Kina er verdens største elbilmarked med over 5,5 millioner solgte per mars 2021. Dette er bra på mange måter. Kina har flest biler i verden og disse erstatter skadelige klimagasser. Men disse tingene har sine egne bærekraftsbekymringer. Det er bekymringer for miljøskader som følge av utvinning av elementer som litium og kobolt. Men en annen bekymring har å gjøre med er det kommende problemet med avfall. Kina begynner å oppleve forkanten av dette problemet.
I 2020. 200 000 tonn batterier ble tatt ut av drift, og tallet forventes å skrive en 780 000 tonn innen 2025. Se på Kinas truende problem med EV-batteriavfall og hva verdens største EV-marked gjør med det.
Nesten hele Kinaelektriske kjøretøyer drives av litiumion-batterier. De er lette, høy energitetthet og lang levetid, gjør dem til førstevalget for elektriske biler. Batterier har tre store ckomponenter og anode, en katode og en elektrolytt. Avse, katoden er den dyreste og mest betydningsfulle. Vi skiller i stor grad mellom disse batteriene basert på kattebåtene deres. Not å dykke for dypt inn i dette, men de fleste av Kinas EV-batterier har katoder laget av enten litium, nikkel, mangan, koboltoksider, herved referert til som en MCS. Disse batteriene går ut av drift når kapasiteten når ca. 80 %, tilsvarende vår levetid på ca. 8 til 10 år. Dette er selvfølgelig avhengig av visse faktorer som ladefrekvens, kjørevaner og veiforhold.
Tenkte du ville vite det. Med den første store bølgen av elbilerPå vei ut en gang i 2010 til 2011, må infrastrukturen for innsamling og behandling av disse batteriene snart være klar innen slutten av tiåret. Det var utfordringen og tidslinjen som den kinesiske regjeringen måtte forholde seg til. Etter OL i Beijing begynte den kinesiske regjeringen å promotere produksjon og bruk av elbiler for allmennheten. På dette tidspunktet er de eneste forskriftene de la ut bransjens sikkerhetsstandarder. Siden mange batterikomponenter er ganske giftige. Tidlig i 2010 så et økende opptak av elbilen og med det det like raskt voksende behovet for en måte å håndtere avfallet på.
I 2012, gåvernment ga ut en policyveiledning for den generelle EV-industrien i den for første gang, understreket veiledningen behovet for bl.a.r ting, et fungerende EV-batterigjenvinningssystem. I 2016 gikk flere departementer sammen for å etablere en enhetlig retning for elbilbatteriets avfallsproblem. EV-produsenter vil være ansvarlige for å gjenopprette bilens batterier. De må etablere egne ettersalgsservicenettverk eller stole på at tredjeparten samler inn brukte elbilbatterier.
Den kinesiske regjeringen har en tendens til først å erklære en politikk, veiledning eller retning før de fastsetter mer spesifikke regler senere. 2016-erklæringen signaliserer effektivt til elbilselskapene om å forvente mer om dette i de kommende årene. Som sådan, i 2018, kom den politiske rammeoppfølgingen raskt ut, med tittelen de midlertidige tiltakene for håndtering av resirkulering og Utnyttelse av strømbatterier til nye energikjøretøyer. Du lurer på om du kaller meningstak og også hybrider. Håndhevingsorganet vil være departementet for industri og informasjonsteknologi eller MIIT.
Det har lovet tilbakei 2016 legger rammeverket i stor grad byrden på private enheter som EV- og EV-batteriprodusentene som håndterer dette problemet. Regjeringen vil gå overrse noen tekniske aspekter ved bestrebelsen, men de kommer ikke til å gjøre det selv. Dette rammeverket er bygget på toppen av en generell styringspolitikk som kineserne vedtok. Kalt utvidet produsentansvar eller EPJ. Det åndelige konseptet er å flytte ansvaret oppstrøms fra lokale og provinsielle myndigheter til produsentene selv.
