Hoe groot is de markt in China voor het recyclen van EV-batterijen?

China is de grootste EV-markt ter wereld, met meer dan 5,5 miljoen verkochte exemplaren in maart 2021. Dit is in veel opzichten een goede zaak. China heeft de meeste auto's ter wereld en deze vervangen schadelijke broeikasgassen. Maar deze dingen hebben hun eigen duurzaamheidsproblemen. Er zijn zorgen over milieuschade als gevolg van de winning van elementen als lithium en kobalt. Maar een andere zorg die te maken heeft met het komende afvalprobleem. China begint de voorhoede van dit probleem te ervaren.

In 2020 werd 200.000 ton batterijen buiten gebruik gesteld en tegen 2025 wordt verwacht dat dit cijfer 780.000 ton zal bedragen. Kijk eens naar het dreigende probleem van de verspilling van EV-batterijen in China en wat de grootste EV-markt ter wereld daaraan doet.

Bijna heel Chinaelektrische voertuigen worden aangedreven door lithium-ionbatterijen. Ze zijn licht van gewicht, hebben een hoge energiedichtheid en een lange levensduur, waardoor ze de eerste keuze zijn voor elektrisch aangedreven auto's. Batterijen hebben drie belangrijke ccomponenten en anode, een kathode en een elektrolyt. Van dese, de kathode is de duurste en meest significante. We maken grotendeels onderscheid tussen deze accu's op basis van hun catboats. NHet is niet de bedoeling om hier te diep op in te gaan, maar de meeste Chinese EV-batterijen hebben kathodes gemaakt van lithium-, nikkel-, mangaan- of kobaltoxiden, hierna MCS genoemd. Deze batterijen worden buiten gebruik gesteld wanneer hun capaciteit ongeveer 80% bereikt, wat overeenkomt met onze levensduur van ongeveer 8 tot 10 jaar. Dit is uiteraard afhankelijk van bepaalde factoren, zoals de laadfrequentie, het rijgedrag en de wegomstandigheden.

Ik dacht dat je het wel wilde weten. Met de eerste grote golf elektrische voertuigenergens tussen 2010 en 2011 op de markt zou komen, zou de infrastructuur voor de inzameling en verwerking van deze batterijen snel klaar moeten zijn tegen het einde van het decennium. Dat was de uitdaging en de tijdlijn waarmee de Chinese regering te maken kreeg. Na de Olympische Spelen in Peking begon de Chinese regering de productie en het gebruik van elektrische voertuigen bij het grote publiek te promoten. Op dit moment zijn de enige voorschriften die zij uitvaardigen de veiligheidsnormen van de industrie. Omdat veel batterijcomponenten behoorlijk giftig zijn. Begin 2010 was er sprake van een groeiende acceptatie van de elektrische auto en daarmee ook van de even snel groeiende behoefte aan een manier om met hun afval om te gaan.

In 2012 ging hetverment voor het eerst beleidsrichtlijnen voor de gehele EV-industrie uitbracht, benadrukte de richtlijn de noodzaak van, onder anderer dingen, een werkend recyclingsysteem voor EV-batterijen. In 2016 hebben verschillende ministeries de handen ineengeslagen om een ​​gezamenlijke richting vast te stellen voor het afvalprobleem van de EV-batterij. EV-fabrikanten zouden verantwoordelijk zijn voor het herstellen van de accu's van hun auto's. Ze moeten hun eigen after-sales servicenetwerken opzetten of de derde partij vertrouwen om afgedankte EV-batterijen in te zamelen.

De Chinese overheid heeft de neiging eerst beleid, richtlijnen of richtingen uit te vaardigen voordat zij later meer specifieke regels vastlegt. De verklaring uit 2016 geeft de EV-bedrijven in feite het signaal dat ze hier de komende jaren meer van mogen verwachten. Als zodanig kwam in 2018 het vervolg van het beleidskader voortvarend naar voren, getiteld de tussentijdse maatregelen voor het beheer van recycling en het gebruik van energiebatterijen van nieuwe energievoertuigen. Je vraagt ​​​​je af of je betekenis dakranden en ook hybriden noemt. De handhavingsinstantie zou het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie of MIIT zijn.

Het heeft terug beloofdin 2016 legt het raamwerk de verantwoordelijkheid grotendeels bij particuliere entiteiten zoals de EV- en EV-batterijfabrikanten die zich met dit probleem bezighouden. De regering zal overgaanZe zien enkele technische aspecten van de onderneming, maar ze gaan het niet zelf doen. Dit raamwerk is gebouwd bovenop een algemeen bestuursbeleid dat de Chinezen hebben aangenomen. Genaamd uitgebreide producentenverantwoordelijkheid of EPR. Het spirituele concept is om de verantwoordelijkheid stroomopwaarts te verschuiven van de lokale en provinciale overheden naar de producenten zelf.

