文 | 張超

這兩天有個話題非常火，說是到2020年，我國動力電池累計退役量已達20萬噸，其中大量流入小作坊等非正規渠道，帶來了安全和環境隱患。

電動汽車“爆發式增長”，真會帶來“爆發式汙染”嗎？

汰換下來的各類電池被處理

先要區分兩個概念，退役，並不等於報廢。

汽車用鋰動力電池，平均壽命在5-8年，容量衰減至80%以下，就要汰換退役，經過檢測、維護、重組，還可以在儲能、分散式光伏發電、家庭用電等場景梯次利用。

國外公司使用汰換電池打造家庭儲能系統

在我國，通訊基站就需要大量退役動力電池，不算新建5G基站，中國鐵塔公司現有180多萬座基站，每年需要更換約22.6GWh電池，是動力電池梯次利用的最大需求場景。

只有當電池容量衰減至20%以下時，才需要報廢拆解，回收再生金屬材料，這也是電池回收中最需要技術含量、最容易造成汙染的環節，一般小作坊，還真搞不定。

大眾用於電池回收的生產線

而在國外，車企早就盯上了藏在報廢動力電池裡的商機，大眾已經開始佈局相關業務，而特斯拉早在10年前，就開始研究如何處理報廢電池。

最初，特斯拉的方案是填埋。

當時，特斯拉的動力電池都是日本製造，材料工藝符合RoHS標準，完全不含鉛、汞、鎘、六價鉻等重金屬或有毒材料，因此根據法律規定，電池報廢后可以填埋處理。

很快，特斯拉意識到填埋處理，其實是對資源的巨大浪費。

從2011年開始，特斯拉在北美與Kinsbursky Brothers公司合作，在歐洲與Umicore公司合作，嘗試回收超過60%的報廢動力電池。

Kinsbursky Brothers的員工在處理電池

其中，Umicore公司在回收特斯拉的報廢動力電池後，可以透過技術工藝將電池中各類成分提煉出來。

比如價值較高的鈷，最終會以鈷酸鋰（LCO）的形式再次出售給其他電池製造商，透過回收再利用，Umicore公司甚至成為全球最大的鈷酸鋰材料供應商之一。

Umicore公司官網

回收過程還會出現一些副產品，比如含鋰廢渣，被Umicore公司用來替代水泥作為新型建築材料，還有塑膠，回收後被用來製造新的汽車零部件。

Umicore公司展示的含鋰廢渣

作為特斯拉聯合創始人和首席技術官，斯特勞貝爾一直在推動特斯拉動力電池的回收再利用，2019年，他索性從特斯拉離職，創辦了Redwood Materials公司，專注於研發動力電池的回收再利用技術。

斯特勞貝爾和馬斯克

一直以來，業內靠火法和溼法冶煉法回收廢舊電池材料。

火法冶金是透過高溫燃燒去除有機物，留下鎳、鈷等小部分原料，回收過程會損失大量鋁和鋰，環境汙染嚴重。

動力電池和各種原材料

溼法冶金則是透過強酸預處理，去除動力電池外殼、耗盡電量，然後將電池浸入強酸溶液，透過對浸出液提純獲得原料，這種方法成本高，工藝複雜，比直接開採鋰礦石要貴許多倍。

Redwood Materials電池回收工廠

Redwood Materials結合兩種方案創新了冶煉法，先利用電池殘餘電量驅動轉化器產生高溫，再用火法工藝分離電池金屬，最後用溼法工藝回收提純各類金屬原材料。

Redwood Materials電池回收的冶煉流程

透過創新工藝，Redwood Materials可以回收動力電池中的鎳、鈷、銅、鋁及80%以上的鋰，這些材料製成碳酸鋰、硫酸鈷、硫酸鎳等產品後，又可以用來製造新的動力電池。

Redwood Materials工廠以及處理後的材料

“全世界最大的鋰礦可能就在垃圾堆裡，我們回收電池，就可以讓金屬材料無限重複使用。” 斯特勞貝爾說。

目前，Redwood Materials每天接收處理60噸左右的報廢動力電池，回收利用的碳酸鋰、硫酸鈷、硫酸鎳等材料，會包裝入桶，賣給松下等電池製造商。

Redwood Materials工廠外等待處理的電池

Redwood Materials不只接收廢舊電池，特斯拉內華達州超級電池工廠產線下來的次品，也會直接運到Redwood Materials工廠做回收處理。

特斯拉超級電池工廠生產線

《2019年特斯拉可持續發展報告》中提到，特斯拉在2019年回收利用了110噸鈷、320噸銅和1000噸鎳。

不過，根據特斯拉的規劃，最終還是要自己來創造一個低成本、低環境影響、高回收率的“閉環”回收系統，而這個系統的關鍵就是位於內華達州的超級電池工廠。

2018年特斯拉內華達州超級電池工廠的鳥瞰圖

特斯拉建立超級電池工廠的目的，就是大幅降低鋰電池的綜合製造成本，而透過回收廢舊電池提取原材料，無疑有助於降低成本。

目前，特斯拉自己的回收系統尚未完全形成“閉環”，主要還是因為內華達州超級電池工廠尚未完全投產。

作為特斯拉的電池和配件工廠，超級電池工廠分為多期建設，從2014年到2020年，也只完成了全部工期的30%，儘管每一期設施都可作為獨立業務線，但是工廠的整體完工和投產程度，還是拖累了特斯拉的電池回收業務。

一直到目前，外界對特斯拉自己的電池回收系統都知之甚少。

有媒體猜測，特斯拉極有可能在回收電池後，先將電線和普通金屬直接回收利用；其他電解質、含鋰材料等用液氮冷凍，防止化學反應；再將電池材料粉碎分離；最後將分離出來的各類元素重複利用。

斯特勞貝爾在接受美國CNBC採訪時指出，隨著越來越多車企轉型，電池供應鏈中各類材料都必須穩步增長，回收電池和礦山開採一樣重要。

斯特勞貝爾接受CNBC採訪

CNBC預計，全球鋰電池回收市場規模，將從2019年的15億美元增長至2030年的181億美元，動力電池回收會成為一個前景廣闊的熱門產業。

CNBC預計全球鋰電池回收市場規模

因此，從長遠看，與其擔心動力電池帶來的爆發式汙染，倒不如擔心中國企業能不能趕上動力電池回收這趟風口，還記得找比亞迪收購退役動力電池的那家日本企業嗎？

參考資料：

CNBC：How Tesla’s Battery Mastermind Is Tackling EVs Biggest Problem

Auto Week：What’s Going to Happen to All Those Electric Car Batteries, Anyway?

Wired：The Race To Crack Battery Recycling—Before It’s Too Late

Electrek：Tesla is developing a ‘unique battery recycling system’

Crux Investor：Tesla Battery Recycling: Revolutionary Closed Loop System

Medium：Tesla’s Approach to Recycling is the Way of the Future for Sustainable Production

Treehugger：Here's What Happens to a Tesla Electric Car Battery at the End of Its Life

Motor Biscuit：What Does Tesla Do With Old Batteries?