Den kinesiske regjeringen vedtok EPJ, som jeg tror kom ut av vestlig akademia på begynnelsen av 2000-tallet. Som et svar på EU-direktiver angående et økende E-avfallsproblem, og det gir intuitivt mening om myndighetene alltid er den som rydder opp i alt dette E-avfallet. Selskapene som gjør at avfallet vil aldri bli motivert til å gjøre tingene deres lettere å resirkulere. I ånden til EPR må derfor alle EV-batteriprodusentene designe batterier som er enkle å demontere og gi tekniske, end-of-life detaljer til kundene deres – EV-markørened EV-markørene i sin tur for å enten sette opp og drive sine egne batteriinnsamlings- og resirkuleringsnettverk eller sette dem ut til en tredjepart. Regjeringen vil bidra til å etablere nasjonale standarder for å effektivisere prosessen. Rammeverket virker ganske fint på overflaten, men det er noen veldig klare ulemper.
Nå som vi kjenner historien og retningslinjene, kan vi neste dykke ned i noen tekniske detaljer om resirkulering av elbilbatterier. Utrangerte batterier kom inn i systemet gjennom to kanaler fra biler som gjennomgikk batteribytte og fra biler. På slutten av livet deres. For sistnevnte er batteriet fortsatt inne i bilen og fjernes som en del av demonteringsprosessen. Dette er fortsatt en veldig manuell prosess, spesielt i Kina. Etter det er et trinn som kalles forbehandling. Battericellene må trekkes ut av pakken og åpnes, noe som er en utfordring siden det ikke finnes standard batteripakkedesign. Derfor må det gjøres for hånd ved hjelp av spesialverktøy.
Når batteriet er fjernetd, hva skjer next avhenger av typen litium-ion-batteri inne i bilen. La oss starte med NMC-batteriet, det vanligste i Kina. Fire NMC-batterigjenvinnere ønsker å gjenvinne. Katodens aktive materialer. Økonomisk analyse fra 2019 anslår at til tross for at de utgjør bare 4 % av batterivekten, utgjør de over 60 % av batterienes samlede gjenvinningsverdi. NMC-resirkuleringsteknologier er relativt modne. Sony var banebrytende i 1999. Det er to viktige teknologiske metoder, Pyrometallurgisk og hydrometallurgisk. La oss starte med Pyro metallurgical. Pyro betyr ild. Batteriet smeltes til en legering av jern, kobber, kobolt og nikkel.
De gode tingene blir deretter hentet ved hjelp av hydrometallurgiske metoder. Pyro-metoder brenner av. Elektrolytter, plast og litiumsalter. Så ikke alt kan gjenopprettes. Det frigjør giftige gasser som må behandles, og det er ganske energikrevende, men det har blitt tatt i bruk av industrien. Hydrometallurgiske metoder bruker et vandig løsningsmiddel for å separere de ønskede materialene med kobolt fra forbindelsen. De mest brukte løsningsmidlene er svovelsyre og hydrogenperoksid, men det er mange andre også. Ingen av disse metodene er ideelle, og ytterligere arbeid er nødvendig for å løse deres tekniske mangler. Litiumjernfosfatbatterier utgjør omtrent 30 % av det kinesiske elbilmarkedet fra og med 2019. Disse batteriers energitettheter er ikke like høye som deres NMC-motparter, men de er fri for elementer som nikkel og kobolt. Der også sannsynligvis tryggere.