De Chinese overheid heeft EPR aangenomen, dat volgens mij begin jaren 2000 uit de westerse academische wereld is voortgekomen. Als reactie op EU-richtlijnen met betrekking tot een groeiend E-afvalprobleem, en het is intuïtief logisch als de overheid altijd degene is die al dit E-afval opruimt. De bedrijven die het afval produceren, zullen nooit worden gestimuleerd om hun spullen gemakkelijker te recyclen. Dus in de geest van EPR moeten alle fabrikanten van EV-batterijen batterijen ontwerpen die gemakkelijk te demonteren zijn en hun klanten technische details over het einde van hun levensduur bieden.d de EV-markers op hun beurt ofwel hun eigen batterijinzamelings- en recyclingnetwerken opzetten en exploiteren, ofwel deze uitbesteden aan een derde partij. De overheid zal helpen bij het vaststellen van nationale normen om het proces te stroomlijnen. Het raamwerk lijkt op het eerste gezicht best aardig, maar er zijn enkele zeer duidelijke nadelen.

Nu we de geschiedenis en het beleid kennen, kunnen we vervolgens ingaan op enkele technische details over het recyclen van EV-batterijen. Buiten gebruik gestelde batterijen kwamen via twee kanalen in het systeem terecht: van auto's die een batterijvervanging ondergaan, en van auto's. Aan het einde van hun leven. Bij dit laatste bevindt de accu zich nog in de auto en wordt deze verwijderd als onderdeel van het demontageproces aan het einde van de levensduur. Dit blijft een zeer handmatig proces, vooral in China. Daarna volgt een stap die voorbehandeling wordt genoemd. De batterijcellen moeten uit de verpakking worden getrokken en geopend, wat een uitdaging is omdat er geen standaard batterijpakketontwerp is. Het moet dus met de hand worden gedaan met behulp van gespecialiseerd gereedschap.

Zodra de batterij is verwijderdd, wat gebeurt er next is afhankelijk van het type lithium-ionbatterij in de auto. Laten we beginnen met de NMC-batterij, de meest voorkomende in China. Vier NMC-batterijrecyclers willen recupereren. De kathode-actieve materialen. Uit een economische analyse van 2019 blijkt dat ze, ondanks dat ze slechts 4% van het gewicht van de batterijen uitmaken, meer dan 60% van de totale restwaarde van de batterijen uitmaken. NMC-recyclingtechnologieën zijn relatief volwassen. Sony pionierde in 1999. Er zijn twee belangrijke technologische methoden: pyrometallurgische en hydrometallurgische. Laten we beginnen met Pyro metallurgisch. Pyro betekent vuur. De batterij wordt gesmolten tot een legering van ijzer, koper, kobalt en nikkel.

De goede dingen worden vervolgens teruggewonnen met behulp van hydrometallurgische methoden. Pyro-methoden branden af. Elektrolyten, kunststoffen en lithiumzouten. Niet alles kan dus worden hersteld. Er komen giftige gassen vrij die moeten worden verwerkt, en het is behoorlijk energie-intensief, maar het wordt op grote schaal door de industrie toegepast. Bij hydrometallurgische methoden wordt een waterig oplosmiddel gebruikt om de gewenste materialen door kobalt van de verbinding te scheiden. De meest gebruikte oplosmiddelen zijn zwavelzuur en waterstofperoxide, maar er zijn er nog veel meer. Geen van deze methoden is ideaal en er is verder werk nodig om de technische tekortkomingen ervan aan te pakken. Lithium-ijzerfosfaatbatterijen vormen vanaf 2019 ongeveer 30% van de Chinese EV-markt. De energiedichtheid van deze batterijen is niet zo hoog als die van hun NMC-tegenhangers, maar ze zijn vrij van elementen zoals nikkel en kobalt. Daar waarschijnlijk ook veiliger.

