鉅大LARGE | 點擊量：467次 | 2022年09月05日
"城市礦山"變身金鑰匙：TSLA已入局，動力鋰電池金屬材料再利用迎風口
動力電池等零部件原材料價格上漲已與芯片供應(yīng)緊張一道，成為影響我國車市發(fā)展的主要因素之一。而這也讓打開報廢汽車突破口，提升金屬等材料再利用的需求變得更為迫切。
近日，圍繞報廢汽車尤其是新能源汽車金屬材料的再利用，多家企業(yè)紛紛展開行動。未來，相關(guān)企業(yè)如何念好金屬材料循環(huán)利用這本經(jīng)，將成為提升汽車供應(yīng)鏈管控能力的重要一環(huán)。
特斯拉申請新專利，回收電池中的鎳和鈷
據(jù)外媒報道，特斯拉申請了一項新專利，旨在回收電池中未損壞和未使用的關(guān)鍵原材料鎳和鈷。由于全球供應(yīng)鏈短缺，一些電池材料變得越來越難獲得。而該專利可使用電化學溶解來回收地球金屬并進行利用，從而推動更高效的供應(yīng)鏈發(fā)展。該專利名為“通過電化學溶解制造金屬硫酸鹽系統(tǒng)”，由三位特斯拉工程師于2021年7月29日提交。
電池制造一直是電動汽車公司的核心重點。而電池是電動汽車的命脈。隨著越來越多的公司進入電動汽車領(lǐng)域，電池和電池材料因需求不斷增長而變得越來越少。在電動電池使用壽命結(jié)束后，可以從失效電芯中回收未損壞和未使用的原材料。電池電芯回收可能是緩解電池材料供應(yīng)短缺和增加公司產(chǎn)品可用電芯數(shù)量的最佳和最有效的方法。此項專利對于鎳和鈷非常有必要，因為鎳的可用性較低，而鈷開采對環(huán)境影響較大且存在不道德的采礦作業(yè)。
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-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
專利中描述道：“硫酸鎳和硫酸鈷常被用作鋰離子電池正極材料前驅(qū)體、鎳氫電池正極、鎳鎘電池正極的原料。但由于供應(yīng)有限，從市場上購買金屬硫酸鹽產(chǎn)品既困難又昂貴。因此，幾家公司通過將更容易獲得的金屬產(chǎn)品（如鎳粉、鎳塊、鈷粉和鈷塊）溶解在硫酸中來合成金屬硫酸鹽溶液。然而，隨著電動和混合動力電動汽車市場的不斷增長，且預(yù)計未來還將持續(xù)增長，除硫酸鹽之外的金屬粉末和金屬塊也變得短缺。”
特斯拉的目標是利用電解槽容器來容納放置電池的溶液。該電解槽將在具有陽極和陰極的電化學溶解裝置中使用“相對稀的硫酸”，從陰極合成金屬硫酸鹽溶液、粉末或塊狀材料。金屬可以通過電解槽從電芯中提取出來，方法是電解槽被施加低壓電流，從而從電池中釋放未損壞的材料。
回收利用緩解原材料供應(yīng)難
8月9日，億緯鋰能發(fā)布公告稱，與格林美簽署“1萬噸回收鎳產(chǎn)品定向循環(huán)供應(yīng)合作備忘錄”。格林美承諾，自2024年起，向億緯鋰能每年供應(yīng)1萬噸以上的回收產(chǎn)出鎳產(chǎn)品（包括硫酸鎳、三元前驅(qū)體與三元材料等），合作期限自產(chǎn)品供應(yīng)開始延續(xù)10年，且可根據(jù)需要進行數(shù)量的增加和合作期限的延長。