Kina er også verdensledendeer innen vitenskap og kommersialisering av litiumjernfosfat, batteriteknologi, kinesisk selskap, moderne ampereteknologi. Er en av produksjonslederne på dette området. Det burde være fornuftig at landets industri også kan resirkulere disse cellene. Når det er sagt, har resirkulering av disse tingene vist seg å være mer teknisk vanskelig enn forventet. Dette skyldes delvis at de har en mer variert blanding av materialer, noe som krever ekstra kostbart forbehandlingsarbeid, enog deretter økonomisk litiumJernfosfatbatterier har ikke de samme verdifulle metallene som NMC-batteriene kjenner til nikkel, kobber eller kobolt. Og det har ført til mangel på investeringer i nisjen. Det er noen lovende hydrometallurgiske eksperimenter som har vært i stand til å lekke ut opptil 85 % av litiumet i form av litiumkarbonat.Spekulasjoner er at det vil koste rundt $650å behandletonn brukte litiumjernfosfatbatterier. Det inkluderer energi- og materialkostnader, ikke medregnet kostnadene ved å byggefabrikk. Potensiell utvinning og videresalg av litium kan bidra til å gjøre resirkulering mer økonomisk gjennomførbart, men juryen er fortsatt ute på dette. Har disse metodene ennå ikke blitt implementert i kommersiell skala? Rammeverket for 2018 legger ut mye, men det etterlater noen ting å være ønsket. Som vi alle vet i livet, blir ikke alt tidevann i en fin liten bue. Det er noen få hull som mangler her, så la oss snakke litt om noen av de politiske spørsmålene som fortsatt er i luften. Det overordnede statistiske målet ved utgivelse eller utvinning av råvarer. 98 % nikkelkobolt, mangan 85 % for litium selv og 97 % for sjeldne jordartsmaterialer. Oretisk sett er dette alt mulig. For eksempel snakket jeg nettopp om å gjenvinne 85 % eller mer av litiumet fra litiumjernfosfatbatterier. Jeg nevnte også at det vil være vanskelig å oppnå dette teoretiske maksimumet på grunn av ineffektivitet i den virkelige verden og forskjeller på bakken. Husk at det er mange måter å lage battericeller på. Pakket, solgt og brukt. Det er ikke i nærheten av standardiseringen som vi ser med sylindriske batterier som selges i din 711. Det politiske rammeverket mangler konkrete subsidier og nasjonal støtte for å gjøre dette til virkelighet. En annen stor bekymring er at rammeverket for økonomisk politikk ikke gjør dett bevilge penger for å stimulere innsamling av brukte batterier. Det er noen få tilbakekjøpspilotprogrammer i regi av kommunene, men ingenting på nasjonalt nivå. Dette kan endre seg, kanskje med en avgift eller skatt, men akkurat nå må private aktører finansiere det selv. Dette er et problem fordi det er lite økonomisk insentiv for disse store elbilprodusentene til å samle inn og resirkulere batteriene sine.
Fra 2008 til 2015 falt produksjonskostnadene og elbilbatteriet fra 1000 USD per kilowattime til 268. Den trenden forventes å fortsette de neste årene. Fallet i kostnadene gjort enda mer tilgjengelig enn noen gang, men samtidig har de også redusert insentivet til å samle inn og resirkulere disse batteriene. Og siden disse batteriene også er forskjellige fra hverandre, er det vanskelig å skalere opp forbehandlings- og resirkuleringsprosessene for innsamling, så hele satsingen viser seg å være en kostnadsbelastning for produsentene deres. Hvem jobber allerede med ganske knappe marginer til å begynne med?
Uansett er elbilprodusentene ved lov først i køen til å håndtere og resirkulere sine gamle brukte batterier, og til tross for den økonomiske lite attraktiviteten til hele satsingen, har de vært flittige i samarbeid med store selskaper for å sette opp offisielle kanaler for å resirkulere et batteri. Noen få store gjenvinningsbedrifter har vokst frem. Eksempler inkluderer Tyson-resirkulering til Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng litium, Hunan Brunp og markedsleder GEM. Men til tross for eksistensen av disse lisensierte store selskapene, består majoriteten av den kinesiske resirkuleringssektoren av små, ulisensierte verksteder. Disse uformelle butikkene har ikke de riktige verktøyene eller opplæringen. De går i utgangspunktet til åbrukte disse batteriene