未來10年百萬顆退役 電動車電池循環再生三面向 | 環境資訊中心

未來10年百萬顆退役 電動車電池循環再生三面向

2021年08月25日
環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

隨著車廠和政府承諾增加電動車數量,預計到2030年將有1.45億輛電動汽車上路。雖然電動汽車可以在減少排放方面發揮重要作用,但它們也帶來潛在的環境定時炸彈——電池。

根據估計,從現在到2030年之間,將有超過1200萬噸的鋰電池退役。這些電池不僅使用大量的原材料,包括鋰、鎳和鈷,而且採礦可能影響氣候、環境和人權。電池的壽命結束時也會成為堆積如山的電子垃圾。

專家表示,隨著汽車業開始轉型,現在該規劃電池如何壽終正寢,減少對採礦的依賴並保持材料的循環流通。

根據估計,從現在到2030年之間,將有超過1200萬噸的鋰電池退役。照片來源:加拿大英屬哥倫比亞政府(CC BY-NC-ND 2.0)

電動車電池第二春

數億美元的資金正挹注回收相關的新創公司和研究中心,以找出如何拆卸廢電池和大規模提取有價值金屬的方法。

世界經濟論壇循環經濟專案負責人彭寧頓(James Pennington)說,如果我們想用有限的材料做更多事情,回收不應該是第一個解決方案,「首要最佳辦法是延長使用時間。」

隆德大學環境政策學者里希特(Jessika Richter)表示:「電動汽車電池首次退役時,其實還有很多電池容量。這些電池可能不再能夠推動車輛,但還可以儲存太陽能或風電場產生的電力。」

幾家公司正在進行試驗。能源公司Enel Group正在西班牙梅利利亞的一個獨立於國家電網的儲能設施中,使用從日產Leaf汽車退役的90顆電池。在英國,能源公司Powervault與法國車輛製造商雷諾合作,將退役電池用於家庭儲能系統。

建立鋰離子電池的第二春還有另一個好處:取代有毒的鉛酸電池。非營利組織Pure Earth的負責人富勒(Richard Fuller)說,只有大約60%的鉛酸電池用於汽車,另外有20%用於儲存太陽能,主要是在非洲國家。

富勒說,鉛酸電池在溫暖的氣候下通常只能使用兩年左右,因為熱會使它們劣化得更快,因此時常需要回收。然而,在非洲很少有設施可以安全地做好這件事。

相反地,這些電池經常在住宅後院裂開、熔化,使回收者及其周圍環境暴露於鉛,而鉛是一種沒有已知安全水準的強效神經毒素,會損害兒童的大腦發育。富勒表示,鋰離子電池是一種毒性更低、壽命更長的儲能替代品。

英國能源公司Powervault與法國車輛製造商雷諾合作,將退役電池用於家庭儲能系統。照片來源:Powervault新聞稿

鋰離子電池回收競賽

彭寧頓說:「當電池真正用完的那一天,就該回收它了。」

鋰離子電池回收業背後有很大的力量在推動。特斯拉8月發表的衝擊報告中宣布,該公司已開始在內華達州的超級工廠建立回收設施,以處理廢電池。

附近的紅杉材料(Redwood Materials)由特斯拉前技術長史特勞貝爾(JB Straubel)創立。該公司在內華達州卡森市展開業務,7月份籌資超過7億美元,還計畫擴大業務。紅杉材料的工廠接收廢電池,提取銅和鈷等有價值的材料,然後將精煉金屬送回電池供應鏈。

然而,雖然電池回收變得越來越主流,重大的技術挑戰依然存在。

其中之一是回收商必須破解其複雜設計,以獲取有價值的組件。英國電池製造新創Aceleron聯合創辦人康明斯(Carlton Cummins)表示,鋰離子電池的設計很少考慮可回收性,「這就是回收商痛苦之處。他們很想做這樣的工作,但只有在廢電池送到達家門口時他們才能獲得相關資訊。」

康明斯和另一位聯合創辦人強丹(Amrit Chandan)特別指出一個設計缺陷:組件的連接方式。康明斯說,大多數組件都焊接在一起,這有利於電氣連接,但不利於回收利用。

Aceleron的電池用鎖固的方式將組件的金屬端點緊壓在一起,日後可以鬆開完全拆解,或移除和更換單個故障組件。

簡化拆卸也有助於減輕安全隱患。鋰電池處理不當可能會造成火災和爆炸風險。「如果能把它拆解成小組件,可保證不會傷害任何人,」康明斯說。

待改變的回收系統

即使解決了技術挑戰也無法保證成功。歷史上,建立妥善運作的回收業困難重重。

例如,鉛酸電池的回收率很高,部分原因是法律要求——汽車電池中多達99%的鉛被回收。但是,若最終經手的是不當的回收設施時,就會產生污染的可能。廢電池最後通常會交給個體戶回收商,因為他們支付的金額可能比正規回收商更高,後者必須承擔更高的營運成本。

鋰電池的毒性或許較低,但它們最終仍需要安全的回收處理。 「產品往往會往阻力最小的路線流動,所以必須讓正規處理路線阻力更小,」彭寧頓說。

立法可以提供一些幫助。雖然美國尚未實施強制要求鋰電池回收的聯邦政策,但歐盟和中國已經要求電池製造商支付建立收集和回收系統的費用。彭寧頓說,這些資金可以幫助補貼正規的回收商,使他們更具競爭力。

去年12月,歐盟提議全面修改其電池法規,其中大部分針對鋰電池,包括電池回收率要達70%,鈷、銅、鉛和鎳回收率要達95%,鋰回收率70%,以及2030年新電池中回收含量的強制性最低水準,以確保回收商有市場,並使它們免受商品價格波動或電池化學成分變化的影響。

里希特說:「這些法案還沒完全成型,但已經相當積極。」

資料也是一個辦法。歐盟和公私合作的全球電池聯盟(Global Battery Alliance, GBA)都在研究電池的「數位護照」,一種包含其整個生命週期資訊的電子紀錄。「我們正在考慮使用QR code或無線識別檢測設備。」GBA電池護照計畫負責人弗倫(Torsten Freund)說,如此可以報告電池的健康狀況和剩餘容量,讓汽車製造商用於再利用或回收設施。有關材料的資料可以幫助回收商了解鋰電池的無數化學成分。一旦回收變得更加普遍,護照還可以顯示新電池中回收成分的含量。

里希特說,另外值得注意的是,永續交通不僅僅是電動汽車,步行、騎自行車或乘坐公共交通工具不應被忽視。「重點是,我們可以在非永續的系統中擁有永續的產品。」

作者

姜唯

如果有一件事是重要的,如果能為孩子實現一個願望,那就是人類與大自然和諧共存。

林大利

於特有生物研究保育中心服務,小鳥和棲地是主要的研究對象。是龜毛的讀者,認為龜毛是探索世界的美德。