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    全球求解動力電池回收利用難題

    2021-07-05 14:47來源: 經濟參考報編輯:遙城
      在電動汽車快速發展的同時,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境的污染,成為各國正在面對的緊迫問題。同時,在生產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企業也在抓緊布局,希望動力電池回收利用能夠成為應對供應短缺的有效途徑,各方均寄望相關產業能夠加速發展。
      動力電池產能迅速擴大
      隨著電動汽車銷售的快速增長,以及汽車生產商面臨由燃油車向電動汽車轉變的壓力不斷加大,全球不少國家和地區均在加快動力電池產能的布局。
      目前,美國正計劃在2030年之前實現大部分美國制造的汽車轉變為電動汽車,在2040年完全淘汰燃油車。歐洲環保團體運輸和環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年之前歐洲的新車銷售將全部轉變為電動汽車。
      根據市場研究公司MarketsandMarkets的數據,鋰電池的需求在過去五年迅速增長,2025年相關市場規模預計將從2020年的442億美元增長至944億美元,電動汽車發展將是主要的驅動力。
      歐洲各國政府目前正在加大力度支持動力電池項目的發展,以確保未來仍然可以保持在汽車制造領域的優勢地位。據法新社報道,根據運輸和環境組織的數據,歐洲目前正計劃新建38座超級電池工廠,年產能預計總共將達到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年將能實現計劃產能。
      不少大型汽車制造商也在不斷加大對動力電池的投資。據法新社報道,德國大眾汽車近期已經向瑞典初創企業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,預計2030年之前的產能將會達到250千兆瓦時。
      原材料供應或將短缺
      動力電池工廠的大量建設將對金屬等原材料的供應提出更高要求,汽車生產商必須設法保障生產電池所必需的原材料的供應。據了解,動力電池占據著電動汽車大部分成本,而鋰、鎳、鈷等主要金屬又占據著動力電池大部分成本。歐盟委員會預計,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,有一些國際機構已經在預警相關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所需的關鍵礦物原材料的供應,否則可能面臨供應瓶頸,損害電動汽車、風力發電等項目的發展。國際能源署的報告稱,從鋰、鎳、鈷、錳、石墨等生產電池所需的原材料到生產電動汽車發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,能源領域對于關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對行動與關鍵礦物原材料的供應正越來越不成比例。
      國際能源署的報告建議,各國政策制定者應采取行動確保關鍵礦物原材料的穩定供應,并制定長期的減排目標。該機構還建議各國政府促進新技術的發展,并更多投資回收領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電動汽車所需的金屬等原材料的供應,在國內進行處理時也需要考慮到環保等因素。據路透社報道,相關舉措包括通過美國國際開發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。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可以在哪里被生產和處理。美國能源部已經獲準通過“先進技術車輛生產貸款項目”投資170億美元來支持相關的項目,將聚焦電池制造商融資、關鍵礦物質回收和處理等領域。報道稱,確保銅、鋰等動力電池原材料的供應是拜登龐大電動汽車發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廣泛的監管障礙和環保方面的阻力。
      歐盟委員會副主席馬羅什·謝夫喬維奇3月份表示,在動力電池生產方面,歐洲應當努力實現戰略獨立性,希望歐洲可以在2025年以前實現自給自足。據法新社報道,目前歐洲正在研發的新一代動力電池技術,希望降低對鋰離子電池技術的依賴,歐盟委員會今年1月已投資29億歐元支持相關研發。歐洲還希望建設更加環保的電池工廠,歐盟官員目前正在制定相關標準,以規范電池原材料的提取以及廢舊電池如何回收等。
      不過,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、生產的完整的閉環供應鏈”。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。
      電池回收需加速發展
      動力電池被認為是決定電動汽車行駛里程和性能表現的關鍵因素之一,但隨著使用年限的增加,其性能將出現明顯的下滑,所需充電時間將延長且行駛里程會縮短。有業內人士表示,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投入使用,不久的將來需要更換的動力電池數量將會迅速飆升,環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(ESS)。對于不能夠繼續使用的動力電池,則可以考慮進行回收,再利用其中的金屬元素等資源。目前,開采和加工生產電動汽車所需的鋰、鈷和鎳等金屬往往需要跨越數個大洲,運輸距離經常超過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的方式,能夠有效減輕發掘新礦、開采和加工處理等領域的負擔?!?/div>
      汽車和電池制造商以及一些初創企業已經在探索各種處理廢舊動力電池的方法,一些新的產業和商業模式正在形成。
      據美國CNBC報道,特斯拉前首席技術官(CTO)施特勞貝爾在2017年創立了Redwood Materials公司,該公司聚焦于處理電子垃圾,其業務包括回收利用廢舊電池,然后向汽車制造商和電池生產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回收處理工廠已經開始運轉,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,目前的原材料供應將難以滿足需求,必須加快“食物鏈頂端領域”的投資,比如原材料的開發和回收利用等領域,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展的初期,投資設備和技術仍然需要消耗大量的資本,但從長期來看,隨著技術和規模的不斷改善,公司的業務將會實現非??捎^的利潤。
      據媒體報道,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,其回收利用技術可實現鋰離子電池中所有材料80%至100%的回收。
      據韓聯社報道,韓國汽車制造商起亞汽車及其電池供應商SK Innovation將合作發展動力電池回收利用項目。據悉,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成本。SK Innovation還表示,除了潛在的經濟效益,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市場預計將在未來數年迎來快速增長。CNBC的報道稱,有數據顯示,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業要想加速發展,還需要電動汽車產業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,加快推進相關科研項目,制定出相關標準,簡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各種形式支持相關的創新活動。據韓聯社報道,韓國政府目前正在通過“監管沙盒”的方式,部分放松對于廢舊電池的監管,以允許汽車制造商和電池生產商利用這些電池來進行產品、服務、營銷和商業模式等的創新。韓國貿易、工業和能源部計劃在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。
      韓國汽車技術協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,電池回收利用產業要想加速發展,還需要加快廢舊電池收集等標準的建立,加快相關處理技術的研發,并細化對于電池質量和性能的要求。
     
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