億緯鋰能不是與格林美開展合作的惟一一家動力電池企業(yè)。近日，格林美與孚能科技簽署《關(guān)于建設(shè)廢舊動力電池及電池廢料綠色處理產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，共建廢舊動力電池及其廢料的回收、資源化、再制造的全生命周期價值鏈體系。根據(jù)協(xié)議，孚能科技全球供應(yīng)鏈所產(chǎn)生的退役/廢舊動力電池及廢料，根據(jù)市場行情及雙方約定的價格，由格林美進行回收、拆解、處置與利用，實現(xiàn)全生命周期溯源管理。格林美對孚能科技交付的廢電池及廢料綠色處理，由此生產(chǎn)出的電池級鎳、鈷、錳硫酸鹽、三元前驅(qū)體或正極材料，將作為電池生產(chǎn)的原料交給后者。此前，格林美已與全球200多家整車企業(yè)及供應(yīng)商簽署了動力電池回收協(xié)議。
面對原材料價格上漲及其帶來的風險，動力電池企業(yè)開始向報廢車輛尋求材料的循環(huán)利用價值。據(jù)了解，《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》將廢舊動力電池循環(huán)利用作為重點行動之一，提出要加強新能源汽車動力電池溯源管理平臺建設(shè)、培育廢舊動力電池綜合利用骨干企業(yè)。行業(yè)人士指出，加強金屬材料循環(huán)再利用具有重要的戰(zhàn)略意義，它不僅是綠色發(fā)展的支撐，也是企業(yè)應(yīng)對原材料供應(yīng)緊張的一種有效方式。
金屬材料再利用價值可期
就在動力電池供應(yīng)商積極挖掘金屬材料循環(huán)利用價值之際，車企也沒閑著。特斯拉近日公布的2020年影響報告，透露了其有關(guān)動力電池回收工作的更多情況。據(jù)悉，多年來，特斯拉一直在與第三方回收商合作，從報廢的電池組中回收材料；同時，也致力于開發(fā)自己“獨特的電池回收系統(tǒng)”。
2020年四季度，特斯拉在美國內(nèi)華達州超級工廠成功完成了電池電芯回收設(shè)施建設(shè)的第一階段工程，用于電池制造廢料和報廢電池的內(nèi)部處理。特斯拉方面表示，現(xiàn)場回收可使其更接近于關(guān)閉材料生產(chǎn)循環(huán)，將原材料直接提供給鎳、鈷供應(yīng)商。該設(shè)施開啟了大規(guī)模電池回收的創(chuàng)新循環(huán)，使特斯拉能夠通過運營學習快速改進當前設(shè)計，并對研發(fā)產(chǎn)品進行工藝測試。隨著柏林-勃蘭登堡超級工廠和德克薩斯超級工廠實施內(nèi)部電池制造，特斯拉預(yù)計其在全球范圍的金屬廢料回收將大幅增加。記者了解到，特斯拉為每家超級工廠量身定制回收解決方案，從而將有價值的材料重新引入制造過程，目標是開發(fā)一種具有高回收率、低成本和低環(huán)境影響的安全回收工藝。
從長遠來看，由于與大規(guī)模電池材料回收和再循環(huán)相關(guān)的成本將遠低于購買額外的電池制造原材料，該項目預(yù)計幫助特斯拉節(jié)省大量成本。特斯拉也正通過回收再利用，成為鎳、鈷和其他原材料的生產(chǎn)商。公開資料顯示，特斯拉2020年回收了1300噸鎳、400噸銅和80噸鈷。
國內(nèi)造車新勢力在動力電池金屬材料回收方面也取得了一定的成績。為了更好地推進電池管理，蔚來汽車專門成立了電池資產(chǎn)管理公司——武漢蔚能電池資產(chǎn)有限公司（以下簡稱“蔚能電池”）。蔚能電池總經(jīng)理陸榮華介紹稱，公司運營近1年來，名下有了約2000噸的鎳鈷錳材料，到明年年底很可能突破1萬噸。
