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来源:蔡云瑄发布时间:2022-05-121868浏览
询问 AI全球各地陆续吹起碳中立风潮,推动绿色产业快速成长,然而在提及绿色产业时,大多人会先想起近年特别夯的「电动车」,尤其自苹果(Apple)传言要打造Apple Car,加上华为、大疆等巨擘欲透过电动车产业觅事业良机后,电动车的光环不断被外界放大。不过每一辆电动车都会安装「电动车电池」,未来在电动车陆续普及的过程中,汰换而出的废电池,回收再利用延伸而出的商机也不容小觑。
事实上,电动车自2010年开始普及,约从2018年后开始出现电动车电池回收量增加的现象,然而废电池很难直接废弃,因为既无法直接埋入土中,也无法焚烧处理,但反面来看,如果可以将废电池资源回收再利用,将退役电池转用在其他领域,抑或是提取锂、钴等有价金属,甚至是让无法自产稀土金属的国家,另外开辟取得锂、钴等稀土金属的手段。
电动车废电池如何再利用?
其实电动车电池的回收方式与一般的垃圾资源回收不太相同,大致有分解回收、梯次利用两种途径。一般来说,车用锂电池进入分解回收阶段前,可能会先进入「梯次利用」阶段。梯次利用指的是电池使用一段时间后,蓄电量无法满足电动车,但电池充放功能正常,因此尽管退役电池无法继续用于电动车,但可分解出电池组、电池模块,再重新用于电网储能、家用能源储存装置(ESS)、电动滑板车、露营用电池等地方。
不过,电动车电池梯次利用需要考量不同电池间的效能、结构,倘若结合不同厂牌、效能相差太大的电池,反而可能会伤害电池寿命,因此在梯次利用的概念中,回收端将相近状况的电池分类,就属于梯次利用大规模商业化的必要条件。
需要注意的是,在电动车电池中常见的磷酸铁锂(LFP)、镍钴锰(NCM)电池,虽然一样都属于锂电池,但不是每一种都适合投入梯次利用。就LFP电池来说,LFP电池中的原料成本较低,加上LFP电池本身抗衰减程度较佳,适合投入梯次利用,然而Tesla较青睐的NCM等三元电池,里面的镍、钴、锰成本较高,另具经济价值,因此更适合以分解回收的方式再利用。
在分解回收这个方案中,会从电动车废电池中提取出铜、镍、铝、锂等原料,再加以利用。早早投入电动车产业的韩国也已嗅出这背后商机,日前韩国政府为把废电池产业化,已于2021年8月按韩国生活圈设置废电池资源回收据点,这些据点不仅可以回收废弃的电动车电池,也可以成为研究废电池再利用的地方。
电动车市场成长迅速 废电池市场前景可期
随着电动车市场规模扩大,未来也将产生大量废电池。市调机构MarketsandMarkets Research预估,2019年锂电池资源循环市场仅15亿美元,但2030年有望成长至181亿美元,年均成长8.2%。无独有偶,SNE Research也预期,2030年全球使用过的废电池市场规模约20万亿韩元(约169亿美元)。
而就分解回收角度来看,电动车的锂电池主要原料与IT装置使用的电池相同,内部主要由正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质等组成,而在一颗锂电池的成本中,钴、镍、锂等正极活性物质价值约占4成,隔离膜占15%,负极活性物质则占10%左右。
锂电池的分解回收技术上大致有湿法冶金、火法冶金两类,湿法冶金是将拆好的废电池溶于酸硷溶液中,再从溶液里面萃取有价金属;而火法冶金又称高温冶金,是透过高温提取有价金属的方式。不过一颗废电池要被分解回收,前面得先经过放电、拆解外壳、分离电极等步骤,虽说火法至金可以一次能处理大量的废电池,但设备成本更高,且可能会产生有害气体,而湿法冶金则拥有成本较低、回收率高的优势,目前湿法冶金也是业界较为主流的回收方式。
韩媒ET News也引述业界相关人士说法指出,电池中使用过的钴、锂约可回收出90~95%,锂则可以回收出70~80%,且在没有剩余价值的电动车废电池中,将可以利用的物质重新回收再利用,不仅可以减少环境污染,也有望让不产稀土金属的韩国,可以透过回收方式使用这些稀土金属。
