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为了处置市场上将出现的大量废旧电动车电池,已有多家公司开始着手研究电池回收技术。
回收电动车电池是汽车行业多年以来的目标,但由于基础设施薄弱,电池回收技术的大规模落地仍处于早期阶段。随着电动车产生的废旧锂离子电池和电芯不断增加,汽车行业也做好了将其回收再利用的准备。
美国联邦政府推出了促进锂离子电池回收的举措,而这不止是为了减少电池对环境的影响。废旧电池材料不仅能用于制造新电池,也有助于将电动车电池的生产成本降低至60美元/kWh的国家目标。
2019年2月,美国能源部(DOE)汽车技术办公室(VTO)启动了ReCell中心,携手行业、学术界和国家实验室共同研发针对当前和未来电池材料体系的回收技术。ReCell中心由阿贡国家实验室、国家可再生能源实验室(NREL)、橡树岭国家实验室以及爱达荷国家实验室联合四所高校共同组建。
ReCell应用材料部材料回收小组负责人Jeff Spangenberger告诉SAE,ReCell不仅关注电池回收的科学问题,还致力于推动行业的协作发展。
Spangenberger表示:“电池回收是降低材料成本的绝佳途径。从回收材料或电池原料中直接提取所需材料要比开采矿物容易得多,为此需要行业的共同努力。没有人能够单枪匹马地解决这一问题,所以我们致力于促进行业机构间的合作。”ReCell会定期举办行业合作会议,以促进各方合作交流。
ReCell重点研究电池直接回收技术。目前电池回收主要依靠湿法冶金和火法冶金两种技术,即利用化学反应或热量将电池分解为金属硫酸盐等原料化合物。而直接回收技术则有所不同,可以在不分解电池化学结构的情况下,实现电池成分的回收再利用。ReCell官网称其开发出了一种名为EverBatt的分析模型,该模型“可比较原始电池与再生电池的影响和工艺,并确定其对不同参数的敏感性”。利用该模型研究发现,直接回收技术比湿法冶金和火法冶金技术耗能更少,更可持续。
“我们刚开始探索直接回收技术时,市场上只有一家公司在从事相关研究。但随着我们不断取得突破,我们希望带动整个行业蓬勃发展。目前,市场上已有大约三家公司在从事相关研究,并已达到试点规模。这表明,投资者已经关注到了直接回收技术,并愿意投资。”
总部位于马萨诸塞州沃本市的美国初创公司Factorial Energy正在研发未来电动车的半固态电池技术,并已开始探索报废电池的回收方式。2023年6月,Factorial Energy宣布将与韩国财团永丰集团合作打造电池回收业务。
她认为:“拆卸固态电池本身就比拆卸锂离子电池更安全。这是因为固态电池的固体电解质比液体电解质多。其次,由于回收锂金属阳极可能比回收碳或硅阳极价值更高,因此固态电池的再生价值可能也更高。”
美国本地的电池生产和应用也获得了联邦政府的投资。拜登总统于2022年8月通过的《通货膨胀削减法案》(IRA)除了为2300家电网级电池工厂提供资金外,还包括广为人知的电动车税收抵免政策,单辆汽车最高可达7500美元。IRA对国产电池的强调也将重塑电动车电池的产地和原材料来源。
Regan说:“回收1万吨原料对我们来说完全不是问题。有很多黑色物质生产商正在和我们洽淡,剩下的只是定价问题。此外,我们也在同OEM和电池制造商合作。到2030年,这些公司的电池制造产能将达到1TW,这将产生大量的制造废料,但OEM并不想将其浪费。于是,他们已经开始投资相关技术,希望将这些废料进行循环利用。”
Regan表示:“传统工艺产生的废料污染极其严重,碳排放量也很高。但我们的工艺不会产生任何硫酸钠。此外,我们使用的是可再生电力,因而产生的碳足迹也远低于其它技术。假设使用传统工艺回收黑色物质,每回收1吨就会产生2吨硫酸钠废料,那么这些废料必将进入填埋场或流入海洋。如果回收了数百万块锂离子电池和电动车电池,那么几十年后将会产生数百万吨废物,这是非常不可持续的。”
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