隨著美國、歐盟、台灣紛紛頒佈市售車輛電動化的政策目標及期程,以及美國拜登政府在今年 5 月初宣布投注 30 億美元(約為新台幣 900 億元)於電動車電池的生產,電動車已奠定為未來汽車產業的主流。

然而,電動車的鋰電池生產是否跟得上需求的攀升,便成為相當棘手的問題,因為鋰礦等礦物的開採,掌握在特定少數國家,供應鏈的穩定性及價格波動都是潛在的問題;此外,新礦場從規劃到正式開採,需要耗費約 16.5 年的時間。

因此,鋰電池的回收再利用,就成為另一個思考方向,除了彌補鋰礦供給不穩定及鋰電池廢料處理等問題,更能夠將報廢的鋰電池做更有效益的使用。

電動車電池回收將是未來大商機!

2017 年電動車電池回收的產值約為 1.39 億美元(約為新台幣 41.7 億元),而根據美國調研公司 Allied Market Research 的預估,2025 年將會成長至 22.7 億美元(約為新台幣 681 億元)。

歐盟執委會曾公開表示過鋰電池回收再利用的重要性,而美國拜登政府也宣布為鋰電池的回收投注 6,000 萬美元(約為新台幣 18 億元),作為美國境內的第二條鋰電池生產供應鏈的建構。美國電池回收處理公司 Retrieve Technologies 的董事長 Shane Thompson 說道,他在這一個行業已待了 22 年,但是去年感受到明顯的轉變,預計在未來的 10 年內,電池回收將變得相當重要。

有別於塑膠的回收,鋰電池並沒有回收次數的限制,是一項極具吸引力的潛力,且經由回收再利用製成的電池品質不會因此而有所減損,能夠減緩鋰礦開採需求的壓力,對於電動車及環境發展的永續有所助益,創造鋰電池的循環經濟(circular economy)

即便鋰電池的回收具有相當的吸引力,但是成本相當高昂。不論是手機、電腦、平板等 3C 用品,甚至是電動車使用的鋰電池,報廢後,裡面的原料不能被直接當成垃圾丟棄掩埋,必須妥善回收處理,因此鋰電池的回收成本高、耗費時間,也不容易將所有的貴重原料回收再利用;為此,美國出現許多專門處理鋰電池回收的新創公司。

ABTC:拆解回收電池,賦予關鍵零件新生命

美國 ABTC 公司(American Battery Technology Company)的創辦人 Ryan Melsert 過去曾為 Tesla 在內華達州的超級工廠工作,負責處理電動車電池生產過程中的廢棄物。Ryan Melsert 在當時眼見電池廢棄物回收處理業界的不足,因此決定帶領團隊離開 Tesla 並自立門戶。

ABTC 提出一個全新的電池回收策略:將回收電池拆解,取下關鍵的零件(如電池的陽極、陰極、分隔器等),並經過處理後,將這一些零件再次販售給電池製造廠,作為美國境內的新電池製造零件供應來源。

目前 ABTC 已有足夠的經驗,能夠很有效率地完成回收電池的拆解與零件的處理,減少過程中各種溶劑、氧化劑的使用。ABTC 目前已完成實驗階段,但是後續該公司仍繼續向前邁進,試圖打造出商業化規模。

Li-Cycle:拆卸電池,將金屬原料回收再利用

加拿大電池回收公司 Li-Cycle 於 2016 年成立,並於今年 5 月在亞力桑那州設立工廠。該公司近期被外界看好,獲得大筆投資贊助。

有別於傳統電池回收業者只取出舊電池的鈷、鎳等貴重元素後就直接丟棄的做法,Li-Cycle 則是做到物盡其用,將能回收的物質全數處理後再利用。根據 Li-Cycle 的做法,他們會先取出並回收舊電池的鋁、銅、塑膠等零件,後續將電池絞碎處理後,產生出業界所謂的 “black mass”。這是一種粉塊狀黑色物質,並從中提煉出所有可以使用的金屬原料,作為新電池製造的原料。

Li-Cycle 希望透過電池回收技術,降低新電池的生產成本,並能夠解決新電池生產規模不足的問題。

Ascend Elements:將舊電池負極處理後再利用

Ascend Elements 是一間 2015 年成立的美國公司。有別於 Li-Cycle 想要將舊電池中可回收再利用的物質全數回收,Ascend Elements 的做法為篩選出舊電池最貴的零件並進行回收再利用。

根據 Ascend Elements 的說法,鋰電池最貴的零件是電池的負極,因為負極是由鋰、鎳、鈷、錳等貴重金屬元素製成;因此,該公司認為,與其不斷地開採這一些金屬原料,何不直接從舊電池取用,並回收再利用。然而,Ascend Elements 並不是直接取下這一些金屬原料再利用,而是將舊電池經過處理後,提煉出客戶需要的重要金屬元素,作為新電池的製造原料。

Ascend Elements 宣稱,根據實驗結果,由該公司供應的回收原料所製成的電池,不僅在效能表現上優於同等級的新電池,更具有生產成本的優勢,且生產過程使用綠電,減少碳足跡達 90%。未來該公司將進一步擴廠,打造超級工廠來因應電池回收的業務需求。

Redwood Materials:善用舊電池的剩餘電力

Redwood Materials 是一間電池回收新創公司,其創辦人 JB Straubel 曾是Tesla 的共同創辦人暨首席技術長。

Redwood Materials 公司發現,舊電池回收的當下,仍有剩餘的電力儲存於其中。電池回收業者著手電池回收處理前,為避免著電池著火,必須要投入額外的金錢和時間將電池中的剩餘電力耗盡,顯得相當沒有效率。

該公司決定要好好善用這一些剩餘電力,透過技術將電力轉換為熱能,從中提煉出電解液、相關金屬礦物,作為生產新電池的原料使用。此外,這一些舊電池的剩餘電力,也可以作為電池回收作業的電能來源,減少額外電力的使用。

推薦閱讀:TOYOTA 加入美新創的電動車電池回收計劃!電動車電池如何回收再利用?

KULR:運送技術的突破,讓鋰電池回收的載運過程變得更安全、更便宜

鋰電池的可燃特性,被美國運輸部認定具危險性,因此運送過程有特別的規範,不是隨便一輛卡車或一架貨機就可以完成運送作業,從業人員也需要經過特別訓練。因此,這一些條件無形中墊高了鋰電池回收運送的成本。

然而,美國一間新創公司 KULR 找出了突破前述限制的方法。以碳纖維技術打造出一款輕量、防火的載運盒。

這一項技術原本是公司為 NASA 研發,讓太空人升空時,可以安全地存放筆電中的鋰電池,確保不會著火,而目前已可用於 3C 用品及微型電動腳特車的鋰電池回收運送,並獲得美國運輸部的特許。 KULR 公司的執行長 Michael Mo 表示,KULR 電池載運盒就像披薩盒一樣,只是披薩盒是保溫,而這一款電池載運盒是保冷。

透過 KULR 的技術,未來鋰電池的載運不需要專人處理,電池業者也不需要額外投入人員的訓練,能夠減少運送的人力成本支出。目前載運盒可以存放的容量約為 2.1 kWh,然該公司將努力擴增至 10 kWh;未來電動車的鋰電池回收,可以分割為小單位的模組存放運送,讓電池回收的載運過程變得更安全、更便宜。

本文開放合作夥伴轉載,參考資料:Canary MediaEnergy Monitor,圖片來源:Unsplash