Tesla共同创始人JB Straubel离职 为的就是废电池事业
而引领电动车走进众人视野的Tesla,也早早看见废电池回收的庞大商机,除Tesla自身拥有电池回收技术之外,Tesla共同创始人、前首席技术官JB Straubel在2019年离开Tesla后,也投身废电池领域。
虽说提及Tesla,大家可能更熟悉喜欢畅所欲言的Elon Musk,然而最初其实是JB Straubel带着创造电动车的构想,说服Elon Musk投入电动车领域,而后JB Straubel出任Tesla技术长达15年,可以说在JB Straubel离职前,Tesla许多电池关键技术都出自JB Straubel之手。
不过早在2017年,JB Straubel已选择在美国内华达州卡森市、Tesla工厂附近成立电池回收新创企业「Redwood Materials」,之后为能专注研发电池原料回收技术,JB Straubel在Tesla飞速成长的时期离开,转而投身在电池原料回收领域。
目前,Redwood Materials主要业务是回收电动车、消费电子产品中的电池,合作夥伴包含日本Panasonic、福特汽车(Ford)等企业。值得关注的是,Redwood Materials若将回收而出的材料供应给日本Panasonic,Panasonic便可以将这些回收电池材料,再用于生产Tesla电动车用电池,创造一个电池循环。
在电动车兴起的背景下,Redwood Materials近期除了斥资10亿美元兴建新厂,规划于2022年完工外,Redwood Materials成长潜力也获得许多投资人关注,截至2021年7月底,Redwood Materials已完成7亿美元融资,该轮融资由普信集团(T. Rowe Price)领投,其他投资者包含巴美列捷福投资(Baillie Gifford)、富达投资(Fidelity)与高盛集团(Goldman Sachs Group)等。
电池材料获重视 中、日、韩企业均积极发展废电池事业
当然,除了Tesla之外,全球各地的企业也瞧见废电池事业的成长潜力,尤其国内作为全球最大新能源汽车市场,背后电池回收商机也吸引各大企业目光,然而废电池分解回收过程较为复杂,目前国内企业大多采梯级利用形式切入电池回收利用体系。
举例来说,国内电池业者宁德时代于2021年1月成立宁德蕉城时代新能源科技有限公司,注册资本人民币10亿元(约1.54亿美元),经营范围包含就包含能量回收系统研发等;另一方面,比亚迪早先在2019年就与日本伊藤忠商事(Itochu)达成协议,规划成立合资公司,在电动车废电池回收、全球工厂储能领域展开合作。
若将视角转向日本,目前普及50万辆以上电动车的日产汽车(Nissan),其实在推出电动车之初就开始布局电池回收事业,2010年9月携手住友商事(Sumitomo Corporation)合资成立电池回收子公司4R Energy,而随着稀土金属价格不断攀升,日产也决定在2025年度(2025/4~2026/3)前,透过4R Energy在欧洲、美国建立电池回收新工厂。
再看向韩国企业,现代汽车集团(Hyundai Motor Group)选择与韩国水电与核电公司、多晶矽大厂OCI等企业合作,欲结合废电池制造的ESS、太阳能发电系统,目前正在进行相关实证事业。
此外,韩国SK Innovation(SKI)传考虑以租赁方式,将电动车废电池事业化,而三星SDI(Samsung SDI)、乐金能源解决方案(LGES)、SungEel Hitech、EcoPro CnG、Posco、GS E&C、斗山重工业(Doosan Heavy Industries & Construction)、高丽亚铅(Korea Zinc)等韩国业者,也均在发展废电池再利用事业,盼可以透过回收废电池中的稀土金属,重新投入电池生产。
责任编辑:舒能翊
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