全球范圍內,越來越多的電動汽車正在上路。去年,純電動和混合動力汽車的銷量超過1700萬輛。初步預測顯示,今年的銷量可能達到2000萬輛。目前,電動汽車占所有汽車銷量的近20% 。但隨著越來越多的駕駛者選擇電動汽車,也帶來了一個新的挑戰——這些巨型電池的使用壽命到期后該如何處理。
動力電池的平均使用壽命為12至15年,但實際數據表明,電池壽命可能最多延長40%。電動汽車電池的平均重量約為450公斤。
到2030年,預計澳大利亞將有約3萬噸電動汽車電池需要處理或回收。到2040年,這一數字預計將達到36萬噸,到2050年將達到160萬噸。
這有問題嗎?不一定。即使汽車電池壽命耗盡,它仍然有足夠的電量。它們可以一起為小型車輛、房屋供電,或者,如果串聯起來,甚至可以為整個城鎮供電。
然而,要做到這一點,我們需要更深入的信息。這些電池的健康狀況如何?它們是由什么制成的?它們出過事故嗎?目前,這些問題的答案很難找到。這種情況必須改變。
舊電動汽車電池蘊藏著巨大的潛力。但要實現這一目標并非易事。
這是因為很難獲得有關電池性能、電池退化速度和電池當前健康狀況的準確數據——現在的容量與新電池的容量相比如何。
遺憾的是,汽車制造商通常會讓獲取這些關鍵信息變得困難。一旦電池組被拆除,我們就無法獲取其具體數據。
評估二手電動汽車電池的健康狀況和可靠性比想象的要難。這會帶來現實的風險。如果電池出現故障或嚴重老化,打開或用于不當用途時可能會起火。如果沒有數據,回收商就只能盲目行事。只有對剩余容量和性能的估計有足夠信心,重復使用電動汽車電池才具有經濟可行性。如果沒有可靠的數據,投資者和公司可能會因為涉及的財務風險而猶豫是否參與再利用市場。
電動汽車電池富含鎳、鈷、鋰和錳等關鍵礦物質。電動汽車電池中幾乎所有成分均可回收——回收率高達 95%。
在這方面,事情也并非想象中那么簡單。制造商設計電池時注重性能和安全性,而可回收性往往被放在了次要位置。
制造電動汽車電池需要大量關鍵礦物質——智利鋰鹽蒸發池照片
為了安全起見,電池組通常采用密封設計,這使得拆卸數千個獨立電池變得非常困難。拆卸這類電動汽車電池極其耗時耗力。有些電池甚至需要先粉碎,然后再提取其中的礦物。
電動汽車電池的化學成分差異很大,例如磷酸鐵鋰和鎳錳鈷。但這些重要信息通常不會出現在標簽上。
評估電池健康狀況的更好方法
根據健康狀況,二手電動汽車電池可分為三類:
高容量(原始容量的 80% 或以上):這類電池可以翻新,用于類似用途,例如電動汽車、輕便摩托車、自行車和高爾夫球車。部分電池可以調整尺寸,以適應較小的車輛。
中等(60-80%):這些電池可以重新用于完全不同的應用,例如固定式電力存儲或不間斷電源。
低(低于 60%):這些電池經過粉碎和精煉過程,以回收可用于制造新電池的寶貴礦物。
研究人員最近成功評估了二手電動汽車電池的健康狀況,即使在沒有電池數據的情況下也是如此。不過,即使獲取使用情況和性能數據,仍然可以提供更準確的評估結果。
電動汽車電池依賴于漫長的供應鏈,含有關鍵礦物質,其制造過程會造成污染和碳排放。理想情況下,電動汽車電池在回收之前就已經耗盡。重新利用這些電池將有助于減少新電池的需求。如果舊電池被囤積或不當丟棄,則會導致火災風險以及土壤和水的潛在污染。
目前,企業和個人很難獲取每塊電池的性能數據。這意味著評估電池的健康狀況和剩余使用壽命變得更加困難,成本也更高。結果,越來越多的電池被過早丟棄或送去回收。
回收電動汽車電池是一個明確的過程。但它耗能巨大,需要大量的化學處理。
目前,許多電池制造商出于對知識產權和其他法律問題的擔憂,不愿分享電池性能數據。如果社會想要最大限度地利用這些復雜的儲能設備,就必須改變這種現狀。但這種改變不太可能來自行業本身。
2021年,加州出臺法律,要求制造商向回收商提供電池數據和健康狀況。同樣,歐盟也將要求所有電動汽車電池自2027年1月起配備數字護照,允許回收商獲取電池健康狀況、化學成分以及潛在有害事件(例如事故或極端溫度下充電)的記錄數據。
澳大利亞應該效仿——以免電動汽車電池堆積如山,而我們卻無法重復使用它們。
客座合著者哈比比教授是埃迪斯科文大學(ECU)綠色與智能能源系統中心主任。亞西爾·阿拉法特博士是該校的化學工程師兼高級研究員。本文編譯自《對話》(The Conversation ) 。
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