2018年特斯拉内华达州超级电池工厂的鸟瞰图

特斯拉建立超级电池工厂的目的,就是大幅降低锂电池的综合制造成本,而通过回收废旧电池提取原材料,无疑有助于降低成本。

目前,特斯拉自己的回收系统尚未完全形成“闭环”,主要还是因为内华达州超级电池工厂尚未完全投产。

作为特斯拉的电池和配件工厂,超级电池工厂分为多期建设,从2014年到2020年,也只完成了全部工期的30%,尽管每一期设施都可作为独立业务线,但是工厂的整体完工和投产程度,还是拖累了特斯拉的电池回收业务。

一直到目前,外界对特斯拉自己的电池回收系统都知之甚少。

有媒体猜测,特斯拉极有可能在回收电池后,先将电线和普通金属直接回收利用;其他电解质、含锂材料等用液氮冷冻,防止化学反应;再将电池材料粉碎分离;最后将分离出来的各类元素重复利用。

斯特劳贝尔在接受美国CNBC采访时指出,随着越来越多车企转型,电池供应链中各类材料都必须稳步增长,回收电池和矿山开采一样重要。

斯特劳贝尔接受CNBC采访

CNBC预计,全球锂电池回收市场规模,将从2019年的15亿美元增长至2030年的181亿美元,动力电池回收会成为一个前景广阔的热门产业。

CNBC预计全球锂电池回收市场规模