for deres katodematerialer, videreselger dem til høystbydende og dumper resten. Dette er åpenbart en enorm sikkerhets- og miljørisiko. Som et resultat av denne sløyfen av regler og forskrifter, kan disse chop-butikkene betale EV-eiere mer for batteriene sine, og som sådan foretrekkes fremfor offisielle kanaler. Dermed forblir gjenvinningsgraden for litiumione i Kina ganske lav i 2015. Den var omtrent 2 %. Den har siden vokst til 10 % i 2019. Den slår en skarp kjepp i øyet, men dette er fortsatt langt fra ideelt. Og rammeverket for 2018 setter ikke et mål for batteriinnsamlingshastigheter. En merkelig unnlatelse. Kina har slitt med dette problemet på en annen batterifront, det ærverdige blybatteriet, denne 150 år gamle teknologiener svært vanlig i Kina. De gir stjernekraften til bilene sine og er fortsatt veldig populære for E-sykler. Dette til tross for nylige forskrifter for å oppmuntre til å erstatte dem med litiumion. Uansett, kinesisk resirkulering av blybatteriet lever langt under forventningene og målestokkene. I 2017 blir mindre enn 30 % av de 3,3 millioner tonnene med blybatteriavfall som genereres i Kina resirkulert. Årsakene til denne lave resirkuleringsprosenten er svært lik litiumion-dekselet. Uformelle karbonadebutikker skjørter regler og forskrifter og har derfor råd til å betale mye mer for forbrukernes batterier. Romerne har gjort det klart at bly ikke akkurat er det mest miljøvennlige stoffet som finnes. Kina har opplevd flere store blyforgiftningshendelser de siste årene som følge av denne feilaktige håndteringen. Derfor har regjeringen nylig lovet å slå ned på disse uformelle butikkene, som det anslås at det er over 200 av over hele landet. Målet er å prøve å nå en gjenvinningsprosent på 40 % i 2020 og 70 % i 2025. Tatt i betraktning at gjenvinningsprosenten for blybatterier i Amerika har vært på 99 % siden minst 2014, burde det ikke være så vanskelig.
Med tanke på det tekniske og økonomiske vanskeligheter knyttet til resirkulering av elbil-batterier, har industrien tenkt på måter å gjøre mer bruk av disse tingene på før de sendes til graven. Det høyeste potensielle alternativet ville være å gjenbruke dem i kraftnettprosjekter. Disse batteriene har tross alt fortsatt 80 % kapasitet, og kan fortsatt gå fra mange år før de endelig slutter for godt. USA leder an her. Har eksperimentert med brukte bilbatterier for stasjonære energilagringsprosjekter siden 2002. Men Kina har gjort noen interessante demonstrasjonsprosjekter. En av de lengst i drift er Zhangbei vind- og solenergiprosjektet i Hebei-provinsen. Prosjektet på 1,3 milliarder dollar kommer fra en felles innsats fra det kinesiske statseide foretaket State Grid og EV-batteriprodusenten BYD, og demonstrerte muligheten for å bruke Second Life EV-batterier for å støtte og administrere et strømnett. Flere prosjekter for resirkulering av elbilbatterier har kommet opp i Beijing, Jiangsu de siste årene, og det skinner på. Regjeringen setter mye fokus på dette, men jeg tror til syvende og sist det mer forhindrer resirkuleringsproblemet som løser det. Fordi den uunngåelige slutten av hvert batteri er enten resirkulering eller søppelfylling. Den kinesiske regjeringen har gjort en beundringsverdig jobb med å oppmuntre til etableringen av dette blomstrende økosystemet. Landet er den ubestridte lederen innen visse aspekter av batteriteknologi, og i tillegg er V-gigantene basert der. De har en sjanse til å virkelig bøye kurven i bilutslipp. Så på en måte er dette resirkuleringsproblemet et fint problem å ha. Det er en indikasjon på Kinas suksess. Men problemet er fortsatt et problem, og industrien har sluppet føttene og etablert riktige resirkuleringsnettverk, forskrifter og teknologier.
Den kinesiske regjeringen kan se til USAs politikk for veiledning og oppmuntring og muliggjør riktige resirkuleringsvaner for forbrukere. Og subsidier må deles ut til bedrifter i forbehandlings- og resirkuleringsteknologiindustrien, ikke bare i produksjonen. Ellers vil energibruken og miljøskaden forbundet med disse batteriavfallshåndteringene veie opp for fordelene vi får ved å bytte til EV.
Innleggstid: Aug-01-2023