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废弃的电池的处理方法是电动汽车后期的隐患

来源:企业动态 时间:2021/11/24 8:12:35
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现在这家汽车制造商正将召回范围扩大到自2017年以来,在全球销售的所有14.1万辆Bolt。修复车辆将是一项大规模的行动,与大多数燃气动力汽车内的烤面包机大小的铅酸电池不同,Bolt内的锂离子电池组贯穿整个汽车轴距,重达960磅。包含数以百计的电池单元,这些电池单元很脆弱,也很棘手。拆开维修时,可能是危险的,不正确的处理可能导致有毒气体和火灾。


Spiers是来帮忙的。他与通用汽车的关系始于11年前,当时他向该公司早期电动汽车(Volt)的开发负责人询问了通用汽车在电池损坏或死亡时的处理方案。事实证明,通用汽车并没有真正的计划。Spiers把这个机会变成了一项业务,现在负责处理在美国销售的每一个主要汽车制造商(特斯拉除外)的电动汽车电池寿命耗尽的物流问题。Spiers新技术公司(SNT)接收有缺陷的电池,并对其进行运输、测试,以及在可能的情况下对其进行拆卸、修复和翻新。“我们干的是脏活。”Spiers说。


当电池不能修复或重新使用时,该公司在其现场设施中回收一些电池。该公司还储存电池,大量的电池。SNT在俄克拉荷马城的主要仓库有数百个电动汽车电池,堆放在30英尺高的架子上。随着Bolt的召回,通用汽车将向SNT运输更多的电池。


这些电池,以及数以百万计最终将从道路上消失的类似电池,是世界电气化的一个挑战。汽车制造商正在为电气化投入数十亿美元,并承诺这一代汽车将比前一代的汽油动力车更清洁。据国际能源署估计,到本世纪末,全球将有1.48亿至2.3亿辆电池驱动的汽车上路,占全球汽车总量的12%。


任何人都不希望这些电池成为废物。锂离子电池,和许多电子产品一样是有毒的,可能引起破坏性的火灾并迅速蔓延,当存放在一起时,危险性尤其高。美国环保署最近的一份报告发现,去年锂离子电池在城市废物处理设施中至少引起了65起火灾,尽管大多数是由较小的电池引起的,如手机和笔记本电脑的电池。在SNT的仓库里,鲜红色的应急水管蜿蜒穿过天花板,这是防止灾难发生的保障。


但从另一个角度看,这些旧电池也是一个机会,可以让汽车的未来更加绿色。电动汽车比燃烧汽油汽车产品更环保,但它们仍然有环境成本。电池含有钴和锂等有价值的矿物,这些矿物主要是在海外开采和加工的,开采活动使当地社区因滥用劳动力和水等重要资源而损失惨重,并增加全球碳排放。加州大学戴维斯分校交通研究所的工程师Hanjiro Ambrose说,正因为如此,对新电动汽车的无节制需求将 “减少发达国家和城市中心的温室气体排放,并牺牲开采材料的地方”。


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在一个理想的世界里,堆放在俄克拉荷马州仓库的这些锂离子电池,每一个都被重新使用和回收,无限地创造出10年、25年、甚至50年后的新的锂离子电池,几乎不需要新材料。专家称这是一种 “循环经济”。为了实现这一目标,回收商们正在竞相寻找一种有效的、对地球友好的方法,将废旧电池减少到其最有价值的部分,然后将其重新制作成新产品。参与者包括由特斯拉前高管领导的内华达州公司Redwood Materials,欧洲的Northvolt,以及位于多伦多的Li-Cycle。


理论上,根据加州大学戴维斯分校土木与环境工程教授Alissa Kendall的实验室所做的研究,到2040年,随着电动车越来越流行,回收材料可以提供新电池中一半以上的钴、锂和镍。新兴的电动车行业需要一个智能的电池报废程序,以及广泛的充电站、训练有素的汽车技术人员和一个强化的电网。这些是必不可少的基础设施,是使我们的电气化未来尽可能地绿色化的关键。“我们必须控制这些报废的电池,”肯德尔说,“不应该成为恐怖的潜在风险。”


