电动汽车电池可能值得回收

到2040年将有5.59亿辆电动汽车上路。但是电动汽车不会永远使用下去。而且它们的电池并不总是充满你想要浸出到环境中的那种材料，如果它们被随意丢弃的话。政策制定者和研究人员已经开始考虑如何处理电池的寿命结束问题，回收利用通常被视为一种选择。卡内基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)的研究人员本周在《自然可持续性》(NatureSustainability)杂志上发表了一篇论文，探讨了回收汽车电池的排放和经济成本。他们专门研究了三种阴极化学电池:镍锰钴氧化物(NMC)、镍钴铝氧化物(NCA)和磷酸铁(LFP)。前两种阴极化学物质在乘用车中很常见，而LFP在公交车中也很常见(例如，公交车制造商比亚迪使用LFP电池)。由于电池的包装对回收方法很重要，分析中将圆柱形电池(特斯拉制造的电池类型)与袋式电池进行比较。研究人员还比较了回收方法。这些包括pyrometallurgical回收(暴露的有价值的部分电池高温,然后恢复这些金属合金),湿法冶金的回收(浸出有价值的金属从电池和分离所需的金属产生的解决方案),和“直接阴极回收,”电池的阴极按原样保留,但新的锂添加这样的电池恢复原来的性能。为了找到可避免的循环排放，研究人员对各种电池化学成分进行了生命周期分析。他们估算了碳排放、能源使用情况，以及提取和提炼材料、然后组装和运输新电池的成本，而不是生产回收电池。

再利用、再循环，最终，lfp阴极电池在任何回收环境下都无法避免额外的排放。该论文指出，这些公共汽车电池中使用的铁材料已经可以有效地进行开采。这导致“从回收材料中抵消的温室气体排放量较小，不足以抵消与回收过程相关的能源和温室气体排放。”目前，新的公共汽车电池似乎比回收的公共汽车电池更便宜，对环境也更好。然而，电动乘用车电池的情况更为复杂。对于NMC和NCA细胞来说，湿法冶金和直接阴极去除循环利用方法确实可以减少温室气体排放，但只有通过使用袋细胞直接阴极去除循环利用才能在统计上显著减少排放。火法回收的效果就不那么直接了。研究人员发现，这种回收方法在任何情况下都会增加与电池生命周期相关的排放，但这种方法回收的材料并不总是被重新包装成更多的电池。这种方法在欧洲经常使用，那里50%的总重量的电池需要回收。在阴极和电池罐材料被还原为金属合金后，“其他不燃电池部件作为矿渣的一部分输出，这些矿渣可以被用作水泥输入材料，”论文指出。根据一份2018年的报告，水泥生产是地球上第三大人为温室气体排放源。这是在化石燃料的使用和土地使用变化(如森林砍伐)之后。但本周《自然》(Nature)杂志论文的分析没有考虑非电池下游的环境影响，因此，火法冶金电池回收的影响仍然存在一些不确定性。

让我们谈谈钱。回收电池的经济效益没有回收电池的环境效益明显。当然，经济效益的提高取决于特定电池化学所用金属价格的波动性。例如，钴的挥发性很强，近年来极其昂贵。回收钴的能力有助于各国和企业减少对钴的依赖，这可能也会带来地缘政治和人道主义方面的好处。(该论文引用了2018年的一项研究，该研究表明，“刚果民主共和国手工业矿山周围的人口尿液和血液中的钴含量升高，可能对心脏、肺、血液和甲状腺产生不利影响。”)这篇论文建议，如果回收汽车电池在经济上站不住脚，但却显示出明显的环境效益，监管机构可以介入，实施存款制度，为电动汽车电池回收提供资金或鼓励。研究人员还发现，使用直接阴极去除技术回收的“再提纯”电池的成本达到盈亏平衡。如果回收NMC阴极材料可以实现每公斤15美元或更少,如果回收NCA阴极材料可以实现在每公斤19美元,然后“refunctionalized阴极材料可以在相同的成本生产传统的阴极制造方法,直接阴极回收经济竞争力,“纸币。目前，许多电动汽车公司都在探索其他解决方案，比如将汽车电池作为建筑物的固定存储材料进行再利用。