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作者：iflowpower——便携式电站供应商
挪威锂离子电池回收厂正在建设中，最初专注于电动汽车（EV）电池，但该公司首席执行官表示，它也将能够处理固定储能系统（ESS）电池。该工厂将于今年晚些时候投产，年产能为8000吨EV电池模块，由挪威材料加工公司Hydro和总部位于瑞典的锂电池制造初创公司合资Hydrovolt建设。 Hydrovolt 首席执行官 Frederikandresen 表示，他的公司很高兴能够“妥善启动”建设可再生动力电池回收工厂。
Hydrovolt旨在回收几种类型的锂离子电池。合作伙伴 HYDRO 和 NORTHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHVOLT 已投资 1.2 亿挪威语（13.94 亿美元）建设自动化程度高、可平滑分类的工厂。 Hydrovolt也赢得了43。
来自挪威政府 Enova 的 500 万挪威资金，用于支持清洁能源和气候计划。电池将由 BatteriRetur 提供，Batteriretur 已从挪威收集和回收电池，一家工厂在 Fredrikstad 的新 Hydrovolt 工厂附近设有工厂。 BatteriRetur 还将运营该工厂，而 Hydrovolt 的运营将“与 Hydro 和 Northvolt 紧密结合”：Northvolt 目前正在制造电池，在瑞典和德国建设数十个港口，目标是为欧洲 25% 的发电量提供服务。
锂电池的总需求主要包括汽车应用，包括固定应用。同时，水力发电在化肥、铝业和水电等行业已有100多年的历史。水电将回收再利用电池和电池组中的铝，Hydrovolt将从湿法冶金产生的“黑块”中吸收钴、锂、锰和镍。
然后电池制造商将重复使用这些材料或出售它们。去年底，有消息称，日本电子制造商San Panasonic与Equinor（原挪威国家石油公司）签署了在挪威建立“绿色电池业务”的谅解备忘录。另一家新公司 FreyRbattery 正在寻求在该国建立锂电池超级工厂，今天表示正在纽约证券交易所寻找特殊目的收购公司（SPAC）。
“城市采矿”对可持续电池行业至关重要 安德森告诉 Energy-Storage.News，挪威是世界上电动汽车速度最快的国家之一，Hydrovolt “自然是从电动汽车电池和模块开始的”。安德森表示：“挪威将成为最早使用报废电动汽车电池可回收电池市场的电动汽车电池之一。
但我们也可以从 ESS 和其他应用中回收电池，例如在我们建设的设施中从运输部门回收电池，我们还将利用其他市场和部门的可用产能来购买电池。 “安德森表示，人们期望电池和电池在储能系统中的回收利用“当然会随着时间的推移而显着增长”。采访者还询问电池是否可以用于电池或来自 EV 部门的固定应用，反之亦然。
安德森说：“从电动汽车电池中提取的材料用于其他用途。这也是我们正在研究的领域。这可以是用于电池生产的纯回收材料，也可以重复用于电池中的某些组件。
挪威有一些重复利用的项目，有一定的潜力。 “HYDROVOLT首席执行官表示，欧盟采用新的电池法规将增加欧洲电池供应链的责任感和透明度，并将引入可持续性和CO2排放标准，从电池中重复使用电池的整体价值。可协商。
应用另一个。他表示，该法规还将在一定程度上支持重复使用。 “从环境的角度来看，城市采矿对于确保电池再次使用的材料至关重要，我们的目标是发挥自己的作用来实现这一目标，”安德森说。
为了使 Hydrovolt 成为锂离子电池的“一站式商店”，首席执行官表示，该设施可以在其他地方复制，并且“将随着时间的推移探索和考虑其他地方”。我们对建设可再生能源电池回收厂感到非常兴奋。我们将利用 2021 年进一步探索我们如何为 OEM 和其他参与者提供支持，以实现二氧化碳友好回收。
锂离子电池的商业回收，包括二次使用的重新包装电池，预计将成为一项大生意，但到目前为止，Li-cycle在中国和美国的安大略省、加拿大和纽约。唯一的商业回收厂。韩国。
与此同时，对于欧洲的锂电池制造来说，已经过去了几天，欧盟批准了 29 亿美元（35 亿美元）的国家援助资金，用于成员国支持本国的项目。
芬兰刚刚宣布了一项国家电池战略，以使用其领土上可用的原材料。电池回收的重要性 随着电动汽车的普及，爆炸式的增长，这些车辆的废旧锂离子电池堆成一堆。业内分析人士预测，到2020年，中国仅会产生约50万吨废旧锂离子电池。
