بازار بزرگی در چین برای بازیافت باتری EV

چین با بیش از 5.5 میلیون دستگاه از مارس 2021 بزرگترین بازار خودروهای برقی جهان است. این از بسیاری جهات چیز خوبی است. چین بیشترین خودرو را در جهان دارد و اینها جایگزین گازهای گلخانه ای مضر هستند. اما این چیزها دغدغه های پایداری خاص خود را دارند. نگرانی در مورد آسیب های زیست محیطی ناشی از استخراج عناصری مانند لیتیوم و کبالت وجود دارد. اما نگرانی دیگر مربوط به مشکل آتی زباله است. چین شروع به تجربه لبه اصلی این مشکل کرده است.

در سال 2020. 200000 تن باتری از رده خارج شدند و پیش بینی می شود این رقم تا سال 2025 به 780000 تن برسد.

تقریبا همه چینی هاوسایل نقلیه الکتریکی با باتری های لیتیوم یونی تغذیه می شوند. سبک وزن، چگالی انرژی بالا و عمر چرخه طولانی، آنها را به اولین انتخاب برای خودروهای برقی تبدیل می کند. باتری ها دارای سه سی اصلی هستنداجزاء و آند، یک کاتد و یک الکترولیت. ازبنابراین، کاتد گران ترین و مهم ترین است. ما تا حد زیادی بین این باتری ها بر اساس قایق های گربه ای آنها تمایز قائل هستیم. ننمی توان عمیقاً در این موضوع فرو رفت، اما بیشتر باتری های EV چینی دارای کاتدهایی هستند که از لیتیوم، نیکل، منگنز، اکسید کبالت ساخته شده اند که در اینجا به عنوان MCS نامیده می شود. این باتری ها زمانی بازنشسته می شوند که ظرفیت آنها به حدود 80 درصد برسد که با عمر مفید ما در حدود 8 تا 10 سال مطابقت دارد. البته این امر به عوامل خاصی مانند دفعات شارژ، عادات رانندگی و شرایط جاده بستگی دارد.

فکر کردم دوست داری بدونی با اولین موج بزرگ خودروهای برقیدر سال‌های 2010 تا 2011، زیرساخت‌های جمع‌آوری و پردازش این باتری‌ها باید به زودی تا پایان دهه آماده شود. این چالش و جدول زمانی بود که دولت چین باید با آن مقابله می کرد. پس از المپیک پکن، دولت چین شروع به ترویج ساخت و استفاده از خودروهای الکتریکی به عموم مردم کرد. در این زمان تنها مقرراتی که آنها ارائه کردند استانداردهای ایمنی صنعت است. از آنجایی که بسیاری از اجزای باتری کاملا سمی هستند. اوایل سال 2010 شاهد جذب روزافزون وسایل نقلیه الکتریکی و با آن نیاز به سرعت رو به رشد برای راهی برای مقابله با ضایعات آنها بود.

در سال 2012، برویدvernment برای اولین بار یک دستورالعمل خط مشی برای صنعت کلی خودروهای برقی در آن منتشر کرد، در این راهنما در میان سایر موارد بر نیاز بهچیزهای r، یک سیستم بازیافت باتری EV در حال کار. در سال 2016، چندین وزارتخانه با هم متحد شدند تا یک مسیر واحد برای مشکل ضایعات باتری EV ایجاد کنند. سازندگان EV مسئول بازیابی باتری های خودروی خود خواهند بود. آنها باید شبکه های خدمات پس از فروش خود را ایجاد کنند یا به شخص ثالث برای جمع آوری باتری های ضایعاتی EV اعتماد کنند.

دولت چین تمایل دارد ابتدا یک خط مشی، راهنمایی یا جهت را قبل از تعیین قوانین خاص تر در آینده اعلام کند. بیانیه 2016 به طور موثر به شرکت های خودروهای برقی سیگنال می دهد که در سال های آینده انتظار بیشتری در این زمینه داشته باشند. به این ترتیب، در سال 2018، چارچوب سیاست پیگیری به سرعت منتشر شد، با عنوان اقدامات موقت برای مدیریت بازیافت و استفاده از باتری های برق وسایل نقلیه انرژی جدید. شما تعجب می کنید که آیا شما به معنی پیش امدگی لبه بام و همچنین هیبرید می گویید. نهاد اجرایی وزارت صنعت و فناوری اطلاعات یا MIIT خواهد بود.