China is ook wereldleiderEr in de wetenschap en commercialisering van lithiumijzerfosfaat, batterijtechnologieën, Chinees bedrijf, hedendaagse ampèretechnologie. Is een van de productieleiders op dit gebied. Het zou logisch moeten zijn dat de industrie van het land deze cellen ook kan recyclen. Dat gezegd hebbende, is het recyclen van deze dingen technisch moeilijker gebleken dan verwacht. Dit komt deels doordat ze een gevarieerdere mix van materialen hebben, wat extra duur voorbehandelingswerk noodzakelijk maakt, eenen dan economisch lithiumijzerfosfaatbatterijen bevatten niet dezelfde waardevolle metalen zoals de NMC-batterijen nikkel, koper of kobalt kennen. En het heeft geleid tot een gebrek aan investeringen in de niche. Er zijn enkele veelbelovende hydrometallurgische experimenten die tot 85% van het lithium in de vorm van lithiumcarbonaat hebben kunnen uitlogen.Er wordt gespeculeerd dat het ongeveer $ 650 zou kostenverwerkeneen ton gebruikte lithium-ijzerfosfaatbatterijen. Dat omvat de energie- en materiaalkosten, afgezien van de kosten voor het bouwen van defabriek. De potentiële terugwinning en wederverkoop van lithium zou recycling economisch haalbaarder kunnen maken, maar de jury is hier nog niet over uit. Moeten deze methoden nog op commerciële schaal worden geïmplementeerd? Het raamwerk van 2018 legt veel vast, maar laat wel een aantal dingen te wensen over. Zoals we allemaal weten in het leven, komt niet alles in een nette kleine buiging terecht. Er zijn hier een paar ontbrekende gaten, dus laten we het even hebben over enkele beleidsvragen die nog in de lucht hangen. Het belangrijkste statistische doel is de vrijgave of de terugwinningspercentages van grondstoffen. 98% nikkelkobalt, mangaan 85% voor lithium zelf en 97% voor zeldzame aardmetalen. Oretisch gezien is dit allemaal mogelijk. Ik had het bijvoorbeeld net over het terugwinnen van 85% of meer van het lithium uit lithium-ijzerfosfaatbatterijen. Ik heb ook gezegd dat het moeilijk zal zijn om dit theoretische maximum te bereiken vanwege inefficiënties in de praktijk en verschillen ter plaatse. Vergeet niet dat er veel manieren zijn waarop batterijcellen kunnen worden gemaakt. Verpakt, verkocht en gebruikt. Er is bij lange na niet de standaardisatie die we zien bij cilindrische batterijen die in uw 711 worden verkocht. Het beleidskader mist concrete subsidies en nationale steun om dit tot werkelijkheid te maken. Een andere grote zorg is dat er geen economisch beleidskader bestaatt geld vrijmaken om de inzameling van gebruikte batterijen te stimuleren. Er zijn enkele proefprogramma's voor terugkoop door de gemeenten, maar niets op nationaal niveau. Dit zou kunnen veranderen, misschien met een heffing of belasting, maar op dit moment moeten de spelers uit de particuliere sector dit zelf financieren. Dit is een probleem omdat er weinig economische prikkels zijn voor deze grote EV-fabrikanten om hun batterijen in te zamelen en te recyclen.

Van 2008 tot 2015 zijn de kosten voor de productie en de EV-batterij gedaald van 1000 dollar per kilowattuur naar 268 dollar. Verwacht wordt dat deze trend zich de komende jaren zal voortzetten. De kostendaling heeft ze nog toegankelijker dan ooit gemaakt, maar tegelijkertijd hebben ze ook de prikkel verlaagd om deze batterijen in te zamelen en te recyclen. En omdat deze batterijen ook van elkaar verschillen, is het moeilijk om de voorbehandelings- en recyclingprocessen van de inzameling op te schalen, dus de hele onderneming blijkt een kostenpost voor de fabrikanten te zijn. Wie werkt er al met behoorlijk krappe marges?