到2030年，世界将达到每年200万吨。如果目前处理这些废旧电池的趋势保持不变，即使锂离子电池可以回收，这些电池中的大部分也可能会被淘汰。这些流行的电源盒包含有价值的金属和其他可以回收、加工和再利用的材料。
但今天回收很少。例如，根据澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIro）Naomij.Boxall 的数据，在澳大利亚，只有 2-3% 的锂离子电池被收集并送往海外回收利用。
欧盟和美国的复苏（低于 5%）并没有高多少。 “锂离子电池回收并不是一种被广泛认可的做法，”阿贡国家实验室的 Lindal.gaines 说。
Gaines 是材料和生命周期分析方面的专家。他说，原因包括技术限制、经济壁垒、物流问题和监管漏洞。所有这些问题都成为了经典的“鸡与蛋”问题。
由于锂离子电池行业缺乏大规模的经济复苏，电池研究人员和制造商并未专注于提高可回收性。相反，他们致力于降低成本并增加电池寿命和充电容量。此外，由于研究人员在改善回收利用方面只取得了适度的进展，因此最终回收了相对较小的锂离子电池。
大多数已回收的电池类似于采矿业中使用的高温熔化和提取（或熔炼）过程。这些操作是在大型商业设施中进行的，例如亚洲、欧洲和加拿大，需要大量的能源。这些工厂的建设和运营成本很高，需要先进的设备来处理冶炼过程中产生的有害排放物。
尽管成本很高，但这些工厂无法回收所有有价值的电池材料。到目前为止，提高锂离子电池回收率的大部分工作都集中在一个相对较小的学术研究团队中，这些研究团队通常是独立的。但事情开始发生变化。
电动汽车和不情愿的便携式电子设备老化后，很快就会出现大量废旧锂电池，新的电池回收技术商业化。越来越多的科学家开始研究这个问题，扩大了接受电池回收培训的研究生和博士后团队。此外，一些电池、制造和回收专家已经开始形成大型、多方面的合作伙伴关系，以解决紧迫的问题。
电池回收专家和环保主义者的好处为回收锂离子电池提供了许多理由。回收材料可用于制造新电池，从而降低制造成本。目前，这些材料占据了电池成本的一半以上。
近年来，两种最常见的阴极金属钴和镍（最昂贵的成分）的价格出现波动。钴和镍目前的市场价格分别约为每公吨 27,500 美元和 12,600 美元。 2018 年，钴的价格超过每公制 90,000 美元。
在许多类型的锂离子电池中，这些金属和锂、锰的浓度超过了天然矿石中的浓度，使废电池类似于高浓缩矿石。如果能从废电池中回收这些金属，比天然矿石成本更大、更经济，电池和电动汽车的价格就会下降。除了潜在的经济效益外，回收还可以减少进入垃圾填埋场的材料数量。
中国科学院污染治理专家孙志表示，电池中发现的钴、镍、锰等金属很容易从埋在电池中的外壳中泄漏出来，污染土壤和地下水，威胁生态系统和人类健康。电池电解质中使用的有机溶剂中的氟化盐（常见于 LiPF6）也是如此。电池不仅会对使用寿命产生负面影响，而且在制造电池之前还可能对环境产生负面影响。
作为阿贡的盖恩斯，更多的回收利用更少的原材料开采和更少的相关环境危害。例如，采矿需要金属来处理一些电池的金属硫化矿，这是能源密集型的，并且会排放 SOX，这会导致酸雨。减少对电池材料的依赖也可以减缓这些原材料的消耗。
Gaines 和 Argonne 的同事使用计算方法来研究这个问题，以及如何模拟不断增长的电池产量如何影响 2050 年许多金属的地质储量。研究人员承认这些预测“复杂且不确定”，研究人员发现了世界锂储量和镍电池产量保持较快增长。但电池制造可能会使全球钴储量减少 10% 以上。
回收锂离子电池也可能有助于解决政治成本和弊端。根据 CSIRO 的一份报告，全球 50% 的钴产量来自刚果民主共和国，并与武装冲突、非法采矿、人权和有害环境行为有关。用于回收电池并形成钴浓度的阴极有助于减少此类问题对国外资源的依赖，并增加供应链的安全性。
回收锂离子电池的挑战就像经济因素一样，他们也反对这个原因。例如，原材料电池的大幅波动给循环经济带来了不确定性。尤其是钴价的大幅下跌，更是引发了人们的疑虑，相比于新电池的制造，更是一个不错的商业选择。
基本上，如果钴的价格下跌，再生钴将难以在价格和开采上竞争，制造商将选择开采的材料而不是再生，从而迫使复苏停止营业。对于考虑电池回收的公司来说，另一个长期的财务问题是使用其他类型的电池，例如 LIAIR 或其他车辆推进系统，例如氢燃料电池，将在未来几年占据电动汽车市场的主要立足点.从而减少对回收锂离子电池的需求。
电池化学也使恢复变得复杂。自 1990 年代索尼以来，研究人员反复调整阴极的成分，以降低成本，提高充电容量、寿命、充电时间等性能参数。一些锂离子电池使用由钴酸锂 (LCO) 制成的阴极。
