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新能源汽車的電池在報廢后如何回收和處理?

正如答主@TUV萊茵 所言:

「退役的動力蓄電池,若未經科學處理,未能進入梯次利用隊列,將產生嚴重危害」。

另一方面,隨著5年前新能源汽車爆發裝車的動力電池退役期臨近,國內即將迎來「第一個」動力電池退役潮元年。2023年,國內累計退役動力電池超過20萬噸,2023年該數字約為32萬噸。在這樣的背景下,新能源汽車動力電池的回收和再利用就顯得尤為重要。

電動汽車淘汰的廢舊電池都去哪了https://www.zhihu.com/video/1530235573683499008廢棄電池的成本不斷增長

電池是電動汽車的核心,約佔電動汽車總成本的30%。但電池技術即將實現顯著改進:電化學和電子技術的重大進步可降低成本,實現高效的電池再利用、梯次利用並促進電動汽車電池回收,為推動電動汽車的普及提供成本優勢。

在電池的首次使用和任何後續生命周期中進行有效的電池健康監測,這將有助於在電池買賣雙方之間建立信任。基於這種信任,OEM可將電池作為資產來補償一些初始電池投資,並將其節省的價值間接轉移給消費者。

從2035年開始,每年廢棄的電動汽車電池可能會達1000萬個(超過吉薩大金字塔的質量)先再利用,然後回收

電池再利用就是識別電池包中仍保留可用電量的單體電池,拆卸電池包並將這些可用的單體電池重新組裝的過程。這種替代回收的方法(或更準確的說,這種過渡方法)正在以「電池梯次利用」的形式興起。當汽車鋰離子電池的充電容量下降到原始容量的70%到80%時(通常在8到10年後),便無法再為汽車有效供電,就需要更換。這些不再使用的電池數量不斷增加,由此帶來新的市場契機——「電池梯次利用市場」。ADI 公司汽車和可持續能源部副總裁Patrick Morgan就指出,「未來五年內,上路行駛的電動汽車數量將會是現在的5倍。再利用和回收電動汽車的電池資產有助於發展循環經濟,為消費者節省能源並創造價值。」

由於電池包成本占電動汽車價格的30%以上,因此,明顯的經濟和環境激勵因素可促使電池製造商、汽車製造商、監管機構甚至保險公司都積極培育梯次利用市場。最直接的途徑就是儲能系統(ESS)應用,使舊電池包中仍可使用的單體電池能夠在可再生能源電網中得到重新利用,以存儲由風能、太陽能、水力發電或地熱發電廠產生的多餘電力。電動汽車電池還可以拆卸成更小的電池模塊用於要求不高的用途,例如電動工具、叉車或電動踏板車。

電動汽車電池的生命周期—從製造到首次應用,然後(通過回收)到梯次利用

新興的梯次電池市場在技術、質控和實現方面並非毫無障礙。例如,當今的電動汽車電池使用電氣線束來監測電池的充電狀態。在重新部署電池之前必須全部拆除這些線束(以及其他線束),這樣就會增加成本和設計複雜性。產品設計中考慮報廢拆卸將成為一種發展趨勢,其中設計人員可使用無線BMS(wBMS)技術擴展硬連線電池監測系統(BMS)。無線BMS不僅可減小電動汽車的尺寸、重量和材料成本,還可以針對電池包實現更安全、更具可擴展性的機器人拆卸和組裝過程。

電池梯次利用:延長電動汽車電池的壽命

據估計,電池梯次利用可使電池的使用壽命延長6至30年。但此期限最終取決於電池在首次應用期間的使用狀況。那麼,如果無線電池管理系統(wBMS)技術能夠在電池的整個生命周期內無接觸採集電池數據,則它還具有其他重要優勢。這些重要數據可以整合到雲中,並關聯到電池的安全特性。

電動汽車使用后的額外電池壽命

在確定讓電池進入梯次利用之前,賣家可以使用這些數據生成健康狀況歷史記錄:電動汽車車主對電池進行過多少次完全/部分充電和放電?該電動汽車是否曾發生過事故?從車輛的維修記錄能夠看出什麼?此外,這種精細的健康狀況監測也可以應用於邏輯上無法收集數據的地方:新電池或梯次利用電池是否正確存放在倉庫中?在運輸過程中是否發生過什麼情況?

在使用和再利用之後,所有電池最終都會被分解和回收。無線BMS技術可以無接觸地大批量收集庫存信息,有助於快速制定再利用或回收決策。一旦決定了再利用還是回收,買賣雙方可通過運用健康狀況數據(通過無線BMS等技術實現)建立規範化的信任基礎,並在達成銷售價格之前公平地評估電池的價值。該行業甚至可制定一種評級標準,將使用較少的AAA級電池與維護不善的電池區分開來。

ADI公司電池管理系統總經理Mike Kultgen表示:

「對於電動汽車來說,核心要素當然是電池。要最大限度地提高電池的可靠性和使用壽命,促進電動汽車的普及,電池管理系統(BMS)非常關鍵。BMS的精度越高,就越有利於了解單體電池的狀況,從中獲取的容量就越多……電池包的運行也就越可靠。」可持續發展新領域期待電動汽車電池的到來

電動汽車領域的發展突飛猛進,而在促進環保交通方面,電池將發揮關鍵的作用。雖然電池梯次利用是回收前的高價值中間步驟,但其成功與否取決於電池初始和後續應用中的整體使用狀況。在進行電池和BMS設計時必須考慮到電池的整體使用壽命。這可能需要電池供應商和汽車製造商轉變思維方式,但從長遠來看,他們可以為創建具有環保可持續性和經濟可行性的新市場渠道發揮重要的作用。

除此之外,汽車行業正在制定許多與環境和社會相關的舉措,這些舉措在現在和將來都會產生效益。其中包括去掉電池化學成分中的鈷(因採礦方式存在爭議);並減少鋁、塑料等汽車材料生產的排放——所有這些都是為了實現零碳汽車。*

ADI也在積極致力於實現環境可持續發展目標,包括:在2050年或之前實現凈零排放,在2030年之前實現碳中和,在2030年之前將CO2和CO2e排放量、所有設施的用水量減少一半,等等。

因此,在不久的將來,我們都會因駕駛著環保的電動汽車而感覺良好,更令人欣慰的是,其中的電動汽車電池還會在梯次應用中重生,在未來的汽車、儲能系統或其他應用中繼續發揮它的作用。

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