電池回收新趨勢:一天到晚在爆炸的鋰電池,拿來再利用安全嗎?

在使用傳統乾電池的時候,你有沒有遙控車電池跑不動,裝到時鐘還能用很久的經驗? 隨著電動車崛起,其中的電池也面臨類似的命運,假設一台車原本充電一次能剛好從台北 101 跑到高雄 85 大樓,電池只要衰退 8 成,就不得不中途停下來充電而大大地影響使用者體驗,這個時候車主可能就會考慮換電池。
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在使用傳統乾電池的時候,你有沒有遙控車電池跑不動,裝到時鐘還能用很久的經驗?

隨著電動車崛起,其中的電池也面臨類似的命運,假設一台車原本充電一次能剛好從台北 101 跑到高雄 85 大樓,電池只要衰退 8 成,就不得不中途停下來充電而大大地影響使用者體驗,這個時候車主可能就會考慮換電池。

但以知名電動車特斯拉 Model S 為例,一台車就有超過 7000 顆 18650 鋰電池,一次換掉還有八成蓄電力的鋰電池其實造成了不小的浪費。

負責開發安全標準規範的美商 UL,今天就舉行了研討會來探討如何因應未來可見二手的「汰役電池」再利用需求,以及怎麼做才安全。台灣研發總監王凱魯博士就來分享 UL 在實驗室觀察到的鋰電池失效現象,以及制定相關規範的重點。

▲UL 台灣研發總監王凱魯博士
▲UL 台灣研發總監王凱魯博士

「我們不知道自己不知道什麼。」(We don't know what we don't know.)

開場王博士就引用了這句名言,他說不斷有新產品面世,而我們對於電池所知卻太少,所以他打趣地說 UL 實驗室就負責嘗試各種方式讓電池起火、失效,再去找出原因。這樣的實驗精神讓 UL 台灣實驗室在世界電池安全領域有其權威性,王凱魯也提到過去不論是波音飛機或三星手機電池出現問題,都曾經送到台灣尋求他們的意見。

鋰電池原罪:一定有失效風險

和乾電池不同,現代設計的鋰電池可不能亂摔亂拆,而且隨著充放次數上升會有明顯老化問題。而其中內外部過熱、短路、過度充電常造成鋰電池的失效,並伴隨著起火燃燒。

「10 多年來電池起火案例已多到不是新聞。」

王凱魯補充,儘管各種案例常用「爆炸」來形容,實際狀況大多都是「起火」,鋰電池要造成爆炸的情形很少,不過當然起火已能造成相當嚴重的災害。

汰役電池安全不能只看最終應用端

王凱魯表示,影響電池安全有三大因素:設計、使用、品質。和全新電池不同,由於難以確知電池來源和使用情形,除了檢驗電池本體,更重要的是要有正確的處理程序。UL 就對此提出全球第一個針對汰役電池的安全標準。

汰役電池再利用必須考量預估壽命和淘汰標準、拆解與重組的安全、以及回收流程、失效後會發生什麼事、和新系統相容等等問題。

王凱魯進一步說明,用過的電池壽命不見得會呈等比衰退,若壽命太短回收便沒有效益。另外王凱魯也說「大部分的電池設計都不是讓你拆的。」要重新利用免不了拆解重組,過程除了謹慎還要考量可用的最小單位是電芯或是模組等技術問題。另外應用上快充、無線充電等各種不同設計的電池,這些都是 UL 實驗室要研究的題目。

台灣的汰役電池應用:儲能對抗限電危機

王凱魯認為,台灣電動車需求不高,比起二手車,汰役電池更適合用來抵抗台灣的限電危機。不論是再生能源或傳統發電廠,電力產量和需求的尖峰離峰總存在不小的落差,這時儲電裝置就成了「移鋒填谷」的重要工具:將用電離鋒時刻多餘電力儲存起來,在尖峰時刻電力短缺時釋放出來。

移鋒填谷的概念聽起來很簡單,但儲電設備要從超商到電廠都普及並發揮功效,成本和政策規劃是兩大影響因素。王凱魯認為,儘管過去汰役電池繁複無章的處理程序,讓人質疑「買新的電池還比較便宜」,但隨著新標準的提出,處理汰役電池已有具效率的標準程序,加上  2016 年全球使用的新能源車已達 77 萬輛,而尚未結束的 2017 年光中國就有近 70 萬輛新能源車,上升趨勢如此快速,汰換掉的電池來源也愈來愈多,使用汰役電池成本合理推測能夠大幅下降。

最後對於電池再利用的應用進度,王凱魯透露,利用汰役電池的儲能設備來調配用電,目前也是台灣電池協會嘗試解決解決台灣限電問題的考量方案之一。

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