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对标宁德时代、LG化学,这家欧洲企业有着独特的思路

本文作者:伍文靓 2020-11-19 10:11
导语:Northvolt 试图证明,汽车电池可以大规模回收。

对标宁德时代、LG化学,这家欧洲企业有着独特的思路

雷锋网(公众号:雷锋网)按,由于特斯拉以及中日韩动力电池巨头在全球新一轮的动电池生产竞赛中的强劲表现,错失上一波红利的欧洲正在奋起直追。

据预测,到2025年,电动汽车和混合动力汽车将占到锂离子电池市场的90%。这是一个庞大的数字,但它同时也代表着,在从化石燃料转向电动汽车的竞赛中,一个新的挑战正在出现:

相对于化石燃料,电池对环境可能更友好,但如果数以百万吨计的废电池无法处理好,就无法实现真正的绿色革命。

对于被称为「欧洲宁德时代」的 Northvolt 来说,解决的方式很简单,即回收旧电池。这家瑞典电池初创企业成立于2016年10月,创始人是特斯拉前供应链管理部门副主席Peter Carlsson和Paolo Cerruti——与很多巨头从电池核心技术起家不同的是,Northvolt 第一个项目却是旨在使锂离子电池的回收的产业化。

Northvolt 的回收计划已经开始付诸行动。在瑞典中部的一个小城市韦斯特拉斯,坐落着一个实验电池回收实验室。正是在这里,Northvolt 试图证明,汽车电池可以大规模回收。

据估计,在电池的温室气体排放中,30%来自采矿和提炼原料。Northvolt 的目标则是从废旧电池中回收这些原材料,并将其重新用于生产新电池,减小生产电池时对环境的影响。该项目自今年夏天开始运作,目前已经开始生产样品电池。

事实上,自2019年以来,Northvolt 就一直在瑞典建造欧洲首个超级电池工厂,目标是到2030年占据欧洲汽车电池市场25%的份额。如果试点回收实验室成功,一个全面的回收工厂将建在瑞典北部工业城市谢莱夫特郊区的超级工厂旁边。

目前,电动汽车电池的回收利用是一项复杂的技术任务。即使在回收电池之前,Northvolt 也必须找到安全的方法,将含有有毒易燃化学物质的电池组运回工厂。这是一个需要跨越许多安全和监管障碍的过程。

当电池被安全运送到Northvolt的回收中心,拆卸和释放的过程就可以开始了。

不过,由于锂、镍、锰、石墨和钴都被包裹在钢铁、合金和塑料中如果不正确地拆卸电池,电池就有爆炸的倾向,电池放电会也可能导致电池着火或爆炸。

Northvolt首席环境官 Emma Nehrenheim 表示,虽然目前拆解电池组的工作是手工完成的,但公司正在设计一种自动拆解系统。该系统不仅会加快拆解的过程,而且会提供更大的安全性。但机器需要克服的最大障碍有关于电池设计,因为回收的电池往往不尽相同,这迫使回收工厂为不同的汽车电池制定不同的计划。

在安全拆卸电池、回收电池和模块后,Northvolt开始在一个密封的真空环境中粉碎这些物料,以确保周围没有二氧化碳和氧气等活性气体,导致电池中的材料受到污染。液体电解质则被蒸发和浓缩,之后可用于其他的地方。

进行到这一步之后,粉碎的物料将根据性质进行分类。一张巨大的筛网会留下较大的物质,而较小的物质则被分离出来,磁性和非磁性金属也会进行分离。这些都会被送到附近的回收中心,其中,铜和铝将由Northvolt的合作伙伴来进行加工。

随着物料根据密度、大小、磁化率被分类并送走,还剩下了一堆黑色的粉末。这种粉末由镍、锰、钴、氢氧化锂和石墨组成,些是锂离子电池中最重要的部分。

这种粉末要经过一种叫做湿法冶金的过程,在这个过程中,黑色的粉末被倒入酸液中,然后上述原材料都将从黑色粉末中分离出来,留下制造新型电动汽车电池所需的所有原料。

目前,这个过程也是缓慢且复杂的,但它的效果可能最好。

伦敦帝国理工学院环境工程教授安娜•科尔表示,电池回收的主要方法有三种,湿法冶金、焦化回收、以及直接回收。焦化回收是指电池在3000摄氏度的熔炉中进行熔炼。这是一个暴力的过程,所有的锂都被破坏消失了——当人们试图回收锂离子电池时,这不是一个理想的结果。

安娜•科尔补充说:

湿法冶金法在对环境更友好。如果包括回收利用,这一方式大约可以改善 30%的碳足迹。

而且,Northvolt的整个湿法冶金的过程100%使用水力发电,进一步降低温室气体排放。出于对环保的执著,未来,Northvolt 可能会搬到可再生资源更多的地方,比如北欧,那里水力发电过剩。

回收电动汽车电池已经成为一个重要议题,随着电动汽车销量的增加,这将变得至关重要。据了解,Northvolt的电池超级工厂预计将于2022年开始投入使用,每年可回收2.5万吨电池——听起来可能很多,但这只是电动汽车崛起所造成的总浪费的九牛一毛。

在2019年发表在《Nature》杂志上的一篇论文中,研究人员估计,2017年全球销售的100多万辆电动汽车可能导致25万吨的报废电池组。欧盟法律规定,电池制造商必须回收使用过的汽车电池,一旦电池使用寿命结束,并禁止通过填埋和焚烧的方式处理汽车电池。特斯拉就已经因此而面临了罚款。

当然,让电动汽车电池变得更环保不仅需要更高的技术水平,还需要花费大量的钱。

雷锋网了解到,今年7月,Northvolt宣布已通过股权和债务筹集23亿英镑,以支持两个锂离子超级电池厂的发展,并加大对回收利用的研发。宝马、大众、ABB和西门子都对Northvolt进行了投资,欧洲投资银行也向其提供了3.15亿英镑贷款。

尽管目前欧洲在电动汽车电池领域还不是领头羊,但Northvolt希望能够在绿色电池领域有自己的一番作为。他们预测,在未来,每个电池厂都会有一个与之相连的回收工厂,无论是自己建造还是与附近的工厂有商业合作关系。

同样,Northvolt也希望,到2030年,其用于制造电池的原材料中,有50%将来自回收材料。

雷锋网注:本文编译自Wired

https://www.wired.co.uk/article/electric-car-battery-recycling

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