根据麦肯锡咨询公司的数据,到2040年,每年将有20,500千吨废旧电动汽车电池进入回收流程——大约每11分钟就有一架满载的波音747的重量。这比2020年的5万吨有所增加。
电池回收公司Ascend Elements负责全球营销和政府关系的副总裁罗杰·林(Roger Lin)说:“所有和我们一样的人都在忙着把这些设施准备好,为即将通过系统的大量材料做好准备。”
回收利用对环境的好处是显而易见的——同等重量的回收电池材料通常比同等数量的开采材料排放的温室气体少得多。回收也将在制造和所有权方面发挥关键作用。
制造足够多的电动汽车来满足不断增长的需求,并以消费者不会犹豫的价格出售它们,将需要电池材料的供应,而仅靠采矿业是无法提供的。对这些稀有材料的需求可能会从根本上重塑未来拥有汽车的意义。
回收在电气化的未来中扮演着核心角色
能源问题研究机构洛基山研究所(Rocky Mountain Institute)的可持续交通负责人亚历山德拉·r·卡隆(Alessandra R. Carreon)说,回收利用不仅仅是一个偏好或政治问题,而是一种必要性。她表示:“我们无法真正靠自己的方式来满足需求,尤其是在北美。”
需求迅速膨胀:根据汽车数据公司Cox automotive的数据,2022年美国电动汽车销量为809,739辆,比2021年增长66%。电动汽车电池的需求增长速度甚至超过了汽车销量的增长速度,因为美国消费者越来越多地寻求更大的电动汽车,比如suv,这类汽车需要更大的电池。
需要明确的是,电动汽车还没有完全取代汽油车。考克斯汽车公司(Cox Automotive)的数据显示,2023年前三个月,汽油动力汽车仍占新车销量的93%。
那么,在电动汽车刚刚开始大规模上路的时候,电池回收的重要性何在?根据国际能源署的数据,尽管锂产量自2017年以来几乎翻了一番,但对锂(电动汽车电池的主要成分)的需求已经超过了供应。电池回收公司红木材料(Redwood Materials)表示,未来10年锂离子电池的需求将增长5倍。
注重成本的消费者应该支持电池回收的成功。随着技术的进步和规模经济的形成,电池的生产成本随着时间的推移大幅下降,但这并不意味着电池便宜。一个普通的50千瓦时电池的生产成本为7500美元。
电池价格仍然是进一步降低电动汽车价格的一个障碍,有人说这是提高电动汽车采用率的先决条件。不过,要想取得成功并不容易:如果电动汽车销量增长,对电池材料的需求也会随之增长,而缺乏更多供应的需求将推高价格。
“最终——我们还没有到那一步,因为没有足够的电池——回收的材料将能够抵消开采的矿物,”卡伦说。
电池回收如何运作
回收电池首先要回收电池。说起来容易做起来难。
电池很重,有时重达数千磅。它们不像无线电钻上的电池那样从车里蹦出来。即使它们不再处于工作状态,它们仍然可以携带危险的电荷。
一旦你有了电池,你需要移除包裹电池材料的塑料或其他材料。剩下的电池材料必须经过加工才能分离成其组成元素,这是一项复杂的工作。最终,你得到了原始元素,例如锂或钴,几乎是纯净的。这些最终会成为新电池的基石。
回收和再利用旧电池解决了一些与电池生产有关的环境问题。“从回收电池中提取的锂比从地下提取的锂少一种,”林说。原材料的开采、提炼和运输都是能源密集型的过程。林说,回收利用的温室气体排放量比开采新材料要少90%。
最终,电池回收可能会改变汽车所有权的轮廓。“因为金属在电动汽车中的价值比在普通汽车中的价值要高得多,你可能会看到一种不同的模式出现,一些汽车制造商对这些材料有更大的既得利益,”林说。
事实上,福特早在两年前就宣布,它正在设计一个“电池供应链,以创造一个完全闭环的生命周期”。林说,未来的消费者可能会看到制造商或其他公司在你准备出售电池之前就找到了方法——早在你购买电池的时候。想象一下,如果你让制造商在未来回收电池,就会有降低价格的激励措施。
回收不是零原来的选择
回收并不是废旧电动汽车电池的唯一出路。在某些情况下,不适合在车辆中使用的电池可以重新用于其他用途。
其中一个例子是在电网供应充足时储存电力,并在需求旺盛时将其释放回电网。除其他好处外,这减少了在高峰时段产生额外电力的需要。包括特斯拉在内的公司使用新电池建造存储系统,但旧电池也可以使用。
B2U公司——“电池二次使用”的缩写——在加州兰开斯特建造了这样一个存储站点,使用了1300块本田和日产的废旧电池。这些旧的电动汽车电池加在一起可以储存高达25兆瓦时的电力,足以为800多户家庭供电一天。
未来的电池回收
美国的电动汽车电池回收行业还没有准备好每11分钟处理相当于一架波音747的电池。
“我们需要投资于回收设施,这样我们就可以为未来10年将投入使用的数百万个报废电池做好准备,”卡伦说。
如今,大多数电动汽车电池还没有达到使用寿命:自2011年以来售出的230万辆电动汽车中,有150万辆是在过去四年里售出的。根据法律规定,电动汽车电池必须有至少8年或10万英里的保修期,所以它们可能要过好几年才能开始老化。事实上,今天回收的大部分电池都不是用过的电池;它们是电池制造商生产的废料。
把握好时机是关键。太快建立太多的回收能力,企业可能难以维持下去。建设得太少、太晚,整个行业可能会不堪重负。
很难确切地知道什么时候会有更多的报废电池进入系统。目前使用的电动汽车电池的表现超出了最初的预期。“这是目前正在展开的谜团,”卡伦说。“它们到底能活多久,在它们生命的尽头到底发生了什么?”那么如何测量呢?这实际上是我们面临的一个很大的问号。”
除了时机,该行业在扩大规模时还必须解决以下问题:
- 在设计电池时考虑到回收利用。林说,电池和汽车制造商可以使拆卸和拆卸旧电池变得更容易、更安全。他说,电池越难加工,“其价值就越低,电池最终被回收利用的可能性也就越小。”
- 加强行业协调。制造商、回收商和其他参与电池生产和回收的企业仍在理清自己的角色和责任“责任是,”卡伦说。她说,政府监管和行业协调的结合可以建立一个更顺畅的过程这在全国范围内都是一致的,但这并不意味着消费者需要弄清楚电池没电后该怎么处理。
- 完整的国内供应链。然后,回收商生产的回收电池材料必须转化为电池。尽管美国是新电池总装厂的所在地,但卡伦表示,“美国严重缺乏中游产能和加工设施”,如果没有这种能力,材料和电池组件就需要出口那就一定是他移植。
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