قول داده استدر سال 2016، این چارچوب تا حد زیادی مسئولیت نهادهای خصوصی مانند سازندگان باتری EV و EV را که با این مشکل برخورد می کنند، می گذارد. دولت خواهد شدبرخی از جنبه های فنی این تلاش را ببینید، اما آنها خودشان این کار را انجام نمی دهند. این چارچوب بر اساس سیاست حاکمیت کلی که چینی ها اتخاذ کردند، ساخته شده است. به نام مسئولیت توسعه یافته تولید کننده یا EPR. مفهوم معنوی این است که مسئولیت در بالادست از دولت های محلی و استانی به خود تولیدکنندگان منتقل شود.

دولت چین EPR را اتخاذ کرد، که به اعتقاد من در اوایل دهه 2000 از آکادمی غرب بیرون آمد. به عنوان پاسخی به دستورالعمل های اتحادیه اروپا در مورد مشکل رو به رشد زباله های الکترونیکی، و اگر دولت همیشه کسی باشد که تمام این زباله های الکترونیکی را پاکسازی می کند، منطقی به نظر می رسد. شرکت‌هایی که زباله‌ها را تولید می‌کنند، هرگز تشویق نمی‌شوند که بازیافت مواد خود را آسان‌تر کنند. بنابراین، بر اساس روح EPR، همه سازندگان باتری های EV باید باتری هایی طراحی کنند که به راحتی از هم جدا شوند و جزئیات فنی و پایان عمر را در اختیار مشتریان خود قرار دهند - نشانگرهای EVنشانگرهای EV به نوبه خود شبکه های جمع آوری و بازیافت باتری خود را راه اندازی و اجرا می کنند یا آنها را به شخص ثالث برون سپاری می کنند. دولت به ایجاد استانداردهای ملی برای ساده‌تر کردن این فرآیند کمک خواهد کرد. چارچوب در ظاهر بسیار زیبا به نظر می رسد، اما برخی از اشکالات بسیار واضح وجود دارد.

اکنون که تاریخچه و خط مشی آن را می دانیم، می توانیم در مرحله بعدی به جزئیات فنی در مورد بازیافت باتری EV بپردازیم. باتری های از کار افتاده از طریق دو کانال از خودروهای در حال تعویض باتری و از خودروها وارد سیستم شدند. در پایان عمرشان. برای دومی، باتری هنوز در داخل خودرو قرار دارد و به عنوان بخشی از فرآیند برچیدن پایان عمر خارج می شود. این یک فرآیند بسیار دستی است، به خصوص در چین. پس از آن مرحله ای به نام پیش درمان است. سلول های باتری باید از بسته بیرون کشیده شوند و باز شوند، که از آنجایی که طراحی بسته باتری استانداردی وجود ندارد، یک چالش است. بنابراین باید با دست و با استفاده از ابزارهای تخصصی انجام شود.

پس از جدا شدن باترید، چه اتفاقی می افتدxt به نوع باتری لیتیوم یونی داخل خودرو بستگی دارد. اجازه دهید با باتری NMC، رایج ترین باتری در چین، شروع کنیم. چهار بازیافت باتری NMC می خواهند بازیابی کنند. مواد فعال کاتدی تحلیل اقتصادی 2019 تخمین می زند که علیرغم اینکه تنها 4 درصد از وزن باتری ها را تشکیل می دهند، بیش از 60 درصد از ارزش کلی باتری ها را تشکیل می دهند. فن آوری های بازیافت NMC نسبتا بالغ هستند. سونی در سال 1999 پیشگام شد. دو روش تکنولوژیکی عمده وجود دارد، Pyro metallurgical و hydro metallurgical. اجازه دهید با Pyro metallurgical شروع کنیم. Pyro به معنی آتش است. باتری به آلیاژی از آهن، مس، کبالت و نیکل ذوب می شود.

