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建立闭环电动汽车回收网络

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-04-22
 通过一个世纪的经验帮助Clarios建立锂的再利用网络。

去年春天,世界最大的汽车电池制造商Clarios,之前被称为Johnson Controls,在锂离子电池回收奖竞赛中的第二阶段成为冠军。美国能源部赞助这个项目分有三个阶段,目的是为了开发和演示一些工艺,这些工艺一旦规模扩大,很有可能在美国回收90%的废旧锂电池,并将关键回收材料重新引入美国供应链。

Clarios获得能源部概念奖,价值550万美元,该奖项专注于研发与应用技术,以识别并区分锂离子电池和铅酸电池,确保每种化学物质都有适当且安全的回收方法。在竞赛中的第三阶段,Clarios的目标是在试验中验证其概念。

     Adam Muellerweiss(上图)是Clarios的首席可持续发展官,并且还兼任负责任电池联盟(Responsible Battery Coalition,RBC)的总裁,该联盟是由汽车原始设备制造商、大型车队商、汽车零部件商以及其他零售商组成,为锂电池建立闭环回收网络。Muellerweiss与编辑Lindsay Brooke讨论了一些关于回收混合动力电池和电动汽车电池的挑战与机遇。

Clarios在回收铅酸电池上有着超过100多年的经验,回收率为99%。那么在混合动力车和电动汽车电池上有着哪些经验呢?

好的。我们的经验始于戴姆勒(Daimler)与奔驰(Benz)制造第一辆摩托车之前(1885年)。现在,在回收先进锂电池的过程中,我们与当时处在同一阶段。我们目前的阶段可以分离出广谱的材料,但技术还没有达到顶尖,做不到收集电池级材料,并将它们重新转化为同等级别的新电池材料。

铅酸电池的环形或闭环供应链依赖于人们归还旧电池的能力。我们用于新电池中的超过80%的材料都是回收的铅和聚丙烯。未来的回收将需要所有类型的电池和化学制品。在Clarios,我们专注于确保在整个生命周期内为正确的应用提供正确的化学成分。

普遍的阳极和阴极成分以及各种类型电池中分离和回收材料的目标是正确的吗?

德国汽车电池制造商Varta(2007年被JCI收购)是在戴姆勒和奔驰制造第一辆摩托车之前率先在德国回收铅酸电池的公司。现在,我们正处于这一过程的第一阶段,我们正在研究如何回收先进的锂电池。我们目前可以分离出普遍的材料,但我们的技术还做不到提取电池级材料,并将其转化为先进电池级材料。

我们通过铅酸电池方面的经验了解到了这一点。原始设备制造商只会为新车装配指定原始材料,但零配件市场会询问我们,在我们已经收集到了可用的废旧电池后,为什么还要开采原始材料。从那时起,废旧电池中的材料开始进入零配件市场的新电池。最终,原始设备制造商规范允许使用回收材料。

在数百万辆丰田Prius车中使用的镍氢电池发挥了什么作用?

混合动力电池组的价值已经被证明了。Prius电池不会放置在垃圾场中。Prius电池被收集并重组,供Prius早期的出租车以及零配件市场使用。我们在电池一些初级应用中可以看到被大量二次利用,因为电池组经过了设计、验证和测试,达到了汽车级,并被证明在使用中是安全的。因此,虽然关于电池组用于另一种储能资源是一个更加有趣的话题,如固定应用,但这种电池实际上是为在车辆中使用而设计的。最有可能出现的趋势是使用电池延长汽车寿命,与再制造变速箱、发动机和其他部件具有相同的行业经验。

所以,已经开始行动了吗?

是的,能源部锂电池竞赛是让人非常兴奋的。竞赛中有着非常聪明的参赛人员,用一些工具来寻找更好的机会。阿贡国家实验室的ReCell中心专注于提取那些‘用过’材料,并将其转化为电池级材料。我们还不能完全达到这一理想,但我们仍在进化的道路上。一旦可以掌控废旧电池,将需要在全国的主要市场上汇总它们。这就需要运输,在一些情况下,存储这些电池是为了等待可用容量或只是为了管理物流。从长远来看,必须有一个基础设施来处理大量电池。目前所需的规模还没有达到。

随着电动汽车产量以及销售量的增加,更多的混合动力车和电动汽车将会报废。它们最终可能不会被放置在垃圾场,因为这些车辆内有非常具有价值的电池组可以回收。那么要如何应对这种不断增长的混合动力和电动汽车电池呢?

短期内,以Prius为例。车子寿命已到尽头,但电池仍旧完好无损。那些Prius电池甚至到不了报废厂,因为电池组仍具有价值,有些公司为零配件市场重新制造Prius电池。然后重新安装到Prius中。就像是发动机完好的雪佛兰Corvette一样,发动机是不会被切碎的。

但如果电池组出现故障,则需要安全且可管理地处理。汽车制造商对于如何管理回收这些电池组有着非常详细的流程。我们已经看到一些电池,以及一些用于测试的电池。我们不喜欢看到的一件事是铅酸电池最终会被扔进废品场,铅酸电池应该在这一阶段前就去除。我们将看到一些关于锂电池的类似实践。

让我兴奋的是一些计算机程序设计者、机械师改装电动汽车,并用电动发动机升级经典车辆。电池再利用市场不断增长,尽管涉及到一些责任问题。然而正是这一点在电动汽车的早期推动了很多创新。

因此,你是否看到了电池再利用的两条途径呢?一种是充电基础设施,例如太阳能和风能的储能。另一种是拆解废旧电池,提取锂含量。正确吗?

你将看到以上所述内容。在我们考虑不同应用的“第三生命”之前,有机会重新制造电动汽车电池组并将其放回在汽车中使用。但如果考虑电池组的话,最初的设计是用于汽车设备上。电池组最终可能会在一辆车上使用几十年。固定存储技术也在迅速发展。在整个生命周期中,如果有正确的电池化学,使用20年后的电池组会被设计用于微电网和其他固定应用的替代化学产品所超越。将车用电池用于其他用途有一些优点的,但我们看的更长远。

即使使用我们的锂离子电池,也是可以选择使用什么塑料--那为什么不用与传统铅酸电池相同的塑料呢?塑料使该组件直接带入回收系统,而无需修改。这或许意味着需要在一些其他组件中进行更多的分离,并与其他拥有技术和能力的公司合作。我们通过网络开发处理并回收各种化学物质的能力。稀土材料和更多来自刚果共和国的钴等‘冲突’材料,都是非常具有价值的。

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.4.19

 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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