Hoe dan ook, de EV-fabrikanten staan ​​volgens de wet als eerste in de rij om hun oude, gebruikte batterijen te verwerken en te recyclen, en ondanks de economische onaantrekkelijkheid van de hele onderneming zijn ze ijverig geweest in de samenwerking met grote bedrijven om officiële kanalen op te zetten om een ​​batterij te recyclen. Er zijn een paar grote recyclingbedrijven ontstaan. Voorbeelden hiervan zijn de recycling van Tyson naar Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng lithium, Hunan Brunp en marktleider GEM. Maar ondanks het bestaan ​​van deze grote bedrijven met een vergunning, bestaat het grootste deel van de Chinese recyclingsector uit kleine werkplaatsen zonder vergunning. Deze informele winkels beschikken niet over het juiste gereedschap of de juiste opleiding. Ze gaan in principe naarDeze batterijen kopen voor hun kathodematerialen, ze doorverkopen aan de hoogste bieder en de rest dumpen. Het is duidelijk dat dit een enorm veiligheids- en milieurisico met zich meebrengt. Als gevolg van het omzeilen van regels en voorschriften kunnen deze chopshops EV-bezitters meer betalen voor hun batterijen, en krijgen ze daarom de voorkeur boven officiële kanalen. Het recyclingpercentage van lithium-ionen in China blijft dus vrij laag in 2015. Het bedroeg ongeveer 2%. Inmiddels is het gegroeid naar 10% in 2019. Het is een scherpe stok achter de deur, maar ideaal is het nog steeds niet. En het kader voor 2018 stelt geen doel voor de inzamelingspercentages van batterijen. Een merkwaardige omissie. China worstelt met dit probleem op een ander batterijfront, de eerbiedwaardige loodzuurbatterij, deze 150 jaar oude technologiewordt in China zeer veel gebruikt. Ze leveren de sterrenkracht voor hun auto's en zijn nog steeds erg populair voor E-bikes. Dit ondanks recente regelgeving om de vervanging ervan door lithiumion aan te moedigen. Hoe dan ook blijft de Chinese recycling van de loodzuurbatterij ver achter bij de verwachtingen en benchmarks. In 2017 wordt minder dan 30% van de 3,3 miljoen ton loodzuurbatterijafval die in China wordt gegenereerd, gerecycled. De redenen voor dit lage recyclingpercentage lijken sterk op die van lithiumionen. Informele chopshops omzeilen de regels en voorschriften en kunnen het zich dus veroorloven veel meer te betalen voor consumentenbatterijen. De Romeinen hebben duidelijk gemaakt dat lood niet bepaald de meest milieuvriendelijke stof is die er bestaat. China heeft de afgelopen jaren meerdere grote loodvergiftigingsincidenten meegemaakt als gevolg van deze onjuiste behandeling. Daarom heeft de regering onlangs beloofd hard op te treden tegen deze informele winkels, waarvan er naar schatting ruim 200 zijn in het hele land. Het doel is om te proberen een recyclingpercentage van 40% te bereiken in 2020 en 70% in 2025. Gezien het feit dat het recyclingpercentage van loodzuurbatterijen in Amerika sinds minstens 2014 99% bedraagt, zou het niet zo moeilijk moeten zijn.

Gezien de technische en ecologische aspectenVanwege de problemen die gepaard gaan met het recyclen van EV-batterijen, heeft de industrie nagedacht over manieren om meer gebruik te maken van deze dingen voordat ze naar het graf worden gestuurd. De hoogste potentiële optie zou zijn om ze te hergebruiken in elektriciteitsnetprojecten. Deze batterijen hebben tenslotte nog steeds een capaciteit van 80% en kunnen nog vele jaren meegaan voordat ze uiteindelijk voorgoed kapot gaan. De Verenigde Staten lopen hierin voorop. We hebben sinds 2002 geëxperimenteerd met gebruikte autobatterijen voor stationaire energieopslagprojecten. Maar China heeft een aantal interessante demonstratieprojecten uitgevoerd. Een van de langst lopende projecten is het wind- en zonne-energieproject Zhangbei in de provincie Hebei. Het project van 1,3 miljard dollar komt voort uit een gezamenlijke inspanning van het Chinese staatsbedrijf State Grid en fabrikant van EV-batterijen BYD, waarbij de haalbaarheid is aangetoond van het gebruik van Second Life EV-batterijen om een ​​elektriciteitsnet te ondersteunen en te beheren. De afgelopen jaren zijn er in Peking en Jiangsu meer recyclingprojecten voor EV-batterijen ontstaan, en het blijft schijnen. De overheid besteedt hier veel aandacht aan, maar ik denk dat het uiteindelijk meer het recyclingprobleem voorkomt dat het oplost. Omdat het onvermijdelijke einde van elke batterij recycling of de vuilstort is. De Chinese overheid heeft bewonderenswaardig werk verricht door de creatie van dit bloeiende ecosysteem aan te moedigen. Het land is de onbetwiste leider in bepaalde aspecten van de batterijtechnologie en er zijn verschillende V-giganten gevestigd. Ze hebben een kans om de curve van de auto-emissies echt te buigen. Dus in zekere zin is dit recyclingprobleem een ​​leuk probleem om te hebben. Het is een indicatie van het succes van China. Maar het probleem is nog steeds een probleem en de industrie heeft lang gewacht met het opzetten van de juiste recyclingnetwerken, regelgeving en technologieën.

De Chinese regering kan naar het beleid van de Verenigde Staten kijken voor enige begeleiding en het stimuleren en mogelijk maken van goede recyclinggewoonten van consumenten. En er moeten subsidies worden uitgedeeld aan bedrijven in de sectoren van de voorbehandelings- en recyclingtechnologie, en niet alleen aan de productiesector. Anders zullen het energieverbruik en de milieuschade die gepaard gaat met het weggooien van batterijen zwaarder wegen dan de voordelen die we krijgen als we overstappen op elektrische voertuigen.