Kina är världens största elbilsmarknad med över 5,5 miljoner sålda i mars 2021. Detta är bra på många sätt. Kina har flest bilar i världen och dessa ersätter skadliga växthusgaser. Men dessa saker har sina egna hållbarhetsproblem. Det finns farhågor om miljöskador till följd av utvinning av element som litium och kobolt. Men en annan oro har att göra med är det kommande problemet med avfall. Kina börjar uppleva framkanten av detta problem.
År 2020. 200 000 ton batterier togs ur bruk och siffran förväntas skriva 780 000 ton år 2025. Titta på Kinas hotande problem med EV-batteriavfall och vad världens största EV-marknad gör åt det.
Nästan hela KinasElfordon drivs av litiumjonbatterier. De är lätta, hög energitäthet och lång livslängd, vilket gör dem till förstahandsvalet för eldrivna bilar. Batterier har tre stora ckomponenter och anod, en katod och en elektrolyt. Avse, katoden är den dyraste och mest betydande. Vi skiljer till stor del på dessa batterier utifrån deras kattbåtar. NFör att inte dyka för djupt in i detta, men de flesta av Kinas EV-batterier har katoder gjorda av antingen litium, nickel, mangan, koboltoxider, härmed kallade MCS. Dessa batterier går i pension när deras kapacitet når ca 80% vilket motsvarar vår livslängd på ca 8 till 10 år. Detta beror naturligtvis på vissa faktorer som laddningsfrekvens, körvanor och väglag.
Tänkte att du skulle vilja veta. Med den första stora vågen av elbilarkommer på väg någon gång under 2010 till 2011, skulle infrastrukturen för insamling och bearbetning av dessa batterier snart behöva vara klar i slutet av decenniet. Det var utmaningen och tidslinjen som den kinesiska regeringen var tvungen att hantera. Efter OS i Peking började den kinesiska regeringen främja tillverkning och användning av elbilar för allmänheten. För närvarande är de enda bestämmelserna som de lagt ut handlade om industrins säkerhetsstandarder. Eftersom många batterikomponenter är ganska giftiga. I början av 2010 sågs ett växande upptag av elfordonet och därmed det lika snabbt växande behovet av ett sätt att hantera deras avfall.
År 2012, gåvernment släppte en policyriktlinje för den övergripande elbilsindustrin i den för första gången, vägledningen betonade behovet av bl.a.r saker, ett fungerande EV-batteriåtervinningssystem. Under 2016 gick flera ministerier samman för att skapa en enhetlig riktning för elbilsbatteriets avfallsproblem. EV-tillverkare skulle ansvara för att återställa sina bilars batterier. De måste upprätta egna eftermarknadsservicenätverk eller lita på att tredje part samlar in förbrukade elbilsbatterier.
Den kinesiska regeringen har en tendens att först deklarera en policy, vägledning eller riktning innan de anger mer specifika regler senare. 2016 års deklaration signalerar effektivt till elbilsföretagen att förvänta sig mer om detta under de kommande åren. Som sådan, 2018, kom uppföljningen av policyramen snabbt ut, med titeln de interimistiska åtgärderna för hantering av återvinning och Utnyttjande av kraftbatterier i nya energifordon. Man undrar om man kallar meningstak och även hybrider. Verkställighetsorganet skulle vara ministeriet för industri och informationsteknologi eller MIIT.
Det har lovat tillbaka2016 lägger ramverket till stor del ansvaret på privata enheter som EV- och EV-batteritillverkare som hanterar detta problem. Regeringen kommer överrse några tekniska aspekter av strävan, men de kommer inte att göra det själva. Detta ramverk är byggt ovanpå en allmän styrelsepolicy som kineserna antog. Kallas utökat producentansvar eller EPR. Det andliga konceptet är att flytta ansvaret uppströms från de lokala och provinsiella myndigheterna till producenterna själva.
