NY

Hvor stort er markedet i Kina for genbrug af elbilbatterier?

Kina er verdens største marked for elbiler med over 5,5 millioner solgte biler pr. marts 2021. Dette er på mange måder en god ting. Kina har flest biler i verden, og disse erstatter skadelige drivhusgasser. Men disse ting har deres egne bæredygtighedsbekymringer. Der er bekymringer om miljøskader som følge af udvinding af grundstoffer som lithium og kobolt. Men en anden bekymring har at gøre med det kommende affaldsproblem. Kina begynder at opleve forkanten af ​​dette problem.

batterigenbrug

I 2020 blev 200.000 tons batterier taget ud af drift, og tallet forventes at være 780.000 tons inden 2025. Se på Kinas truende problem med batterispild fra elbiler, og hvad verdens største marked for elbiler gør ved det.

Næsten hele KinasElbiler drives af lithium-ion-batterier. De er lette, har en høj energitæthed og en lang levetid, hvilket gør dem til det første valg til elbiler. Batterier har tre hovedkkomponenter og anode, en katode og en elektrolyt. Afkatoden er den dyreste og mest betydningsfulde. Vi skelner i vid udstrækning mellem disse batterier baseret på deres katodebåde. NDet er ikke nok at dykke for dybt ned i dette, men de fleste af Kinas elbilbatterier har katoder lavet af enten lithium-, nikkel-, mangan- eller koboltoxider, herefter kaldet MCS. Disse batterier udgår, når deres kapacitet når omkring 80 %, hvilket svarer til vores levetid på omkring 8 til 10 år. Dette afhænger naturligvis af visse faktorer som opladningsfrekvens, kørevaner og vejforhold.

Tænkte du gerne ville vide det. Med den første store bølge af elbilerInfrastrukturen til indsamling og behandling af disse batterier skulle snart være klar inden udgangen af ​​årtiet, da de skulle komme på vejene engang i 2010 til 2011. Det var den udfordring og den tidslinje, som den kinesiske regering stod over for. Efter OL i Beijing begyndte den kinesiske regering at promovere fremstillingen og brugen af ​​elbiler til offentligheden. På dette tidspunkt var de eneste regler, de udstedte, industrisikkerhedsstandarder. Da mange batterikomponenter er ret giftige. I begyndelsen af ​​2010 oplevede man en stigende udbredelse af elbiler og dermed et lige så hurtigt voksende behov for en måde at håndtere deres affald på.

I 2012 gik detvernent udgav for første gang en politisk vejledning for den samlede elbilindustri. Vejledningen understregede behovet for blandt andetr ting, et fungerende system til genbrug af elbilbatterier. I 2016 slog flere ministerier sig sammen for at etablere en fælles retning for affaldsproblemet med elbilbatterier. Elbilproducenter ville være ansvarlige for at genvinde deres bilers batterier. De skal etablere deres egne eftersalgsservicenetværk eller betro tredjeparten til at indsamle udtjente elbilbatterier.

Den kinesiske regering har en tendens til først at erklære en politik, vejledning eller retningslinje, før den senere fastsætter mere specifikke regler. Erklæringen fra 2016 signalerer effektivt til elbilvirksomhederne, at de kan forvente mere om dette i de kommende år. Derfor kom opfølgningen på den politiske ramme i 2018 hurtigt frem med titlen "midlertidige foranstaltninger til håndtering af genbrug og udnyttelse af batterier i nye energikøretøjer". Man undrer sig over, om man mener det med tagudhæng og hybrider. Håndhævelsesorganet ville være Ministeriet for Industri og Informationsteknologi eller MIIT.

Det har lovet tilbageI 2016 placerer rammerne i vid udstrækning ansvaret hos private enheder som producenter af elbiler og batterier til elbiler, der håndterer dette problem. Regeringen vil overse nogle tekniske aspekter af bestræbelserne, men de vil ikke gøre det selv. Denne ramme er bygget oven på en generel forvaltningspolitik, som kineserne har vedtaget. Kaldet udvidet producentansvar eller EPR. Det spirituelle koncept er at flytte ansvaret opstrøms fra de lokale og provinsielle myndigheder til producenterne selv.

Den kinesiske regering indførte EPR, som jeg mener kom fra den vestlige akademiske verden i begyndelsen af ​​2000'erne. Som et svar på EU-direktiver vedrørende et voksende problem med E-affald, og det giver intuitiv mening, hvis regeringen altid er den, der rydder op i alt dette E-affald. De virksomheder, der producerer affaldet, vil aldrig blive incitamenteret til at gøre deres ting lettere at genbruge. I EPR's ånd skal alle producenter af elbilbatterier designe batterier, der er nemme at skille ad, og give deres kunder tekniske oplysninger om udtjente batterier – elbilmarkørerned elbilsproducenterne til gengæld enten at oprette og drive deres egne batteriindsamlings- og genbrugsnetværk eller outsource dem til en tredjepart. Regeringen vil hjælpe med at etablere nationale standarder for at strømline processen. Rammerne virker ret fine på overfladen, men der er nogle meget klare ulemper.

