到360年浪费, Kezi程托拜厄斯Egle怪不得我有争议 | 2021年6月24日

编者按:电池回收在循环经济中的作用是一个由三部分组成的系列. 第1部分 聚焦关键技术. 第2部分重点介绍电池供应链、物流和盈利能力. 第三部分着重于挑战和政策的作用.

当前电池供应链如图2中红色部分所示. 低品位(e.g. 50%)从矿山中提取的材料通过熔炉提炼至97-99%, 并进一步升级到电池规格(99.9%或更高),然后送到阴极制造商. 截至2019年, 上游/矿业(23%), 中流化工精制(80%), 阴极和阳极生产(66%), 和下游锂离子电池电池生产(73%)均主要位于中国, 欧洲正逐渐成为第二大锂离子电池生产国. 在欧洲,截至2021年3月,电池生产能力已超过1000 GWh. 越来越多的中国企业在刚果民主共和国开采镍和钴等元素, 由于许多煤矿存在强迫童工问题,[11]. By 2030, 由NMC-811和LFP制成的阴极可能会主导生产,以增加镍含量,以实现高能量密度和降低对钴的依赖. 尽管如此, 由于低钴和无钴阴极仍在开发中,预计在未来5-10年,钴等元素的缺口将达到50%.

本文中讨论的公司正在从传统的供应链转向更循环的供应链, 多元化供应链,减少浪费产出, 获得更多的价格控制, 避免地缘政治谈判. 通过收集电池输入的多种材料, 回收设施可以像“完美的矿山”一样建立起来,,具有更好的单位经济性和所有关键材料的共同位置(见图2的绿色部分)。.

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图2.现有的电池生产链与本文中公司探索的循环循环相比较.
请注意电池制造、大容量用户和聚合器

回收物流与盈利能力

所有人都在面对同样的挑战, 接受采访的公司采用了多种不同的商业模式和价值主张. 盈利能力和范围的主要考虑因素包括:回收和采用的比率和数量, 运输成本(运输, 处理, 存储), 安全需求(分解, 分离, 净化, 惰性条件下的需要), 废物产出价值(处置倾卸费)及循环再造的投入物(级别), 纯度), 以及买家和卖家的位置. 部分公司(第n个周期), 模块化允许在位置上的灵活性, 初始回收量低, 并定制每个客户的原料. 对于其他公司(美国电池金属公司, 红木材料), 集中在电池制造商或汽车制造商附近可以进行大规模加工, 易于协调, 和现场回收.

Li-Cycle依赖于轮辐和轮毂模型, 将预处理分散到不同的采集点,并将后处理集中(见图3). 辐条部分馈入电池并输出黑色质量, 而轮毂部分馈入黑色质量和输出电池级材料. 与锂离子电池相比, 黑色块更容易运输,更安全,因为更少的危险废物担忧. Li-Cycle围绕其辐条开发了广泛的知识产权,以避免拆卸, 排序, 和放电的电池. 相反,它们在中和溶液下粉碎,以安全的方式吸收产生的能量. 水流辐条位于金斯敦, 在和罗切斯特, 纽约有5,000吨/年的能力,估计回收需求约100,000-500,现在000/年(主要来自制造废料), 2030年接近100万吨. 请注意,根据Li-Cycle的估计, 制造废料目前占电池废料流的29%, 但预计到2025年将增长到68%, 汽车oem的比例也很高(16 - 25%).

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图3. 废弃锂离子电池的轮辐和轮毂模型.

Li-Cycle不久将拥有一个由三个辐条组成的网络,以满足位于伊士曼商业公园(伊士曼柯达公司前身)的1.75亿美元的商业中心, 施乐和博士伦 & 该公司计划最终在每个大陆建立一个中心,实现规模经济效应. 辐条和轮毂的位置与电池的位置有关, 电动汽车普及率, 靠近电池制造工厂收集废料. 在他们的中心, 锂循环利用湿法冶金技术生产电池级锂, 镍, and cobalt at >95% recovery rate. 在将黑色物质转化为电池级材料方面,Li-Cycle有12个正式的商业秘密, 与钴, 镍, 锂都在进行结晶过程. 除了电池材料, 通过构建所有关键组件的完整循环,也可以获得可观的收益. 例如, Li-Cycle还可以收集塑料用于重复使用或生产燃料,以及铜箔和铝箔. 这些材料提供了额外的收入来源,帮助公司缓冲商品价格变化对阴极/电池核心材料的影响.