سپس مواد خوب با استفاده از روش های هیدرو متالورژی بازیابی می شوند. روش های Pyro می سوزند. الکترولیت ها، پلاستیک ها و نمک های لیتیوم. بنابراین همه چیز قابل بازیابی نیست. این گازهای سمی را آزاد می کند که نیاز به پردازش دارند، و کاملاً انرژی بر است، اما به طور گسترده توسط صنعت پذیرفته شده است. در روش های هیدرو متالورژیکی از یک حلال آبی برای جداسازی مواد مورد نظر توسط کبالت از ترکیب استفاده می شود. رایج ترین حلال های مورد استفاده اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن هستند، اما بسیاری دیگر نیز وجود دارند. هیچ یک از این روش ها ایده آل نیستند و برای رفع نواقص فنی آنها به کار بیشتری نیاز است. باتری‌های فسفات آهن لیتیوم تا سال 2019 حدود 30 درصد از بازار خودروهای برقی چین را تشکیل می‌دهند. چگالی انرژی این باتری‌ها به اندازه باتری‌های NMC بالا نیست، اما فاقد عناصری مانند نیکل و کبالت هستند. همچنین احتمالا امن تر وجود دارد.

چین نیز پیشتاز جهان استدر علم و تجاری سازی فسفات آهن لیتیوم، فن آوری های باتری، شرکت چینی، فناوری آمپر معاصر. یکی از پیشروان تولید در این زمینه است. باید منطقی باشد که صنعت کشور بتواند این سلول ها را نیز بازیافت کند. همانطور که گفته شد، بازیافت این چیزها از نظر فنی دشوارتر از چیزی است که پیش بینی می شد. این تا حدی به این دلیل است که آنها دارای ترکیب متنوع تری از مواد هستند که نیاز به کار پیش تصفیه گران قیمت بیشتری دارد.و سپس از نظر اقتصادی لیتیومباتری‌های فسفات آهن همان فلزات ارزشمندی را ندارند که باتری‌های NMC نیکل، مس یا کبالت را می‌شناسند. و منجر به کمبود سرمایه گذاری در طاقچه شده است. آزمایش‌های متالورژی آبی امیدوارکننده‌ای وجود دارد که توانسته‌اند تا ۸۵ درصد از لیتیوم را به شکل کربنات لیتیوم شسته شوند.گمانه زنی ها حاکی از آن است که قیمت آن حدود 650 دلار خواهد بودبرای پردازشیک تن باتری های لیتیوم آهن فسفات مصرف شده. این شامل هزینه انرژی و مواد می شود، بدون احتساب هزینه ساختکارخانه بازیابی بالقوه و فروش مجدد لیتیوم می تواند به بازیافت از نظر اقتصادی امکان پذیرتر کمک کند، اما هیئت منصفه هنوز در این مورد صحبت نمی کند. آیا این روش ها هنوز در مقیاس تجاری اجرا نشده است؟ چارچوب 2018 چیزهای زیادی را ارائه می کند، اما چند چیز را به دلخواه می گذارد. همانطور که همه ما در زندگی می دانیم، همه چیز در یک کمان کوچک و مرتب به هم نمی خورد. در اینجا چند حفره گم شده وجود دارد، بنابراین اجازه دهید کمی در مورد برخی از سؤالات سیاستی که هنوز در هوا وجود دارد صحبت کنیم. هدف آماری سرفصل در نرخ آزادسازی یا بازیابی مواد خام. 98 درصد نیکل کبالت، منگنز 85 درصد برای خود لیتیوم و 97 درصد برای مواد خاکی کمیاب. از نظر ظاهری، این همه ممکن است. به عنوان مثال، من فقط در مورد بازیابی 85٪ یا بیشتر از لیتیوم از باتری های لیتیوم آهن فسفات صحبت کردم. من همچنین اشاره کردم که به دلیل ناکارآمدی ها و تفاوت های موجود در دنیای واقعی، دستیابی به این حداکثر نظری دشوار خواهد بود. به یاد داشته باشید، راه های زیادی وجود دارد که سلول های باتری را می توان ساخت. بسته بندی، فروخته و استفاده شده است. هیچ چیزی نزدیک به استانداردسازی که با باتری‌های استوانه‌ای فروخته شده در 711 شما می‌بینیم وجود ندارد. چارچوب خط‌مشی یارانه‌های ملموس و حمایت ملی برای تحقق این امر را از دست داده است. یکی دیگر از نگرانی های بزرگ این است که چارچوب سیاست های اقتصادی هیچتخصیص پول برای تشویق جمع آوری باتری های مستعمل. چند برنامه آزمایشی بایبک وجود دارد که توسط شهرداری ها اجرا می شود، اما هیچ چیز در سطح ملی وجود ندارد. این ممکن است با مالیات یا مالیات تغییر کند، اما در حال حاضر بازیگران بخش خصوصی باید خودشان آن را تامین کنند. این یک مسئله است زیرا انگیزه اقتصادی کمی برای این سازندگان بزرگ خودروهای برقی وجود دارد که باتری های خود را جمع آوری و بازیافت کنند.