Den kinesiska regeringen antog EPR, som jag tror kom från västerländsk akademi i början av 2000-talet. Som ett svar på EU-direktiv angående ett växande E-avfallsproblem, och det är intuitivt vettigt om regeringen alltid är den som städar upp allt detta E-avfall. Företagen som gör att avfallet kommer aldrig att få incitament att göra sina saker lättare att återvinna. Så i EPR-andan måste alla EV-batteritillverkare designa batterier som är lätta att plocka isär och tillhandahålla tekniska, slut-of-life-detaljer till sina kunder – EV-markörernad EV-markörerna i sin tur för att antingen sätta upp och driva sina egna batteriinsamlings- och återvinningsnätverk eller lägga ut dem på en tredje part. Regeringen kommer att hjälpa till att fastställa nationella standarder för att effektivisera processen. Ramverket verkar ganska snyggt på ytan, men det finns några mycket tydliga nackdelar.
Nu när vi känner till historien och policyn kan vi nästa dyka in i några tekniska detaljer om återvinning av elbilar. Utrangerade batterier kom in i systemet via två kanaler från bilar som genomgick ett batteribyte och från bilar. I slutet av deras liv. För den sistnämnda sitter batteriet fortfarande inne i bilen och tas bort som en del av demonteringsprocessen. Detta är fortfarande en mycket manuell process, särskilt i Kina. Efter det är ett steg som kallas förbehandling. Battericellerna måste dras ut ur förpackningen och öppnas, vilket är en utmaning eftersom det inte finns någon standardutformning av batteripaketet. Därför måste det göras för hand med hjälp av specialverktyg.
När batteriet väl är borttagetd, vad händer next beror på typen av litiumjonbatteri inuti bilen. Låt oss börja med NMC-batteriet, det vanligaste i Kina. Fyra NMC-batteriåtervinnare vill återvinna. Katodens aktiva material. 2019 års ekonomiska analys uppskattar att trots att de endast utgör 4 % av batterivikten, utgör de över 60 % av batteriernas totala räddningsvärde. NMC:s återvinningsteknik är relativt mogen. Sony var pionjärer 1999. Det finns två stora tekniska metoder, Pyrometallurgisk och hydrometallurgisk. Låt oss börja med Pyro metallurgical. Pyro betyder eld. Batteriet smälts till en legering av järn, koppar, kobolt och nickel.
De goda sakerna hämtas sedan med hydrometallurgiska metoder. Pyro-metoder brinner av. Elektrolyter, plaster och litiumsalter. Allt kan alltså inte återställas. Det släpper ut giftiga gaser som behöver bearbetas, och det är ganska energikrävande, men det har antagits allmänt av industrin. Hydrometallurgiska metoder använder ett vattenhaltigt lösningsmedel för att separera de önskade materialen med kobolt från föreningen. De vanligaste lösningsmedlen är svavelsyra och väteperoxid, men det finns många andra också. Ingen av dessa metoder är idealiska och ytterligare arbete krävs för att åtgärda deras tekniska brister. Litiumjärnfosfatbatterier utgör cirka 30 % av den kinesiska elbilsmarknaden från och med 2019. Dessa batteriers energitätheter är inte lika höga som deras NMC-motsvarigheter, men de är fria från element som nickel och kobolt. Där också förmodligen säkrare.
