废旧电池回收 全球探路进行时

全球汽车行业的电动化浪潮席卷主流车企,但也带来一个不容忽视的问题: 大量动力电池报废后该如何处理?不少跨国车企都在尝试解决这个问题,例如大众集团。大众集团近日表示,计划在其德国萨尔茨吉特工厂启动电池回收试点项目,自2020年起,该厂每年将回收约1200吨废旧车用锂电池。

大众剑指97%回收率

据悉,萨尔茨吉特工厂距离大众集团全球总部所在地沃尔夫斯堡大约50公里。大众集团将对回收的废旧电池进行分析及分类,还有一定使用寿命的废旧电池将会被二次利用,例如用于移动式电动汽车充电站,类似智能手机所使用的移动电源。至于已经耗尽寿命的废旧电池,将被粉碎并磨成细粉,从中提取并分离出锂、钴、锰、镍等贵金属和稀有金属原材料,再用于生产新电池。

根据大众集团的预估,目前电池组的原材料回收利用率为53%,而上述试点项目可将其提升到72%。大众集团相信,未来10年内,该集团能将电池组原材料的回收利用率提升到97%。

“10年来,我们一直在研究如何回收电池原材料,尤其是钴、锂、锰和镍等。我们已经拥有可持续的电池专业技术,并正在进一步发展。”大众集团技术规划主管托马斯·蒂耶说。

废旧电池的回收对于大众集团来说非常重要。大众集团正在向电动化大举转型,前不久刚刚宣布到2028年推出约70款全新电动车型,届时基于集团电动化平台生产的电动汽车将达2200万辆。奥迪e-tron、保时捷Taycan等电动车型今年将相继投产。根据大众集团此前的预估,到2025年其对电池的年需求量将达150GWh。这样一来,未来退役电池数量不亚于一个天文数字。

“未来动力电池的市场规模会非常巨大,我们更愿意自己回收并建立自身的回收能力和体系。”蒂耶说。废旧电池的回收也有助于降低大众集团对原材料的依赖,毕竟电动汽车需求的大幅增加使得钴、锂、镍等原材料的价格急速上涨,且部分材料出现短缺现象。

电池回收市场巨大

当然,大众集团并不是惟一一家在动力电池回收领域发力的车企。事实上,近年来,随着电动汽车销量的大幅攀升,各国政府和越来越多企业都已经意识到电池回收的重要性。根据国际能源署的预测,到2030年,全球电动汽车销量将从目前的200多万辆增加到1.4亿辆。这意味着,废旧电池回收将成为一个全球性的大问题。

考虑到电动汽车的平均驾驶周期,目前,锂电池组的首次使用寿命约为10年,或者说25万公里。不过,德国布伦伯格银行负责电池研究的副总监阿萨德·法里德认为,随着高镍电池及电池快充技术逐步成为业内发展趋势,电池使用寿命将缩减,未来动力电池平均寿命可能只有5~6年。法里德预计,到2022年,将有高达26.2万吨的车用锂电池需要回收。

与保时捷、沃尔沃有合作关系的瑞典Box of Energy能源公司首席执行官约翰·谢恩贝里称:“汽车制造商面临一个棘手的问题,即大量的废旧电池如何处理。可以看到,废旧电池的回收利用市场将非常巨大。”

英国伦敦循环储能研究与咨询公司创始人汉斯·梅林指出,到2025年,约3/4的废旧车用电池将被重新利用,或被回收以获取原材料。这意味着,汽车制造商和电池厂商可以从同一产品中多次获利,这也是大众集团等企业进行电池回收的驱动力之一。

车企再利用各显神通

在汽车行业的电动化浪潮下,汽车制造商、电池厂商等在电池回收方面负有义不容辞的责任。丰田、日产、戴姆勒、宝马、大众、雷诺、通用等主流车企已经涉足动力电池及材料回收,开始了摸索。

储能是电池循环再利用途径之一。 早在2015年,戴姆勒与数家公司达成合作,成立专门的合资公司,部署二次利用储能电池装置,旨在提升电池二次利用率及抢占储能电池市场。该项目覆盖了整个电池生命周期的产业链,电池在退役之后进入储能系统,在完成储能使命之后进入产品循环系统,为生产新的动力电池提供原材料。

宝马则在其德国莱比锡工厂建立 “电池农场”,宝马i3等电动汽车上替换下来的电池成为其高压储能系统的重要组成部分,该储能系统可并入电网,并与风能发电厂、太阳能等形成配套,为工厂和周边地区供电。该储能系统还可储存电网低峰时段的电量,用电高峰或发电量低时再输出。

作为纯电动技术的拥趸,日产独辟蹊径,去年推出全新立式路灯,并设置在日本福岛县某小镇,利用日产聆风纯电动车的废旧电池和一系列太阳能电池板,使该镇的供电不再依赖于当地电网。日产一直在研究电池循环再利用的方法,还尝试将多辆汽车的电池组合起来,为住宅和家庭供电。

在美国,通用汽车与瑞士工程巨头ABB 合作,针对雪佛兰沃蓝达退役电池的再利用开展试点项目,将其用作家庭和小型商用备用电源,并回哺电网。 通用汽车认为,未来技术进一步成熟后,可在一些家庭及小型商用楼停电时为其提供备用电源,在电价优惠时段储存电能供高峰时段使用,或用于弥补太阳能、风能及其他可再生能源发电中的缺口。

很显然,随着电动汽车销量节节攀升,废旧电池的回收再利用成为汽车行业的一大难题,越来越多车企加入其中,但从目前的情况来看,成熟的回收再利用模式和技术还有待企业和政府进一步探索。

顶层设计着眼全球

如果不能妥善处理电池回收问题,不仅会造成资源浪费,还将带来巨大的环境污染。但由于电池回收耗资较大,不能仅靠企业自觉。为此,欧盟、中国、日本、美国等国家和地区已经行动起来,从政策层面进行顶层设计与规划。

以中国为例,政府已经出台《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》、《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,明确汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任,并要求对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。

相关企业也在行动。光华科技3月11日晚间发布公告称,该公司与五洲龙汽车签署《关于废旧动力电池回收处理战略合作协议》,双方将在废旧电池回收处理以及循环再造动力电池材料等业务上展开合作。

日本一向喜欢采取政企合作、共同抱团的模式。去年9月,日本汽车工业协会和日本经济产业省组织日本多家车企,共同发起一个动力电池回收项目, 成本由各方承担,旨在建立一套高效、可持续的电池回收系统。

美国政府也开始行动起来。今年2月,美国能源部推出一项为期3年、耗资1500万美元的车用锂电池回收计划。 美国阿贡国家实验室旗下的ReCell中心正式开业,其合作研究者包括汽车制造商、材料厂商、电池供应商、回收中心、高效研究机构等,旨在利用回收材料将电动汽车电池成本降低10%至30%。 该研究中心主任杰弗里·斯潘根伯格表示,美国在这一领域的研究落后于其他国家,专门的锂电池回收机构很少,还需要做些工作才能迎头赶上,而ReCell中心的重点在于努力提升废旧电池的原材料价值。该中心正在设法回收钴、镍、锂等价值较高的材料。

美国能源部官员指出,锂、石墨及钴等电池材料的矿产大多位于南美、澳大利亚及非洲,而绝大多数的电池材料回收是在中国完成的,由于严峻的政治形势及紧张的贸易关系,美国本土需要尽快建立起相关产业。“这类举措旨在降低美国对国外关键性电池材料的依赖度,最终将有助于消费者买到更便宜的电动汽车。”美国能源部副部长丹尼尔·西蒙斯说。