金屬材料的循環(huán)再利用將給相關(guān)企業(yè)帶來一筆重要收益。以NCM523電池為例，鎳、鈷、錳元素的金屬含量分別為11.78％、4.75％和6.65％，回收價值較高。即使貴金屬含量最低的磷酸鐵鋰電池，其1.6％的鋰元素含量仍高于我國開發(fā)利用原礦僅0.8％～1.4％的品位。一家市場研究機構(gòu)預(yù)測，2020～2030年，我國動力電池回收合計市場空間有望超過2000億元。其中，三元電池回收空間約1305億元，磷酸鐵鋰電池回收空間約680億元。動力電池中可循環(huán)利用的金屬材料價值，越來越受到行業(yè)的重視。特斯拉原聯(lián)合創(chuàng)始人兼長期首席技術(shù)官JBStraubel甚至在2019年離職，創(chuàng)辦了自己的公司RedwoodMaterials，專門開發(fā)回收工藝。Redwood還與松下簽訂合同，負責回收后者在特斯拉美國內(nèi)華達州超級工廠生產(chǎn)電池的廢料。
數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國動力電池退役量高達20萬噸（約25GWh），預(yù)計2025年后，每年的退役電池數(shù)量增長將超百萬量級。近日，外媒還報道，LG能源解決方案表示，擬將廢電池出售給回收廠商，并從中提取鎳、鈷，用于生產(chǎn)電池正極材料；SK創(chuàng)新、三星SDI也做出同樣的布局。
“城市礦山”建設(shè)有待完善
事實上，不僅動力電池具有很強的金屬材料循環(huán)利用價值，即使普通燃油車也是如此。汽車發(fā)動機、變速器、車架等五大總成，車輛內(nèi)飾的中控臺、方向盤、車門內(nèi)襯等塑料件，汽車上的金屬材料、輪胎、鋼化玻璃都可以回收再利用。
“報廢汽車上有大量可循環(huán)利用的金屬材料，鋼鐵之外，還有很多貴金屬?！敝袊镔Y再生協(xié)會副會長高延莉在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，報廢汽車中含有金、鉑、鈀、銠、鎳等金屬材料，這些都具有很強的循環(huán)再利用價值，雖然有些材料單車可回收利用量不大，但積少成多，可挖掘的價值很大。尤其隨著車輛電動化、智能化程度不斷提升，相關(guān)金屬材料的回收利用變得意義更為重要，行業(yè)應(yīng)該引起重視。
不過，在報廢汽車金屬材料循環(huán)再利用的過程中，也出現(xiàn)了一些管理混亂的問題。比如，貴重金屬材料流入非法交易市場，相關(guān)材料的回收簡單粗暴、嚴重污染環(huán)境等。記者了解到，傳統(tǒng)燃油車蓄電池的回收利用就一直是老大難問題。“我們收車的時候，基本看不到鉛酸電池，車主們在交車的時候就自行拆卸變賣了?！标兾魇氹u市金馬報廢汽車回收拆解公司執(zhí)行董事郝曉剛介紹稱，因為鉛酸蓄電池含有大量的鉻、鉛、汞、鎳、鋅、錳等重金屬，在利益驅(qū)動下，其規(guī)范回收一直難以真正實現(xiàn)。而且這種電池含有廢酸、廢堿等電解質(zhì)溶液，非正規(guī)機構(gòu)處置不當，很容易發(fā)生泄漏導致水土污染等問題。2019年，國家發(fā)改委發(fā)布《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》，實施蓄電池“誰生產(chǎn)，誰回收”的政策，并要求到2025年底，規(guī)范回收率達到60％以上。但目前，廢舊鉛蓄電池的回收處理仍然處于非?；靵y的狀態(tài)。他強調(diào)，在挖掘報廢汽車“城市礦山”價值的同時，還需各方協(xié)力，構(gòu)建科學、有序的管理機制，規(guī)范市場運營。中國汽車報，第一電動網(wǎng)