Kina är också världsledandeär inom vetenskapen och kommersialiseringen av litiumjärnfosfat, batteriteknik, kinesiskt företag, modern ampereteknologi. Är en av tillverkningsledarna inom detta område. Det borde vara vettigt att landets industri också kan återvinna dessa celler. Med detta sagt har återvinning av dessa saker visat sig vara tekniskt svårare än förväntat. Detta beror delvis på att de har en mer varierad materialblandning, vilket kräver ytterligare kostsamt förbehandlingsarbete, enoch sedan ekonomiskt litiumJärnfosfatbatterier har inte samma värdefulla metaller som NMC-batterierna känner till nickel, koppar eller kobolt. Och det har lett till bristande investeringar i nischen. Det finns några lovande hydrometallurgiska experiment som har kunnat laka ut upp till 85 % av litiumet i form av litiumkarbonat.Spekulationer är att det skulle kosta cirka $650att bearbetaett ton förbrukade litiumjärnfosfatbatterier. Det inkluderar energi- och materialkostnader, inte kostnaderna för att byggafabrik. Den potentiella återvinningen och återförsäljningen av litium skulle kunna bidra till att göra återvinning mer ekonomiskt genomförbart att göra, men juryn är fortfarande ute på detta. Har dessa metoder ännu inte implementerats i kommersiell skala? Ramverket för 2018 lägger ut mycket, men det lämnar några saker att önska. Som vi alla vet i livet, blir inte allt tidvatten i en snygg liten båge. Det saknas några hål här, så låt oss prata lite om några av de politiska frågorna som fortfarande är i luften. Det överordnade statistiska målet vid utsläpps- eller råvaruåtervinningsgrader. 98 % nickelkobolt, mangan 85 % för själva litium och 97 % för sällsynta jordartsmetaller. Oretiskt sett är allt detta möjligt. Till exempel pratade jag precis om att återvinna 85 % eller mer av litiumet från litiumjärnfosfatbatterier. Jag nämnde också att det kommer att vara svårt att uppnå detta teoretiska maximum på grund av verkliga ineffektiviteter och skillnader på plats. Kom ihåg att det finns många sätt att tillverka battericeller. Packad, såld och använd. Det finns inte i närheten av den standardisering som vi ser med cylindriska batterier som säljs i din 711. Den politiska ramen saknar konkreta subventioner och nationellt stöd för att få detta till verklighet. En annan stor oro är den ekonomiska politiska ramen gör nejt avsätta pengar för att stimulera insamling av använda batterier. Det finns några återköpspilotprogram som drivs av kommunerna, men inget på nationell nivå. Detta kan förändras, kanske med en avgift eller skatt, men just nu måste den privata sektorns aktörer finansiera det själva. Detta är ett problem eftersom det inte finns några ekonomiska incitament för dessa stora elbilstillverkare att samla in och återvinna sina batterier.
Från 2008 till 2015 sjönk tillverkningskostnaden och elbilsbatteriet från 1000 USD per kilowattimme till 268. Den trenden förväntas fortsätta under de närmaste åren. Kostnadssänkningen har blivit ännu mer tillgänglig än någonsin, men samtidigt har de också minskat incitamentet att samla in och återvinna dessa batterier. Och eftersom dessa batterier också skiljer sig från varandra är det svårt att skala upp insamlingsförbehandlings- och återvinningsprocesserna, så hela satsningen visar sig vara en kostnadsbrist för deras tillverkare. Vem jobbar redan med ganska snäva marginaler till att börja med?
Oavsett vilket är elbilstillverkarna enligt lag först i kö för att hantera och återvinna sina gamla förbrukade batterier, och trots den ekonomiska oattraktiviteten i hela satsningen har de varit flitiga i att samarbeta med stora företag för att skapa officiella kanaler för att återvinna ett batteri. Några få stora återvinningsföretag har vuxit fram. Exempel inkluderar Tyson-återvinning till Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng litium, Hunan Brunp och marknadsledare GEM. Men trots att det finns dessa licensierade stora företag består majoriteten av den kinesiska återvinningssektorn av små, olicensierade verkstäder. Dessa informella butiker har inte de rätta verktygen eller utbildningen. De går i princip till tillanvände dessa batterier för deras katodmaterial, sålde dem vidare