有一件事似乎是可以确定的:目前处理过期汽车的方式行不通。汽车是典型的环球旅行者,平均每辆车可能有三到四个车主,并在其一生中跨越国界。当车辆最终报废时,会落入一个由拍卖商、拆解商和废品收购站组成的全球网络中,这些拍卖商和废品收购站试图尽可能有利地处理汽车。“这些车辆被拍卖,任何人都可以抓住它们,”肯德尔说,“这就如同狂野大西部”。


今天的系统之所以能够发挥作用,主要是因为废金属有价值,而且传统的汽车零部件有一个健康的市场。英国汽车回收咨询公司Salvage Wire的CEO Andy Latham解释说,拆解商:包括那些在监管机构的雷达下运作的拆解商,将从报废车上榨取每一分钱视为一种艺术。这包括启动汽油动力汽车的铅酸电池,今天,超过95%的铅酸电池被回收,因为消费者在归还电池时可以收回押金,而且电池的拆卸相对简单。相比之下,锂离子电池组是一个沉重的机器,有几十个组件,而且根据制造商的不同,设计也完全不同。拉瑟姆说:“这些电池中的电压是致命的,”他培训刚刚开始使用电动汽车的救援人员,“人们不了解其中的风险。”


从电动车电池中提取有价值的材料是困难和昂贵的。回收过程通常涉及切碎电池,然后在专门的设施中用热量或化学品进一步分解。这一部分相对简单,更难的部分是将报废电池,从它们报废的地方运到这些设施当中。根据最近的一项研究,回收的总成本中大约40%是运输成本。电动车电池组非常庞大,需要用卡车(而不是飞机)装在专门设计的箱子里运到集中的回收设施,往往要跨越遥远的距离。处理锂离子电池的要求非常高,以至于经销商选择将整辆4000磅重的受损车辆运到俄克拉荷马城,以便SNT能够提取和修理或回收里面的1000磅重的电池。


总而言之,这个过程是如此的劳动和资源密集,以至于通常超过了从地下挖掘新材料的成本。目前,唯一可以回收利用的电池材料是钴,因为钴非常稀有和昂贵。出于同样的原因,许多电池制造商希望很快从他们的化学制品中剔除钴,这有可能使回收商的价值主张变得更加困难。“回收不会对所有人都有利可图。”Call2Recycle公司的CEO Leo Raudys说,该公司是一家非营利组织,负责废弃电池的回收物流。即使是不含钴的电池也是有毒的,有火灾危险,尽管它们仍然含有大量有价值的材料,如锂和镍。但如果以负责任的方式回收这些电池,根本就没有什么利润可言。


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简而言之,无论谁最终得到了一个报废电池,都可能不得不付钱给回收商,让他们把电池拿走。Raudys将这种情况与处理电子废物的早期时代相提并论,当时生产商和回收商都束手无策。他说:“你仍然看到很多电子管电视最终被扔在沟里。”


Raudys说,电动车电池组的风险较小,部分原因是它们非常大,难以隐藏。由于火灾风险,垃圾填埋场不会有意接收它们。一个巨大的电池组被倾倒在某个地方,更容易追溯到其所有者或制造商。这将有助于使大多数电池组保持在回收的道路上。


专注于电池生命周期管理的咨询公司Circular Energy Storage的创始人汉斯·埃里克·梅林也同意这个观点。时间会解决多种问题,随着越来越多的电池报废,规模经济将推动成本下降。梅林说,另一个关键是让电池制造商和电池回收商彼此之间更接近。他指出,最发达的电池回收行业在中国,70%的锂离子电池在中国生产。在北美和欧洲,制造和回收都比较少。但一些汽车制造商已经建立了内部回收项目,自己回收材料,同时回收商也在考虑制造电池。9月,Redwood Materials公司表示,它将开始用回收的金属制造电池阴极。