از سال 2008 تا 2015، هزینه ساخت و باتری EV از 1000 دلار در هر کیلووات ساعت به 268 کاهش یافت. انتظار می‌رود این روند در چند سال آینده ادامه یابد. کاهش هزینه ها حتی بیش از هر زمان دیگری در دسترس قرار گرفت، اما در عین حال انگیزه جمع آوری و بازیافت این باتری ها را نیز کاهش داد. و از آنجایی که این باتری ها نیز با یکدیگر متفاوت هستند، افزایش فرآیندهای پیش تصفیه و بازیافت مجموعه دشوار است، بنابراین کل سرمایه گذاری به نظر می رسد هزینه ای را برای تولید کنندگان آنها کاهش می دهد. چه کسی در حال حاضر روی حاشیه های بسیار کم برای شروع کار می کند؟

صرف نظر از این، سازندگان خودروهای برقی طبق قانون، اولین صف برای رسیدگی و بازیافت باتری‌های مصرف‌شده قدیمی خود هستند، و علی‌رغم عدم جذابیت اقتصادی کل سرمایه‌گذاری، آنها در شراکت با شرکت‌های بزرگ برای راه‌اندازی کانال‌های رسمی برای بازیافت باتری کوشا بوده‌اند. چند شرکت بزرگ بازیافت جوانه زده اند. به عنوان مثال می توان به بازیافت تایسون به کبالت ژجیانگ هوایو اشاره کرد. لیتیوم جیانگشی گانفنگ، هونان برانپ و رهبر بازار GEM. اما علیرغم وجود این شرکت های بزرگ دارای مجوز، اکثریت بخش بازیافت چین را کارگاه های کوچک و بدون مجوز تشکیل می دهند. این مغازه های غیررسمی ابزار و آموزش مناسبی ندارند. آنها اساسا به بهwn روی این باتری ها برای مواد کاتدی آنها، فروش مجدد آنها به بالاترین قیمت پیشنهادی و رها کردن بقیه. بدیهی است که این یک خطر بزرگ ایمنی و زیست محیطی است. در نتیجه این محدودیت‌ها و قوانین، این فروشگاه‌های خرده‌فروشی می‌توانند به صاحبان خودروهای برقی بیشتر برای باتری‌هایشان بپردازند و به همین دلیل به کانال‌های رسمی، نقل قول، بدون نقل قول ترجیح داده می‌شوند. بنابراین، نرخ بازیافت لیتیوم یون در چین در سال 2015 بسیار پایین باقی مانده است. این میزان در حدود 2٪ بود. از آن زمان به بعد در سال 2019 به 10 درصد افزایش یافته است. با یک چوب تیز در چشم می زند، اما این هنوز با ایده آل فاصله دارد. و چارچوب 2018 هدفی را برای نرخ جمع آوری باتری تعیین نمی کند. یک حذف عجیب چین با این مشکل در یک باتری دیگر دست و پنجه نرم کرده است، باتری اسید سرب محترم، این فناوری 150 سالهدر چین بسیار رایج است. آنها نیروی ستاره ای را برای اتومبیل های خود فراهم می کنند و هنوز هم برای دوچرخه های E بسیار محبوب هستند. این برخلاف مقررات اخیر برای تشویق جایگزینی آنها با یون لیتیوم است. به هر حال، بازیافت باتری سرب اسیدی چینی بسیار کمتر از انتظارات و معیارها است. در سال 2017، کمتر از 30 درصد از 3.3 میلیون تن ضایعات باتری اسید سرب تولید شده در چین بازیافت می شود. دلایل این درصد بازیافت پایین بسیار شبیه به مورد یون لیتیوم است. مغازه‌های خرده‌فروشی غیررسمی قوانین و مقررات را کنار می‌گذارند و بنابراین می‌توانند هزینه بسیار بیشتری برای باتری‌های مصرف‌کننده بپردازند. رومی ها روشن کرده اند که سرب دقیقاً دوستدار محیط زیست ترین ماده موجود نیست. چین در سال‌های اخیر چندین مورد مسمومیت با سرب را در نتیجه این برخورد نادرست تجربه کرده است. بنابراین، دولت اخیرا متعهد شده است که با این مغازه های غیررسمی که تخمین زده می شود بیش از 200 مغازه در سراسر کشور وجود داشته باشد، برخورد کند. هدف تلاش برای رسیدن به درصد بازیافت 40 درصد در سال 2020 و 70 درصد در سال 2025 است. با توجه به اینکه درصد بازیافت باتری اسید سرب در آمریکا حداقل از سال 2014 به 99 درصد رسیده است، نباید آنقدر سخت باشد.

