环顾四周:由于电动汽车(EV)没有内燃机,您可能听不到它们行驶的声音,但越来越多的电动汽车正在悄无声息地成为道路上的主力军。事实上,根据世界经济论坛的数据,2020年售出的电动汽车达230万辆,比五年前的电动汽车销量增长了4倍。消费者需求、电动汽车电池充电基础设施的发展、以及城市和国家制定各种有利于电气化的法规,共同推动实现了这一巨大转变。虽然电动汽车被吹捧为内燃机和化石燃料的绿色替代品,但它有一个致命弱点:当所有这些半吨重的电动汽车电池无法再储存驱动汽车所需的足够电能时,该怎么办?
如今,电动汽车电池回收是非常普遍的选择,但这个过程只能回收部分原材料(例如钴和锂),而不是回收全部。然而,电动汽车电池回收成本高昂,缺少监管,并且缺乏明确的供应链。
废弃电池的成本不断增长
电池仍然是电动汽车成本效率的主要关注点。电池是电动汽车的核心,约占电动汽车总成本的30%。但电池技术即将实现显著改进:电池化学和电子技术的重大进步可降低成本,实现高效的电池再利用、梯次利用并促进电动汽车电池回收,为推动电动汽车的普及提供成本优势。
2021年电动汽车统计数据和事实 | 政策建议
在电池的首次使用和任何后续生命周期中进行有效的电池健康监测,这将有助于在电池买卖双方之间建立信任。基于这种信任,OEM可将电池作为资产来补偿一些初始电池投资,并将其节省的价值间接转移给消费者。
从 2035 年开始,每年废弃的电动汽车电池可能会达 1000 万个(超过吉萨大金字塔的质量)
如今有1000万辆电动汽车在路上行驶。到2025年,估计每年将售出1000万辆电动汽车。1 鉴于电动汽车电池的平均有效寿命约为10年,到2035年,每年废弃的电动汽车电池总量将是吉萨大金字塔质量(580万吨)的1.3-1.5倍。2
1. 2020-2030年全球电动汽车销量(按场景划分)-图表-数据 与统计-IEA 2. 随着电动汽车行业的腾飞,我们需要回收电动汽车电池 (nationalgeographic.com)
先再利用,然后回收
电池再利用就是识别电池组中仍保留可用电量的电池单元,拆卸电池组并将这些可用的电池单元重新组装的过程。这种替代回收的方法(或更准确的说,这种过渡方法)正在以“电池梯次利用”的形式兴起。当汽车锂离子电池的充电容量下降到原始容量的70%到80%时(通常在8到10年后),便无法再为汽车有效供电,就需要更换。这些不再使用的电池数量不断增加,由此带来新的市场契机——“电池梯次利用市场”。
由于电池组成本占电动汽车价格的30%以上,因此,明显的经济和环境激励因素可促使电池制造商、汽车制造商、监管机构甚至保险公司都积极培育梯次利用市场。最直接的途径就是储能系统(ESS)应用,使旧电池组中仍可使用的电池单元能够在可再生能源电网中得到重新利用,以存储由风能、太阳能、水力发电或地热发电厂产生的多余电力。电动汽车电池还可以拆卸成更小的电池模块用于要求不高的用途,例如电动工具、叉车或电动踏板车。
新兴的梯次电池市场在技术、质控和实现方面并非毫无障碍。例如,当今的电动汽车电池使用电气线束来监测电池的充电状态。在重新部署电池之前必须全部拆除这些线束(以及其他线束),这样就会增加成本和设计复杂性。产品设计中考虑报废拆卸将成为一种发展趋势,其中设计人员可使用无线BMS(wBMS)技术扩展硬连线电池监测系统(BMS)。无线BMS不仅可减小电动汽车的尺寸、重量和材料成本,还可以针对电池组实现更安全、更具可扩展性的机器人拆卸和组装过程。