电动汽车的电池可回收利用吗?
电动汽车不再是未来,而是现在。每个主流制造商都在努力实现其产品系列的电气化,并且随着各国政府现在开始禁止在20XX年之前销售新型汽油,柴油和插电式混合动力汽车,不久之后,以电池为动力的汽车将成为规范。
众所周知,电动汽车可以改善空气质量并帮助减少排放,尤其是在主要使用可再生干线电力的情况下。但是,房间里甚至地板下有一头大象:锂离子电池。现代电动汽车都使用各种锂离子电池,这些锂离子电池通常会持续至少10年才能失去足够的性能,有些人可能会考虑更换它们。
好消息是这些电池已经可以回收利用了。Warwick Manufacturing Group(WMG)的首席工程师Anwar Sattar表示:“从技术上讲,可以回收90%以上的电池,但是由于回收涉及对回收材料的再利用,因此这是一项商业活动,公司只会回收那些给他们带来积极财务回报的部分。”。
锂离子电池受《电池指令》的保护,该指令规定电池中至少50%的电池必须全部回收。这是容易实现的。可以手动拆卸电池组,构成电池组大部分的塑料和电线可以与其他类似的塑料一起回收利用。
考虑到电解质的挥发性,困难在于进入和重新使用电池及其贵金属。“电解质是易燃,易爆且剧毒的,” Sattar说。“它对水非常敏感,与水接触会形成氢氟酸(HF)。这些危害必须在任何回收过程中加以处理,然后再回收其余的电池组件。” 正是这种电解质使电池的回收比传统的塑料和金属回收更加困难,但是有解决方案。
许多制造商计划将他们的二手EV电池潜在地用于静态能量存储,包括梅赛德斯(Mercedes) –后者也有大胆的 未来电池计划。
日产 已经使用了Leaf的第二代电池来在工业和家庭设施中进行静态能量存储,还提供了现成的家用或商用能量存储单元xStorage。日产的系统是特斯拉的Powerwall 2系统的竞争对手,它的不同之处在于您可以选择使用新的或二手的EV电池。
本田还宣布了其二手混合动力和电动汽车电池的计划。本田欧洲分公司与法国兴业银行(SNAM)合作,宣布将通过“第二次使用”或提取有价值的元素来收集和回收电池。
本田欧洲高级副总裁汤姆·加德纳(Tom Gardner)表示:“随着对本田扩大混合动力和电动汽车范围的需求不断增长,以最环保的方式管理电池的要求也在增加。”。
在其他地方,宝马于2020年10月宣布,它将与Off Grid Energy合作,为宝马和MINI电动和混合动力汽车报废的电池创建“可持续的二次生命解决方案”。
宝马将为该公司提供电池模块,这些电池模块将用于制造移动电源。其中一个的第一个原型现已投入使用,并由MINI Electric开发车中的锂离子模块提供动力。
它具有40kWh的容量,可提供7.2kW的快速充电,并将在2020年末和2021年初在宝马和MINI UK活动中使用。宝马和Off Grid Energy表示,随着时间的推移,越来越多的电池模块可用,将以最高180kWh的容量建造,能够以最高50kW的速率提供多次充电。
两家公司声称,当这些单元被用来取代传统的临时发电方式时,电池模块将至少使汽车最初使用时减少的二氧化碳排放量增加一倍。
这些并不是最早开始实施这种计划的公司。在过去几年中,这两个选项已被确定为最可行的解决方案。随着电动汽车的普及,电池的回收利用将成为主要考虑因素。
2020年10月,雷诺宣布宣布其SmartHubs项目,这是西萨塞克斯郡的能源系统,其中包括1,000个“第二次使用”电动汽车电池,旨在“帮助提供更清洁,成本更低的能源供使用”该公司声称,它在社会住房,交通,基础设施,私人住宅和本地企业中占有一席之地。雷诺表示,该系统有助于“平衡电力网络”,根据需要进行充电和放电,并能够存储足够的能量来为一天不到1,700户家庭供电。雷诺在法国杜埃的乔治·贝斯工厂也安装了类似的功能更强大的系统。
电动汽车电池需要以小包装提供大量能量,这需要锂离子电池中大量的钴 。但是建筑物中的储能单元不必如此小巧,轻便,因此人们普遍认为,锂和钴的贵金属可以更好地循环利用,以用于更多的运输应用。
钴生产对于电池生产和电动汽车的未来至关重要。目前,大部分开采是在刚果民主共和国进行的,该过程引起了严重的生态,伦理和人权方面的关注,因此,随着对电池需求的增加,减少对其的依赖是最大的挑战之一。
伯明翰能源研究所法拉第研究所研究员关于锂离子电池的回收和再利用项目(ReLiB)的加文·哈珀(Gavin Harper)博士指出:“如果我们面临钴方面的限制,电动车旧电瓶回收价格则有些人认为我们应将这种宝贵的资源集中在更高的要求上电动汽车等应用。回收EV电池以用于全新的汽车电池可能比从经济上更有意义,而不是在要求不高的应用(例如电力存储)中以二手状态使用它们。
梅赛德斯对此表示赞同。这家德国制造商于2017年4月推出了使用其电动汽车电池的家用储能系统,但该产品仅在一年后被砍下,该公司声称“不必在家中使用汽车电池” :他们不动,不冻结,设计过度。” 因此,至少对于梅赛德斯而言,成本并未增加。
日产汽车坚信,电动汽车电池技术可以转让给家庭能源使用。一位发言人表示,日产“致力于在能源服务市场上开展业务,并具有很强的优势,可以以商业上可行的方式利用新型和二次生命电动汽车电池进行储能。”。
另一个巨大的考虑因素是回收过程。比利时的Umicore公司是已经提供锂离子电池回收利用的企业之一。它通过结合使用火法和湿法冶金来回收有价值的金属,尽管该公司目前正在运营一个试验工厂,但仍可以每年回收约35,000个EV电池。根据公司发言人的说法,Umicore“可以在市场增长时轻松扩大其回收活动,我们预计将在2025年发生。”更好的是,金属具有无限的可回收性,因此可以从废旧电池中回收金属并生产新电池。和其他的一样好。
特斯拉计划将其电池回收到希望回收的材料可以消除开采新金属的需求。特斯拉首席技术官JB Straubel表示,特斯拉“正在开发更多方法,以改善电池回收率,以回收更多的活性材料。最终,我们想要的是一个可循环使用相同回收材料的闭环”。
钠离子电池是对未来的一种希望,该钠离子电池的工作方式与锂离子电池几乎相同,并且可回收利用。钠比锂便宜,而且含量远比锂丰富得多,因此,如果可以使钠离子电池达到与锂离子电池相同的性能水平,那就太容易了。
固态电池是未来另一种可能的电池技术,因为它比当前的锂离子电池更不易燃,甚至可能更高效。宝马和丰田只是表示将在不久的将来使用固态电池的两家制造商。但是固态电池的可回收性如何。
伯明翰能源存储中心材料化学教授兼联合主任彼得·斯拉特(Peter Slater)表示,固态电池的可回收性“在分离成分方面将面临不同的挑战。特别是,它很可能需要化学分离路线,例如通过法拉第研究所的“ ReLib”项目开发的路线。”。
归根结底,如果将电池放入垃圾填埋场的令人震惊的环境后果没有足够的说服力,那么冷的现实是,不管所涉及的电池技术如何,它们所包含的金属都太有价值而无法浪费。
最后,“我们将如何处理废旧电动汽车电池?”问题将有多种多样的答案。好消息是,生态和经济上的正当理由在一件事上是一致的:不要把它们放在地下。