美国电池金属公司(ABMC)目前正在探索以机械-湿法冶金为基础的电池回收和从原始资源中提取电池金属. 这是基于从原始资源中提取电池金属的低影响的假设, 除了回收利用, 有必要满足大规模需求吗. ABMC目前正在内华达州建设一个能够回收20个碳的工厂,年产电池4万吨. 红杉材料在内华达州也有业务, 离特斯拉的超级工厂(Gigafactory)很近,预计将有大量来自加州的报废电动汽车.

表1. 比较受访公司和组织的指标. 注:水力指湿法冶金,电指n次循环的电化学萃取过程.

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尽管回收对可持续发展至关重要, 只要新电池的生产和进入市场的速度大于电池寿命结束和离开的速度,采矿将继续在为锂离子电池提供矿物方面发挥核心作用. 这种情况预计还会持续几十年. 作为一个结果, 需要建立新的矿场, 探索和发现的漫长过程, 发掘, 资源评估, 可行性研究, 飞行员的植物, 取得环境许可证, 以及加工厂的建设. 整个过程可能需要十多年. Cauchari-Olaroz锂卤水, 例如, 2010年开工建设,预计2022年投产. 提高自然资源开发的速度和效益, 小鬼金属, 成立于2018年, 计划应用统计建模, 大数据聚合, 以及矿床基础科学.

即使在矿山建立之后,矿物的提取也可能是一个非常缓慢的过程. 卤水锂, 例如, 海水从地下蓄水层被抽到浅水蓄水池中,在阳光下蒸发,这可能需要几个月的时间. 为了加快这一进程, 淡紫色的解决方案, 成立于2016年, 开发了一种利用盐酸生产氯化锂的离子交换新技术. 这种直接提锂方法大大缩短了提锂时间,可将锂回收率从40%(蒸发池)提高到99% [12].

避免勘探和挖掘的成本, 预计电池回收工厂的资本支出低于传统矿山. 此外, 考虑到矿物质的高浓度, 回收商的运营成本也应该更低. 另外, 电池回收工厂可以优化他们在消费者附近的位置, 而地雷往往在偏远地区, 增加运输成本. 而矿井通常每个地点只生产一到两个元素, 一个电池回收设施可以生产出制造一个新电池所需的所有元素的精确比例. 对于许多矿山来说,除了地缘政治考虑和劳动实践问题之外,这些经济上的不利因素也存在. 此外, 回收利用估计可使温室气体排放量减少90%(使用湿法冶金工艺或电提取), 火法冶金接近50%).

回收设施本质上是一个“完美的矿山”,可以以较低的成本收集材料, 低的环境足迹, 与原始矿山相比,供应的安全性也得到了提高.——Ryan Melsert, ABMC首席技术官

资源

中国通过电池化学物质、阴极和阳极控制着电动汽车动力的支配地位
生产. (2020年,5月6日). 基准矿物情报.
http://www.benchmarkminerals.com/membership/china-controls-sway-of-electric-vehicle-power-thro
ugh-battery-chemicals-cathode-and-anode-生产 /

关于最恶劣形式的童工的调查结果-刚果民主共和国.S.
劳工部. (2019). 国际劳工事务局.
http://www.痛单位.gov /机构/ ilab /资源/报告/童工/ congo-democratic-republic-drc #: % 7 e
:文本= % 20儿童% 20 % 20民主共和国% 20,或者% 20绑架% 20非% 2 dstate % 20

[12]公司,L. S. D. (2021年4月13日). 紫丁香溶液可实现99%的锂离子回收率
交换过程. 从.
http://www.从.com/news releases/lilac -解决方案达到- 99 -锂-恢复-与-离子exc
焊割-过程- 301267282.html

全文 在这里.