با در نظر گرفتن جنبه های فنی و اکومشکلات اقتصادی مرتبط با بازیافت باتری های EV، صنعت در مورد راه هایی برای استفاده بیشتر از این چیزها قبل از فرستادن آنها به قبر فکر کرده است. بالاترین گزینه بالقوه استفاده مجدد از آنها در پروژه های شبکه برق است. این باتری‌ها هنوز 80 درصد ظرفیت دارند و هنوز هم می‌توانند سال‌ها قبل از اتمام برای همیشه از بین بروند. ایالات متحده در اینجا پیشتاز است. از سال 2002 با باتری های ماشین استفاده شده برای پروژه های ذخیره انرژی ثابت آزمایش شده است. اما چین پروژه های نمایشی جالبی را انجام داده است. یکی از طولانی‌ترین پروژه‌های بهره‌برداری، پروژه انرژی بادی و خورشیدی Zhangbei در استان هبی است. این پروژه 1.3 میلیارد دلاری ناشی از تلاش مشترک شرکت دولتی چینی State Grid و سازنده باتری EV BYD است که امکان استفاده از باتری‌های Second Life EV برای پشتیبانی و مدیریت شبکه برق را نشان می‌دهد. پروژه‌های بازیافت باتری خودروهای برقی بیشتری در سال‌های اخیر در پکن، جیانگ سو به ناخواسته‌ها و درخشش آن‌ها روی آورده‌اند. دولت تمرکز زیادی روی این موضوع دارد، اما من فکر می‌کنم که در نهایت مشکل بازیافت را که آن را حل می‌کند، جلوگیری می‌کند. زیرا پایان اجتناب ناپذیر هر باتری یا بازیافت یا دفن زباله است. دولت چین در تشویق ایجاد این اکوسیستم پر رونق کار قابل تحسینی انجام داده است. این کشور در جنبه های خاصی از فناوری باتری پیشرو بی چون و چرا است و به طور کلی، غول های V در آنجا مستقر هستند. آنها این شانس را دارند که واقعاً منحنی تولید گازهای گلخانه ای خودرو را خم کنند. بنابراین، به نوعی، این مسئله بازیافت مشکل خوبی است. این نشانه موفقیت چین است. اما این مشکل همچنان یک مشکل است و صنعت پا به پای خود کشیده و شبکه ها، مقررات و فناوری های بازیافت مناسب را ایجاد کرده است.

دولت چین می‌تواند به سیاست ایالات متحده برای برخی راهنمایی‌ها و تشویق و فعال کردن عادت‌های مناسب بازیافت مصرف‌کننده نگاه کند. و یارانه‌ها باید به شرکت‌های صنایع پیش تصفیه و فناوری بازیافت اختصاص داده شود، نه فقط در تولید. در غیر این صورت، مصرف انرژی و آسیب های زیست محیطی مرتبط با این دفع باتری ها از هر سودی که از تغییر به EV به دست می آوریم، بیشتر خواهد بود.