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三部分的系列. 第1部分 聚焦关键技术. 第二部分着重于电池供应链,物流和盈利能力. 第三部分集中讨论政策的挑战和作用.

当前的电池供应链如图2中的红色所示. 低品位(e.g. 从矿山中提取的原料经过冶炼厂精炼至97-99%, 并进一步升级到电池规格(99.9%或以上),然后送往阴极制造商. 截至2019年, 上游/矿业(23%), 中游化工精炼(80%), 阴极和阳极生产(66%), 和下游锂离子电池生产(73%)均主要位于中国[10], 欧洲逐渐成为第二大锂离子电池生产国. 在欧洲,截至2021年3月,已经公布了超过1000 GWh的电池生产能力. 在刚果民主共和国,越来越多的中国企业开采镍和钴等元素, 许多矿山都存在强迫童工的问题. By 2030, NMC-811和LFP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,预计未来5-10年钴等元素的缺口将达到50%.

本文讨论的公司正在从传统的供应链转向更循环的供应链, 多样化的供应链,减少浪费产出, 加强价格控制, 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“完美矿山”一样建立起来,“更好的单位经济和所有关键材料的共同位置(见图2绿色)”.

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图2.现有电池生产链比较循环回路的公司探索在这篇文章.
注意电池制造、大容量用户和聚合器

回收物流与盈利能力

所有人都专注于同一个挑战, 接受采访的公司在商业模式和价值主张上采取了多种不同的方法. 对盈利能力和范围的主要考虑包括:回收率和采用率, 运输成本(运输, 处理, 存储), 安全需求(分解, 分离, 净化, 对惰性条件的需求), 废物产出(处置倾卸费)及回收投入物的价值(等级), 纯度), 以及买家和卖家的位置. 对于一些公司(第n周期), 模块化允许位置上的灵活性, 初始回收量低, 并为每个客户定制原料. 其他公司(美国电池金属公司), 红木材料), 集中在电池生产商或汽车制造商附近,可以进行大批量加工, 易于协调, 和现场回收.

Li-Cycle采用辐条和轮毂模式, 将预处理分布到不同的收集点,并将后处理集中起来(参见图3). 辐条部分馈入电池和输出黑色质量, 轮毂部分以黑色质量馈电并输出电池级材料. 与锂离子电池相比, 黑色质量更容易运输和更安全,因为更少的危险废物的担忧. Li-Cycle已经围绕他们的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,它们在中和溶液下被粉碎,以安全的方式吸收产生的能量. 目前的辐条位于金斯顿, 在和罗切斯特, 纽约有5,000吨/年的产能估计回收需求约为100吨,000-500,000/年(主要来自制造废料), 到2030年将接近100 - 500万吨. 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年将增加到68%, 汽车原始设备制造商的比例也很高(16 - 25%).

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图3. 辐条和毂模型的废弃锂离子电池.

Li-Cycle很快将拥有一个由三个辐条组成的网络,为伊士曼商业园区(Eastman Business Park,原名伊士曼柯达(Eastman Kodak))价值1.75亿美元的商业中心提供供应, 施乐和博士伦 & 该公司计划最终在每个大洲的一个中心实现规模经济. 辐条和轮毂的位置与电池的位置有关, 电动汽车普及率, 和靠近电池制造收集废料. 在他们的中心, 锂循环利用湿法冶金生产电池级锂, 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, 和锂都在经历结晶过程. 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还可以收集用于再利用或燃料生产的塑料以及铜箔和铝箔. 这些材料提供了额外的收入来源,帮助公司缓冲影响核心阴极/电池材料的商品价格变化.

美国电池金属公司(ABMC)目前正在探索基于机械湿法的电池回收和从原始资源中初步提取电池金属. 这依赖于从原始原始资源中提取电池金属的低冲击提取方法的假设, 除了回收利用, 有必要大规模满足需求吗. ABMC公司目前正在内华达州建设一个能够回收20个垃圾的工厂,每年生产1万吨电池. 红木材料公司也在内华达州经营, 接近特斯拉的Gigafactory和加州预计的大量报废电动汽车.

表1. 对受访公司和组织的比较指标. 注:hydro是指湿法冶金,electroth Cycle是指n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退出市场的速度,采矿将继续在锂离子电池的矿物供应方面发挥核心作用. 预计这种情况还会持续几十年. 作为一个结果, 需要建立新的煤矿, 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10年以上. Cauchari-Olaroz锂盐水, 例如, 2010年开始建设,预计2022年投产. 提高自然资源勘查的速度和效率, 小鬼金属, 成立于2018年, 计划应用统计建模, 大数据聚合, 矿床科学基础.

即使在一个矿山建立后,矿物的提取也可能是一个非常缓慢的过程. 卤水锂, 例如, 这些卤水从地下蓄水层被抽到浅水池中,在阳光下蒸发,这可能需要几个月的时间. 为了加快这个过程, 淡紫色的解决方案, 成立于2016年, 开发了一种新的离子交换技术,即用盐酸生产氯化锂. 这种直接提取锂的方法大大缩短了提取时间,可将锂的回收率从40%(使用蒸发池)提高到99% [12].

避免勘探和挖掘的成本, 预计电池回收厂的资本支出将低于传统矿山. 此外, 考虑到矿物的高浓度, 回收商也应该有更低的运营成本. 另外, 电池回收厂可以优化其靠近消费者的位置, 而地雷往往在偏远地区, 增加运输成本. 而矿山通常在每个地点只生产一到两个元素, 一个电池回收设施可以按照所需元素的精确比例生产制造一个新电池所需的所有元素. 对许多矿山来说,这些经济上的不利因素还包括地缘政治因素和劳工实践问题. 此外, 循环利用估计可减少90%的温室气体排放(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’,从中可以以较低的成本收获材料, 低的环境足迹, 与主要矿山相比,供应安全得到加强.——ABMC首席技术官Ryan Melsert

资源

中国通过电池化学品、阴极和阳极控制电动汽车动力的支配
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 /

最恶劣形式的童工调查结果-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). 丁香溶液实现99%的锂离子回收
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.