钜大LARGE | 点击量：515次 | 2021年12月21日
“城市矿山”变身金钥匙：特斯拉已入局，动力锂电池金属材料再利用迎风口
动力电池等零部件原材料价格上涨已与芯片供应紧张一道，成为影响我国车市发展的主要因素之一。而这也让打开报废汽车突破口，提升金属等材料再利用的需求变得更为迫切。
近日，围绕报废汽车尤其是新能源汽车金属材料的再利用，多家企业纷纷展开行动。未来，相关企业如何念好金属材料循环利用这本经，将成为提升汽车供应链管控能力的重要一环。
特斯拉申请新专利，回收电池中的镍和钴
据外媒报道，特斯拉申请了一项新专利，旨在回收电池中未损坏和未使用的关键原材料镍和钴。由于全球供应链短缺，一些电池材料变得越来越难获得。而该专利可使用电化学溶解来回收地球金属并进行利用，从而推动更高效的供应链发展。该专利名为“通过电化学溶解制造金属硫酸盐系统”，由三位特斯拉工程师于2021年7月29日提交。
电池制造一直是电动汽车公司的核心重点。而电池是电动汽车的命脉。随着越来越多的公司进入电动汽车领域，电池和电池材料因需求不断增长而变得越来越少。在电动电池使用寿命结束后，可以从失效电芯中回收未损坏和未使用的原材料。电池电芯回收可能是缓解电池材料供应短缺和增加公司产品可用电芯数量的最佳和最有效的方法。此项专利对于镍和钴非常有必要，因为镍的可用性较低，而钴开采对环境影响较大且存在不道德的采矿作业。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
专利中描述道：“硫酸镍和硫酸钴常被用作锂离子电池正极材料前驱体、镍氢电池正极、镍镉电池正极的原料。但由于供应有限，从市场上购买金属硫酸盐产品既困难又昂贵。因此，几家公司通过将更容易获得的金属产品（如镍粉、镍块、钴粉和钴块）溶解在硫酸中来合成金属硫酸盐溶液。然而，随着电动和混合动力电动汽车市场的不断增长，且预计未来还将持续增长，除硫酸盐之外的金属粉末和金属块也变得短缺。”
特斯拉的目标是利用电解槽容器来容纳放置电池的溶液。该电解槽将在具有阳极和阴极的电化学溶解装置中使用“相对稀的硫酸”，从阴极合成金属硫酸盐溶液、粉末或块状材料。金属可以通过电解槽从电芯中提取出来，方法是电解槽被施加低压电流，从而从电池中释放未损坏的材料。
回收利用缓解原材料供应难
8月9日，亿纬锂能发布公告称，与格林美签署“1万吨回收镍产品定向循环供应合作备忘录”。格林美承诺，自2024年起，向亿纬锂能每年供应1万吨以上的回收产出镍产品（包括硫酸镍、三元前驱体与三元材料等），合作期限自产品供应开始延续10年，且可根据需要进行数量的增加和合作期限的延长。
亿纬锂能不是与格林美开展合作的惟一一家动力电池企业。近日，格林美与孚能科技签署《关于建设废旧动力电池及电池废料绿色处理产业链的战略合作框架协议》，共建废旧动力电池及其废料的回收、资源化、再制造的全生命周期价值链体系。根据协议，孚能科技全球供应链所产生的退役/废旧动力电池及废料，根据市场行情及双方约定的价格，由格林美进行回收、拆解、处置与利用，实现全生命周期溯源管理。格林美对孚能科技交付的废电池及废料绿色处理，由此生产出的电池级镍、钴、锰硫酸盐、三元前驱体或正极材料，将作为电池生产的原料交给后者。此前，格林美已与全球200多家整车企业及供应商签署了动力电池回收协议。
面对原材料价格上涨及其带来的风险，动力电池企业开始向报废车辆寻求材料的循环利用价值。据了解，《“十四五”循环经济发展规划》将废旧动力电池循环利用作为重点行动之一，提出要加强新能源汽车动力电池溯源管理平台建设、培育废旧动力电池综合利用骨干企业。行业人士指出，加强金属材料循环再利用具有重要的战略意义，它不仅是绿色发展的支撑，也是企业应对原材料供应紧张的一种有效方式。
金属材料再利用价值可期
就在动力电池供应商积极挖掘金属材料循环利用价值之际，车企也没闲着。特斯拉近日公布的2020年影响报告，透露了其有关动力电池回收工作的更多情况。据悉，多年来，特斯拉一直在与第三方回收商合作，从报废的电池组中回收材料；同时，也致力于开发自己“独特的电池回收系统”。