till högstbjudande och dumpade resten. Uppenbarligen är detta en enorm säkerhets- och miljörisk. Som ett resultat av denna överkant av regler och förordningar kan dessa chop-butiker betala elbilsägare mer för sina batterier, och som sådana föredras framför officiella kanaler. Således är återvinningsgraden för litiumjoner i Kina fortfarande ganska låg 2015. Den var cirka 2 %. Den har sedan dess vuxit till 10 % under 2019. Den slår en vass käpp i ögat, men det här är fortfarande långt ifrån idealiskt. Och ramverket för 2018 anger inte ett mål för batteriinsamlingshastigheter. En märklig försummelse. Kina har kämpat med detta problem på en annan batterifront, det ärevördiga blybatteriet, denna 150 år gamla teknikär mycket vanligt förekommande i Kina. De tillhandahåller stjärnkraften för sina bilar och är fortfarande mycket populära för E-cyklar. Detta trots de senaste bestämmelserna för att uppmuntra att ersätta dem med litiumjoner. Hur som helst, den kinesiska återvinningen av blybatteriet ligger långt under förväntningarna och riktmärkena. Under 2017 återvinns mindre än 30 % av de 3,3 miljoner ton blybatterier som genereras i Kina. Orsakerna till denna låga återvinningsprocent liknar mycket litiumjonhöljet. Informella chop-butiker går utanför reglerna och bestämmelserna och har därför råd att betala mycket mer för konsumenternas batterier. Romarna har gjort det klart att bly inte precis är det mest miljövänliga ämnet som finns. Kina har upplevt flera stora blyförgiftningsincidenter de senaste åren som ett resultat av denna felaktiga hantering. Således har regeringen nyligen lovat att slå ner på dessa informella butiker, av vilka det uppskattas att det finns över 200 över hela landet. Målet är att försöka nå en återvinningsprocent på 40 % 2020 och 70 % 2025. Med tanke på att återvinningsprocenten för blybatterier i Amerika har legat på 99 % sedan åtminstone 2014, borde det inte vara så svårt.
Med tanke på det tekniska och ekologiskaMed tanke på de problem som är förknippade med återvinning av elbilsbatterier, har industrin funderat på sätt att använda dessa saker mer innan de skickas till sin grav. Det högsta möjliga alternativet skulle vara att återanvända dem i elnätsprojekt. Dessa batterier har trots allt fortfarande 80% kapacitet och kan fortfarande gå från många år innan de slutligen slutar för gott. USA leder vägen här. Har experimenterat med begagnade bilbatterier för stationära energilagringsprojekt sedan 2002. Men Kina har gjort några intressanta demonstrationsprojekt. En av de längsta i drift är Zhangbei vind- och solenergiprojekt i Hebei-provinsen. Projektet på 1,3 miljarder dollar kommer från en gemensam ansträngning från det kinesiska statligt ägda företaget State Grid och EV-batteritillverkaren BYD, och demonstrerade möjligheten att använda Second Life EV-batterier för att stödja och hantera ett elnät. Fler projekt för återvinning av elbilsbatterier har kommit upp under de senaste åren i Peking, Jiangsu till skräp och det lyser på. Regeringen lägger mycket fokus på detta, men jag tror att det i slutändan mer förebygger återvinningsproblemet som löser det. Eftersom det oundvikliga slutet av varje batteri är antingen återvinning eller deponi. Den kinesiska regeringen har gjort ett beundransvärt jobb för att uppmuntra skapandet av detta blomstrande ekosystem. Landet är den obestridda ledaren inom vissa aspekter av batteriteknik och av flera är V-jättar baserade där. De har en chans att verkligen böja kurvan i bilutsläpp. Så på sätt och vis är denna återvinningsfråga ett trevligt problem att ha. Det är en indikation på Kinas framgång. Men problemet är fortfarande ett problem och industrin har släpat med fötterna och etablerat rätt återvinningsnätverk, regler och tekniker.
Den kinesiska regeringen kan se till USA:s politik för viss vägledning och incitament och möjliggöra korrekta återvinningsvanor för konsumenter. Och subventioner måste delas ut till företag inom förbehandlings- och återvinningsteknikindustrin, inte bara inom tillverkning. Annars kommer energianvändningen och miljöskadorna i samband med dessa batteriavfall uppväga alla fördelar vi får av att byta över till EV.
Posttid: Aug-01-2023