電動汽車電池是回收或再利用？兩者都要

作者：ADI汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務(wù)部高級技術(shù)總監(jiān)Gina Aquilano

【資料圖】

環(huán)顧四周：由于電動汽車(EV)沒有內(nèi)燃機，您可能聽不到它們行駛的聲音，但越來越多的電動汽車正在悄無聲息地成為道路上的主力軍。事實上，根據(jù)世界經(jīng)濟論壇的數(shù)據(jù)，2020年售出的電動汽車達230萬輛，比五年前的電動汽車銷量增長了4倍。消費者需求、電動汽車電池充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展、以及城市和國家制定各種有利于電氣化的法規(guī)，共同推動實現(xiàn)了這一巨大轉(zhuǎn)變。雖然電動汽車被吹捧為內(nèi)燃機和化石燃料的綠色替代品，但它有一個致命弱點：當所有這些半噸重的電動汽車電池無法再儲存驅(qū)動汽車所需的足夠電能時，該怎么辦？

如今，電動汽車電池回收是非常普遍的選擇，但這個過程只能回收部分原材料（例如鈷和鋰），而不是回收全部。然而，電動汽車電池回收成本高昂，缺少監(jiān)管，并且缺乏明確的供應(yīng)鏈。

廢棄電池的成本不斷增長

電池仍然是電動汽車成本效率的主要關(guān)注點。電池是電動汽車的核心，約占電動汽車總成本的30%。但電池技術(shù)即將實現(xiàn)顯著改進：電池化學和電子技術(shù)的重大進步可降低成本，實現(xiàn)高效的電池再利用、梯次利用并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(yōu)勢。

2021年電動汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)和事實 | 政策建議

在電池的首次使用和任何后續(xù)生命周期中進行有效的電池健康監(jiān)測，這將有助于在電池買賣雙方之間建立信任?；谶@種信任，OEM可將電池作為資產(chǎn)來補償一些初始電池投資，并將其節(jié)省的價值間接轉(zhuǎn)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(zhì)量）

如今有1000萬輛電動汽車在路上行駛。到2025年，估計每年將售出1000萬輛電動汽車。¹ 鑒于電動汽車電池的平均有效壽命約為10年，到2035年，每年廢棄的電動汽車電池總量將是吉薩大金字塔質(zhì)量（580萬噸）的1.3-1.5倍。²

1. 2020-2030年全球電動汽車銷量（按場景劃分）-圖表-數(shù)據(jù) 與統(tǒng)計-IEA 2. 隨著電動汽車行業(yè)的騰飛，我們需要回收電動汽車電池 (nationalgeographic.com)

先再利用，然后回收

電池再利用就是識別電池組中仍保留可用電量的電池單元，拆卸電池組并將這些可用的電池單元重新組裝的過程。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年后），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(shù)量不斷增加，由此帶來新的市場契機——“電池梯次利用市場”。

由于電池組成本占電動汽車價格的30%以上，因此，明顯的經(jīng)濟和環(huán)境激勵因素可促使電池制造商、汽車制造商、監(jiān)管機構(gòu)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(tǒng)(ESS)應(yīng)用，使舊電池組中仍可使用的電池單元能夠在可再生能源電網(wǎng)中得到重新利用，以存儲由風能、太陽能、水力發(fā)電或地熱發(fā)電廠產(chǎn)生的多余電力。電動汽車電池還可以拆卸成更小的電池模塊用于要求不高的用途，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—從制造到首次應(yīng)用，然后（通過回收）到梯次利用。

新興的梯次電池市場在技術(shù)、質(zhì)控和實現(xiàn)方面并非毫無障礙。例如，當今的電動汽車電池使用電氣線束來監(jiān)測電池的充電狀態(tài)。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(shè)計復(fù)雜性。產(chǎn)品設(shè)計中考慮報廢拆卸將成為一種發(fā)展趨勢，其中設(shè)計人員可使用無線BMS(wBMS)技術(shù)擴展硬連線電池監(jiān)測系統(tǒng)(BMS)。無線BMS不僅可減小電動汽車的尺寸、重量和材料成本，還可以針對電池組實現(xiàn)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(jù)估計，電池梯次利用可使電池的使用壽命延長6至30年。但此期限最終取決于電池在首次應(yīng)用期間的使用狀況。那么，如果無線電池管理系統(tǒng)(wBMS)技術(shù)能夠在電池的整個生命周期內(nèi)無接觸采集電池數(shù)據(jù)，則它還具有其他重要優(yōu)勢。這些重要數(shù)據(jù)可以整合到云中，并關(guān)聯(lián)到電池的安全特性。

我的電動汽車電池能用多久？（以及使其更加耐用的3個技巧）—美國憂思科學家聯(lián)盟(ucsusa.org)

在確定讓電池進入梯次利用之前，賣家可以使用這些數(shù)據(jù)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(fā)生過事故？從車輛的維修記錄能夠看出什么？此外，這種精細的健康狀況監(jiān)測也可應(yīng)用于邏輯上無法收集數(shù)據(jù)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(fā)生過什么情況？

在使用和再利用之后，所有電池最終都會被分解和回收。無線BMS技術(shù)可以無接觸地大批量表征庫存信息，有助于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(shù)據(jù)（通過無線BMS等技術(shù)實現(xiàn)）建立規(guī)范化的信任基礎(chǔ)，并在達成銷售價格之前公平地評估電池的價值。該行業(yè)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(qū)分開來。

可持續(xù)發(fā)展新領(lǐng)域期待電動汽車電池的到來

電動汽車領(lǐng)域的發(fā)展突飛猛進，而在促進環(huán)保交通方面，電池將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。雖然電池梯次利用是回收前的高價值中間步驟，但其成功與否取決于電池初始和后續(xù)應(yīng)用中的整體使用狀況。在進行電池和BMS設(shè)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(yīng)商和汽車制造商轉(zhuǎn)變思維方式，但從長遠來看，他們可以為創(chuàng)建具有環(huán)?？沙掷m(xù)性和經(jīng)濟可行性的新市場渠道發(fā)揮重要的作用。

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

ADI也在積極致力于實現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標，包括：在2050年或之前實現(xiàn)凈零排放，在2030年之前實現(xiàn)碳中和，在2030年之前將CO2和CO2e排放量、所有設(shè)施的用水量減少一半，等等。

因此，在不久的將來，人們都會因駕駛著環(huán)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(yīng)用中重生，在未來的汽車、儲能系統(tǒng)或其他應(yīng)用中繼續(xù)發(fā)揮它的作用。

*零碳汽車：減少材料排放 | 麥肯錫

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

關(guān)于作者

Gina Aquilano是ADI研究員，也是ADI公司汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務(wù)部的高級技術(shù)總監(jiān)，她致力于推動先進技術(shù)的開發(fā)和系統(tǒng)創(chuàng)新計劃，以支持未來發(fā)展。 她曾領(lǐng)導物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺部門的先進架構(gòu)和技術(shù)團隊，并設(shè)計了最近與通用汽車公司共同推出的無線電池管理系統(tǒng)。 她于2003年加入ADI公司，最初從事通信基礎(chǔ)設(shè)施無線電子系統(tǒng)方面的工作。 她擁有塔夫斯大學電氣工程碩士學位(MSEE)和伍斯特理工學院電氣工程學士學位(BSEE)，并于2017年完成了MIT系統(tǒng)設(shè)計和管理課程。

關(guān)鍵詞： 電動汽車 生命周期 電池回收 使用壽命