还有人说,一些电池会从这些系统中 “泄漏”,不能立即被回收。一些电动汽车最终会被送到国外,就像目前约40%的汽油动力汽车一样。这是一种常见的命运,因为被认为不适合在美国道路上行驶的汽车,仍然可以被运往海外,并以大幅折扣出售。梅林说,少量的老式电动汽车已经在向国外转移。在他的研究中,他发现很容易在乌克兰找到旧型号的全电动日产聆风,该公司直到今年夏天才在乌克兰销售。


梅林指出,二手车输向国外,是电动汽车能够进入较贫穷国家的一个重要途径。但这也提出了一个问题,即当车辆报废时,这些地方是否为安全和环保的回收做好了准备。“我们从电子垃圾交易中得到的证据表明,可能这些地方不太好回收,”肯德尔指着印度和东南亚等地说,“这是个悲剧。”


在本土,一些电动车电池可能会 “泄漏 ”到国内汽车行业的阴暗角落,那些没有钱或没有意愿处理废物的参与者。一个结果是囤积电池,希望回收成本最终会下降,或电池的价值会上升。Kendall说:“其中一些是一厢情愿的想法。”有时,这些电池被热心但并不总是具有安全意识的DIY爱好者拿走。这可能是有用的,因为这些DIY者有可能通过将旧电池重新用于新的应用,如家庭储能,从而从旧电池中挤出更多的价值。但是,一些电池组被分解成单个电池或模块进行再利用,这意味着它们更有可能丢失。


政府很可能也会参与进来,就像政府对铅酸电池采用的押金制度那样。去年,欧盟提出了要求电池和汽车制造商处理回收电池的法规,无论这些电池在寿命结束后归谁所有。拆解者可以转身说,“我不希望这东西在我的院子里,本田或特斯拉或丰田,把它拿走。”Salvage Wire的Latham解释说。欧盟的新标准还规定新电池内有多少贵金属需要从旧的设备中回收,而不是用新材料。


梅林解释说,对电池行业的监管需要取得一个谨慎的平衡。旨在最大限度地提高电动车绿色程度的严格规定,可能会减缓电动车的普及,并导致燃烧更多的化石燃料,这对地球来说是更糟糕的命运。汽车制造商特别关注的一个问题是,要求新电池中包含高门槛的回收材料,这可能很难实现,特别是在短期内,而且可能增加电池成本。


美国加州环境保护局已经召集了一个咨询委员会,考虑潜在的电池回收法规。在最近的会议上,汽车行业的游说者认为,无论谁在汽车寿命结束时把电池取出,都应该负责确保电池被送到回收商那里,并可能得到奖励,汽车制造商将充当报废电池的后盾。


在俄克拉荷马市,SNT仓库中的电池,大多来自仍在保修期内的汽车,这意味着汽车制造商对这些电池负有责任。该公司的业务发展主管泰勒·赫普斯说,汽车制造商付钱给SNT来保留旧电池,因为他们不知道二手电池市场会是什么样子,也不知道电池内的材料在未来是否会更有价值。“因此,汽车制造商不是说'我要去处理这些材料',而是说'我只是要保留这些电池'”他说。


坐在距离电池塔楼不远的一间会议室里,Spiers本人也表达了乐观态度。他指出,这个仓库的上一个租户是一家为石油管道建造零件的公司。现在属于一家帮助汽车制造商确保电动汽车尽可能地绿色环保的公司。他们仍在为这个仓库中的许多电池制定计划,但Spiers相信,最终,这会是一种机会,而不是浪费。“如果你能建立一个经济模式,那么整个行业朝着这个目标努力是有意义的,”他说。“我认为这是比监管更大的动力”。他有动力把这件事做对,毕竟,这涉及到重大的利害关系:比如地球环境问题。



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