【電車世代】電池回收大哉問:到底退役電池會去哪?又會被怎麼處理?

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Photo Credit:Reuters/達志影像
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電動車發展至今,從產業角度尚有三大課題仍須克服,一是我們提過的里程焦慮/續航力問題,二是延伸出來的充電站普及,第三則是目前還沒那麼迫切,但長遠來看同等重要的電池回收。

電池回收既是問題也是商機,綜合 Statista 與 IDTechEx 的統計,全球鋰電池回收市場年產值將在 2030 年到達 180 億美元、2040 則是上看 310 億美元。

同時根據路透社報導,美國總統拜登那總額 1740 億美元電動車大利多計畫,將會把推動電池回收完整含括在內,為投資相關實質回收計畫及科學研究投入大量資源;尤其鈷、鋰等電池原料取得難度日益提升,美國將會特別重視回收利用環節,力保原料使用無缺。

退役電池該往哪裡去?

跟我們一般對資源回收的想像有點不太一樣,車用鋰電池在真的進入被分解回收之前,還「可能」會先進入梯次利用的環節。梯次利用指的是那些用了一段時間,蓄電量已經無法滿足車輛使用,但充放功能還正常的電池(電量約低於 80%)。

這些電池會被運用在電網儲能,或是給基地台等基礎設施作為備用電源。把眼光轉到二輪市場,Gogoro 就預計這麼做,該公司產品長彭明義就表示 Gogoro 不供車用快速移動的舊電池,就會拿來運用在備用電能儲存,或是風力、太陽能的電能暫存介質,以及平衡日夜用電需求落差的電網上。(註:Gogoro 電池還具有 OTA 軟體寫入能力,筆者預估可能還有更多元的運用)。

但梯次利用也沒想像中簡單,不是隨便不同廠牌的電池隨便兜一兜聚合在一起都能用,退役的電池彼此之間的性能、結構跟參數設定都不一樣,若差別太大的電池聚合在一起,反而有害電池壽命甚至讓電池損害,所以訂下標準化處理措施,讓回收端願意把相近狀況的電池分類,就成了梯次利用接下來大規模商業化的必要條件。

而且不是所有鋰電池都適合進入梯次利用階段。從成分上來看,使用鋰、鋁、鐵為主成份的磷酸鐵鋰電池因為成分便宜,而且電池抗衰減程度較佳,比三元電池適合應用在梯次利用;而特斯拉青睞的三元電池由於主成份鎳、鈷、錳價格較貴、抗衰減程度較差(但瞬間出力也比較大),直接進入分解回收的經濟價值較高。

目前鋰電池的分解回收技術上則可分為兩大類:濕法冶金、火法冶金。一顆廢電池要被分解,前期還得先經過、放電、拆解外殼和分離電極等程序,濕法冶金會將拆好的廢電池溶於酸鹼溶液,再從溶液中萃取有價金屬回收,這是目前相對便宜、回收率高,也是最主流的回收方式,但因為酸鹼溶液必須還要再處理,許多廠商未妥善廢液造成環保爭議。

火法冶金則是把電芯跟石灰石、焦炭混合進行燃燒,鈷酸鋰燃燒後鋰會變成氣態的氧化鋰,鈷與銅產生合金,鋁則是氧化成爐渣,再把這各自分離成固態、氣態的金屬加以分解後就能進行再利用。比起濕法冶金,火法一次能處理的廢電池量更大、速度更快且也更適合一次處理不同成份的電池,不但設備成本更高,而且也可能產生有害氣體,處理不好同樣也對環境會造成傷害。

日前網路很紅的福斯汽車回收過程嚴格說起來算是「前置作業」,透過不斷壓碎、研磨讓廢電池變成粉狀,然後經過網篩、磁鐵吸引後分類,大幅降低前期處理的時間與成本,也讓廢電池進入濕法冶金後的溶液用量更少。

回收技術理想很豐滿,但經濟效應的效應很骨感

除了傳統的濕法、火法冶金法之外,目前還有很多新創或機構正在想研究新的電池回收技術,降低回收成本以及污染,像特斯拉共同創辦人 JB Straubel 所創辦的 Redwood Materials 走得就是結合濕法、火法雙重工藝的路徑,不事先放電而是用電池殘餘電量連結轉化器產生高溫,然後用火法把貴金屬分離成不同態,之後再用濕法提煉金屬。

另外也有美國萊斯大學試圖使用毒性更低的溶液——深共熔溶劑溶解金屬氧化物,並透過電鍍回收金屬;或是有人挑戰「還原」的路徑,試圖不分解電池,而是讓直接讓鋰回復到初始狀態。

不過,鋰電池回收最大的難關或許還不是技術層面,而是市場動力因素。目前全球並未有詳細鋰電池的回收率統計數字,不少人認為只有 5% 的鋰電池有真的進入回收過程,世界各國除中國之外鋰電池回收業都尚未正式進入規模化階段。

而中國就算擁有全世界 60% 的回收量,但內部問題也不少;雖然有國家政策作為後盾,但資本市場普遍並不重視電池回收,回收量不僅不如預期,而且因為缺乏回收的技術標準,常常讓市場呈現大家搶著要好處理的電池,不好分解、回收的電池只能不斷流向缺乏設施、技術的個體戶,造成電池廢液非法掩埋,或是嚴重侵害回收者身體的消息時有所聞。

從中國經驗來看,各國為了推動電動車普及,勢必得一起建立更嚴謹的回收電池標準化處理措施。說到這,也許一、兩年還看不到台灣出現這樣的標準化處理配套措施,但再久一點似乎也得勢在必行了。

核稿編輯:MindyLi

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