2020年四季度，特斯拉在美国内华达州超级工厂成功完成了电池电芯回收设施建设的第一阶段工程，用于电池制造废料和报废电池的内部处理。特斯拉方面表示，现场回收可使其更接近于关闭材料生产循环，将原材料直接提供给镍、钴供应商。该设施开启了大规模电池回收的创新循环，使特斯拉能够通过运营学习快速改进当前设计，并对研发产品进行工艺测试。随着柏林-勃兰登堡超级工厂和德克萨斯超级工厂实施内部电池制造，特斯拉预计其在全球范围的金属废料回收将大幅增加。记者了解到，特斯拉为每家超级工厂量身定制回收解决方案，从而将有价值的材料重新引入制造过程，目标是开发一种具有高回收率、低成本和低环境影响的安全回收工艺。
从长远来看，由于与大规模电池材料回收和再循环相关的成本将远低于购买额外的电池制造原材料，该项目预计帮助特斯拉节省大量成本。特斯拉也正通过回收再利用，成为镍、钴和其他原材料的生产商。公开资料显示，特斯拉2020年回收了1300吨镍、400吨铜和80吨钴。
国内造车新势力在动力电池金属材料回收方面也取得了一定的成绩。为了更好地推进电池管理，蔚来汽车专门成立了电池资产管理公司——武汉蔚能电池资产有限公司（以下简称“蔚能电池”）。蔚能电池总经理陆荣华介绍称，公司运营近1年来，名下有了约2000吨的镍钴锰材料，到明年年底很可能突破1万吨。
金属材料的循环再利用将给相关企业带来一笔重要收益。以NCM523电池为例，镍、钴、锰元素的金属含量分别为11.78％、4.75％和6.65％，回收价值较高。即使贵金属含量最低的磷酸铁锂电池，其1.6％的锂元素含量仍高于我国开发利用原矿仅0.8％～1.4％的品位。一家市场研究机构预测，2020～2030年，我国动力电池回收合计市场空间有望超过2000亿元。其中，三元电池回收空间约1305亿元，磷酸铁锂电池回收空间约680亿元。动力电池中可循环利用的金属材料价值，越来越受到行业的重视。特斯拉原联合创始人兼长期首席技术官JBStraubel甚至在2019年离职，创办了自己的公司RedwoodMaterials，专门开发回收工艺。Redwood还与松下签订合同，负责回收后者在特斯拉美国内华达州超级工厂生产电池的废料。
数据显示，2020年，我国动力电池退役量高达20万吨（约25GWh），预计2025年后，每年的退役电池数量增长将超百万量级。近日，外媒还报道，LG能源解决方案表示，拟将废电池出售给回收厂商，并从中提取镍、钴，用于生产电池正极材料；SK创新、三星SDI也做出同样的布局。
“城市矿山”建设有待完善
事实上，不仅动力电池具有很强的金属材料循环利用价值，即使普通燃油车也是如此。汽车发动机、变速器、车架等五大总成，车辆内饰的中控台、方向盘、车门内衬等塑料件，汽车上的金属材料、轮胎、钢化玻璃都可以回收再利用。
“报废汽车上有大量可循环利用的金属材料，钢铁之外，还有很多贵金属。”中国物资再生协会副会长高延莉在接受《中国汽车报》记者采访时表示，报废汽车中含有金、铂、钯、铑、镍等金属材料，这些都具有很强的循环再利用价值，虽然有些材料单车可回收利用量不大，但积少成多，可挖掘的价值很大。尤其随着车辆电动化、智能化程度不断提升，相关金属材料的回收利用变得意义更为重要，行业应该引起重视。
不过，在报废汽车金属材料循环再利用的过程中，也出现了一些管理混乱的问题。比如，贵重金属材料流入非法交易市场，相关材料的回收简单粗暴、严重污染环境等。记者了解到，传统燃油车蓄电池的回收利用就一直是老大难问题。“我们收车的时候，基本看不到铅酸电池，车主们在交车的时候就自行拆卸变卖了。”陕西省宝鸡市金马报废汽车回收拆解公司执行董事郝晓刚介绍称，因为铅酸蓄电池含有大量的铬、铅、汞、镍、锌、锰等重金属，在利益驱动下，其规范回收一直难以真正实现。而且这种电池含有废酸、废碱等电解质溶液，非正规机构处置不当，很容易发生泄漏导致水土污染等问题。2019年，国家发改委发布《铅蓄电池回收利用管理暂行办法》，实施蓄电池“谁生产，谁回收”的政策，并要求到2025年底，规范回收率达到60％以上。但目前，废旧铅蓄电池的回收处理仍然处于非常混乱的状态。他强调，在挖掘报废汽车“城市矿山”价值的同时，还需各方协力，构建科学、有序的管理机制，规范市场运营。中国汽车报，第一电动网
