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對標(biāo)寧德時代、LG化學(xué),這家歐洲企業(yè)有著獨特的思路

2020-11-19
來源: 雷鋒網(wǎng)
關(guān)鍵詞: Northvolt 鋰離子電池 回收

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雷鋒網(wǎng)按,由于特斯拉以及中日韓動力電池巨頭在全球新一輪的動電池生產(chǎn)競賽中的強勁表現(xiàn),錯失上一波紅利的歐洲正在奮起直追。

  據(jù)預(yù)測,到2025年,電動汽車和混合動力汽車將占到鋰離子電池市場的90%。這是一個龐大的數(shù)字,但它同時也代表著,在從化石燃料轉(zhuǎn)向電動汽車的競賽中,一個新的挑戰(zhàn)正在出現(xiàn):

  相對于化石燃料,電池對環(huán)境可能更友好,但如果數(shù)以百萬噸計的廢電池?zé)o法處理好,就無法實現(xiàn)真正的綠色革命。

  對于被稱為「歐洲寧德時代」的 Northvolt 來說,解決的方式很簡單,即回收舊電池。這家瑞典電池初創(chuàng)企業(yè)成立于2016年10月,創(chuàng)始人是特斯拉前供應(yīng)鏈管理部門副主席Peter Carlsson和Paolo Cerruti——與很多巨頭從電池核心技術(shù)起家不同的是,Northvolt 第一個項目卻是旨在使鋰離子電池的回收的產(chǎn)業(yè)化。

  Northvolt 的回收計劃已經(jīng)開始付諸行動。在瑞典中部的一個小城市韋斯特拉斯,坐落著一個實驗電池回收實驗室。正是在這里,Northvolt 試圖證明,汽車電池可以大規(guī)?;厥铡?/p>

  據(jù)估計,在電池的溫室氣體排放中,30%來自采礦和提煉原料。Northvolt 的目標(biāo)則是從廢舊電池中回收這些原材料,并將其重新用于生產(chǎn)新電池,減小生產(chǎn)電池時對環(huán)境的影響。該項目自今年夏天開始運作,目前已經(jīng)開始生產(chǎn)樣品電池。

  事實上,自2019年以來,Northvolt 就一直在瑞典建造歐洲首個超級電池工廠,目標(biāo)是到2030年占據(jù)歐洲汽車電池市場25%的份額。如果試點回收實驗室成功,一個全面的回收工廠將建在瑞典北部工業(yè)城市謝萊夫特郊區(qū)的超級工廠旁邊。

  目前,電動汽車電池的回收利用是一項復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)。即使在回收電池之前,Northvolt 也必須找到安全的方法,將含有有毒易燃化學(xué)物質(zhì)的電池組運回工廠。這是一個需要跨越許多安全和監(jiān)管障礙的過程。

  當(dāng)電池被安全運送到Northvolt的回收中心,拆卸和釋放的過程就可以開始了。

  不過,由于鋰、鎳、錳、石墨和鈷都被包裹在鋼鐵、合金和塑料中如果不正確地拆卸電池,電池就有爆炸的傾向,電池放電會也可能導(dǎo)致電池著火或爆炸。

  Northvolt首席環(huán)境官 Emma Nehrenheim 表示,雖然目前拆解電池組的工作是手工完成的,但公司正在設(shè)計一種自動拆解系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅會加快拆解的過程,而且會提供更大的安全性。但機器需要克服的最大障礙有關(guān)于電池設(shè)計,因為回收的電池往往不盡相同,這迫使回收工廠為不同的汽車電池制定不同的計劃。

  在安全拆卸電池、回收電池和模塊后,Northvolt開始在一個密封的真空環(huán)境中粉碎這些物料,以確保周圍沒有二氧化碳和氧氣等活性氣體,導(dǎo)致電池中的材料受到污染。液體電解質(zhì)則被蒸發(fā)和濃縮,之后可用于其他的地方。

  進(jìn)行到這一步之后,粉碎的物料將根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行分類。一張巨大的篩網(wǎng)會留下較大的物質(zhì),而較小的物質(zhì)則被分離出來,磁性和非磁性金屬也會進(jìn)行分離。這些都會被送到附近的回收中心,其中,銅和鋁將由Northvolt的合作伙伴來進(jìn)行加工。

  隨著物料根據(jù)密度、大小、磁化率被分類并送走,還剩下了一堆黑色的粉末。這種粉末由鎳、錳、鈷、氫氧化鋰和石墨組成,些是鋰離子電池中最重要的部分。

  這種粉末要經(jīng)過一種叫做濕法冶金的過程,在這個過程中,黑色的粉末被倒入酸液中,然后上述原材料都將從黑色粉末中分離出來,留下制造新型電動汽車電池所需的所有原料。

  目前,這個過程也是緩慢且復(fù)雜的,但它的效果可能最好。

  倫敦帝國理工學(xué)院環(huán)境工程教授安娜?科爾表示,電池回收的主要方法有三種,濕法冶金、焦化回收、以及直接回收。焦化回收是指電池在3000攝氏度的熔爐中進(jìn)行熔煉。這是一個暴力的過程,所有的鋰都被破壞消失了——當(dāng)人們試圖回收鋰離子電池時,這不是一個理想的結(jié)果。

  安娜?科爾補充說:

  濕法冶金法在對環(huán)境更友好。如果包括回收利用,這一方式大約可以改善 30%的碳足跡。

  而且,Northvolt的整個濕法冶金的過程100%使用水力發(fā)電,進(jìn)一步降低溫室氣體排放。出于對環(huán)保的執(zhí)著,未來,Northvolt 可能會搬到可再生資源更多的地方,比如北歐,那里水力發(fā)電過剩。

  回收電動汽車電池已經(jīng)成為一個重要議題,隨著電動汽車銷量的增加,這將變得至關(guān)重要。據(jù)了解,Northvolt的電池超級工廠預(yù)計將于2022年開始投入使用,每年可回收2.5萬噸電池——聽起來可能很多,但這只是電動汽車崛起所造成的總浪費的九牛一毛。

  在2019年發(fā)表在《Nature》雜志上的一篇論文中,研究人員估計,2017年全球銷售的100多萬輛電動汽車可能導(dǎo)致25萬噸的報廢電池組。歐盟法律規(guī)定,電池制造商必須回收使用過的汽車電池,一旦電池使用壽命結(jié)束,并禁止通過填埋和焚燒的方式處理汽車電池。特斯拉就已經(jīng)因此而面臨了罰款。

  當(dāng)然,讓電動汽車電池變得更環(huán)保不僅需要更高的技術(shù)水平,還需要花費大量的錢。

  今年7月,Northvolt宣布已通過股權(quán)和債務(wù)籌集23億英鎊,以支持兩個鋰離子超級電池廠的發(fā)展,并加大對回收利用的研發(fā)。寶馬、大眾、ABB和西門子都對Northvolt進(jìn)行了投資,歐洲投資銀行也向其提供了3.15億英鎊貸款。

  盡管目前歐洲在電動汽車電池領(lǐng)域還不是領(lǐng)頭羊,但Northvolt希望能夠在綠色電池領(lǐng)域有自己的一番作為。他們預(yù)測,在未來,每個電池廠都會有一個與之相連的回收工廠,無論是自己建造還是與附近的工廠有商業(yè)合作關(guān)系。

  同樣,Northvolt也希望,到2030年,其用于制造電池的原材料中,有50%將來自回收材料。



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