其他锂镍锰钴氧化物（NMC）、锂镍钴铝氧化物、锂铁磷酸盐或其他材料。此外，在制造商之间，一种类型的阴极（例如
, NMC) 可能变化很大。因此，锂离子电池包含“种类繁多的不断开发的材料，这使得回收”，“香港理工大学电池回收专家梁安说。再利用可能需要根据成分进行分类和分离，以满足采购再生料的要求，使工艺更加复杂，成本增加。
电池结构进一步使恢复工作复杂化。锂离子电池结构紧凑，设备复杂，尺寸和形状各异，无法拆卸。每个电池包括阴极、阳极、隔膜和电解质。
阴极通常由电化学活性粉末（LCO、NMC 等）和炭黑形成，并使用高分子化合物（如聚偏二氟乙烯）（PVDF）与铝箔浓缩物结合。阳极通常包含石墨、PVDF和铜箔。
使电极绝缘以防止短路的隔板是多孔塑料薄膜，通常是聚乙烯或聚丙烯。电解液通常是溶解在碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯混合物中的 LiPF6 溶液。这些组件紧密缠绕或堆叠并牢固地封装在塑料或铝制外壳中。
为电动汽车提供动力的大型电池组可能包含数千个用于压制模块包的电池。这些封装还包括传感器、安全设备和控制电池的电路，所有这些都增加了另一层复杂性并增加了拆卸和回收成本。所有这些电池组件和材料都需要进行回收处理，以获得有价值的金属和其他材料。
显然，铅酸汽车电池易于拆卸，铅（约占电池重量的 60%）可以与其他部件快速分离。因此，这些电池中的铅几乎 100% 在美国被回收，远远超过玻璃、纸张等材料的回收率。现阶段改进回收方式，几家大型火冶厂正在回收锂离子电池。
这些设备通常在 1,500 °C 的温度下运行，可以从燃烧钴、镍和铜中回收，但不能回收锂、铝或任何有机化合物。这些设施需要大量资金，部分原因是需要处理冶炼过程中释放的有毒氟化物的排放。例如，湿法冶金或化学浸渍法在中国已上市，这为能源密集型替代方案提供了替代方案，并降低了投资成本。
这些阴极金属的提取和分离一般在100℃以下操作，除其他过渡金属外，还可以回收锂和铜。常规浸出方法的缺点之一是需要腐蚀性试剂，例如盐酸、硝酸、硫酸和过氧化氢。进行基准规模研究的研究人员已经确定了这些恢复方法的潜在改进，但只有少数公司在中等测试规模的方法中得到了恢复。
在不列颠哥伦比亚省温哥华，一家美国锰厂将 1kg/h 的阴极废料转化为前驱体，制造商可以用它们合成新鲜的阴极材料。废弃物是指电池制造过程中收集到的不合格的正极粉、装饰品等废弃物。该公司首席技术官 Zarkomenseldzija 将这种废弃物描述为“低帷幔”，是一种使用方便的材料，可用于实验以扩大运营规模并转向实际的废弃电池。
他解释说，该公司的工艺将阴极金属泄漏为二氧化硫，并含有盐酸或过氧化氢。该公司首席执行官埃里克·格拉兹（Ericgh）表示，马萨诸塞州伍德斯蒂市的电池资源公司正在运营一家委托工厂，该工厂的生产速度约为每天0.5公吨，并正在积极努力将产能提高10倍。
许多回收方法将产生多种单金属化合物，这些化合物必须结合起来制造新的正极材料。 BatteryResourcer 工艺将沉淀镍、锰和氢氧化钴的混合物。这种混合金属阴极前体简化了电池的制备并降低了制造成本。
与此同时，美国能源部的 Recell 团队正在寻求一种所谓的直接回收方法，以回收和再利用电池材料，而无需进行昂贵的处理。一种方法需要用超临界二氧化碳去除电解质，然后粉碎电池并物理分离组件，例如，基于密度。原则上，经过这个简单的过程，几乎所有组件都可以重复使用。
特别是，由于该方法不使用酸或其他刺激性试剂，正极材料的形态和晶体结构保持完整，材料保留了其宝贵的电化学性能。盖恩斯说，要实施这种节省成本的方法，你需要做更多的工作。在伯明翰大学，Relib 团队成员 Alirezarastegarpanah 开发了用于安全、自动处理锂离子电池的机器人方法。
在伯明翰大学的 Relib 项目中，首席研究员 Paul Anderson 表示，研究团队发现了一个明显的机会，可以通过自动化提高电池回收的经济效益。为此，该团队正在开发机器人程序，以对锂离子电池中的有价值材料进行分类、拆卸和回收。伯明翰的研究员艾伦沃尔顿补充说，使用机器人设备来移除电池可以消除电击和化学伤害的风险。
他表示，自动化还可以加强电池组件的分离，提高其纯度和价值。尽管这些策略中的大多数仍处于开发的早期阶段，但它们的需求正在增长。目前，报废的电动汽车电池数量不多，但即将增加。
香港科技大学曾表示，许多障碍阻碍了大规模回收利用，但“机遇总是与挑战相关”。是时候尖叫了，认真对待回收的锂离子电池。