Nu hvor vi kender historien og politikken, kan vi dykke ned i et par tekniske detaljer om genbrug af elbilsbatterier. Udtjente batterier kom ind i systemet gennem to kanaler: fra biler, der gennemgik en batteriudskiftning, og fra biler. Ved slutningen af ​​deres levetid. For sidstnævnte er batteriet stadig inde i bilen og fjernes som en del af demonteringsprocessen. Dette er fortsat en meget manuel proces, især i Kina. Derefter er der et trin kaldet forbehandling. Battericellerne skal trækkes ud af pakken og åbnes, hvilket er en udfordring, da der ikke findes et standard batteripakkedesign. Derfor skal det gøres i hånden med specialværktøj.

Når batteriet er fjernetd, hvad sker der nuxt afhænger af typen af ​​lithium-ion-batteri i bilen. Lad os starte med NMC-batteriet, det mest almindelige i Kina. Fire NMC-batterigenbrugsvirksomheder ønsker at genvinde. Katodeaktive materialer. En økonomisk analyse fra 2019 anslår, at selvom de kun udgør 4 % af batteriernes vægt, udgør de over 60 % af batteriernes samlede genbrugsværdi. NMC-genbrugsteknologier er relativt modne. Sony var pioner i 1999. Der er to store teknologiske metoder, pyro-metallurgiske og hydro-metallurgiske. Lad os starte med pyro-metallurgisk. Pyro betyder ild. Batteriet smeltes til en legering af jern, kobber, kobolt og nikkel.

Det gode materiale udvindes derefter ved hjælp af hydrometallurgiske metoder. Pyrometoder forbrænder. Elektrolytter, plast og lithiumsalte. Så ikke alt kan genvindes. Det frigiver giftige gasser, der skal forarbejdes, og det er ret energikrævende, men det er blevet bredt anvendt i industrien. Hydrometallurgiske metoder bruger et vandigt opløsningsmiddel til at adskille de ønskede materialer fra forbindelsen ved kobolt. De mest almindeligt anvendte opløsningsmidler er svovlsyre og hydrogenperoxid, men der findes også mange andre. Ingen af ​​disse metoder er ideelle, og der er behov for yderligere arbejde for at afhjælpe deres tekniske mangler. Lithiumjernfosfatbatterier udgør omkring 30 % af det kinesiske marked for elbiler pr. 2019. Disse batteriers energitætheder er ikke så høje som deres NMC-modstykker, men de er fri for elementer som nikkel og kobolt. De er sandsynligvis også sikrere.

Kina er også verdens førendeinden for videnskab og kommercialisering af lithiumjernfosfat, batteriteknologier, kinesisk virksomhed, moderne ampereteknologi. Er en af ​​​​de førende produktionsvirksomheder på dette område. Det burde give mening, at landets industri også er i stand til at genbruge disse celler. Når det er sagt, har genbrug af disse ting vist sig at være mere teknisk vanskeligt end forventet. Dette skyldes delvist, at de har en mere varieret blanding af materialer, hvilket nødvendiggør yderligere dyrt forbehandlingsarbejde, enog derefter økonomisk litiumJernfosfatbatterier indeholder ikke de samme værdifulde metaller som NMC-batterier, der indeholder nikkel, kobber eller kobolt. Og det har ført til mangel på investeringer i nichen. Der findes nogle lovende hydrometallurgiske eksperimenter, der har været i stand til at udvaske op til 85 % af lithium i form af lithiumkarbonat.Spekulationen går på, at det vil koste omkring 650 dollarsat behandleet ton brugte lithium-jernfosfatbatterier. Det inkluderer energi- og materialeomkostninger, eksklusive omkostningerne ved at bygge demfabrik. Den potentielle genvinding og videresalg af lithium kan bidrage til at gøre genbrug mere økonomisk rentabelt, men der er stadig ingen afgørelse i dette. Er disse metoder endnu ikke implementeret i kommerciel skala? 2018-rammen beskriver en del, men den lader et par ting tilbage at ønske. Som vi alle ved i livet, ender ikke alt i en pæn lille sløjfe. Der er et par manglende huller her, så lad os tale lidt om nogle af de politiske spørgsmål, der stadig er uafklarede. Det overordnede statistiske mål for frigivelse eller genvindingsrater for råmaterialer. 98 % nikkel-kobolt, mangan 85 % for selve lithium og 97 % for sjældne jordarter. Teoretisk set er alt dette muligt. For eksempel talte jeg lige om at genvinde 85 % eller mere af lithium fra lithium-jernfosfatbatterier. Jeg nævnte også, at det vil være svært at opnå dette teoretiske maksimum på grund af ineffektivitet i den virkelige verden og forskelle i praksis. Husk, at der er mange måder, hvorpå battericeller kan fremstilles. Pakket, solgt og brugt. Der er slet ikke den standardisering, vi ser med cylindriske batterier, der sælges i din 711. Den politiske ramme mangler konkrete subsidier og national støtte til at gøre dette til virkelighed. En anden stor bekymring er, at den økonomiske politiske ramme ikke...at afsætte penge til at fremme indsamling af brugte batterier. Der er et par pilotprogrammer til tilbagekøb, der drives af kommunerne, men intet på nationalt plan. Dette kunne ændres, måske med en afgift eller skat, men lige nu er de private aktører nødt til at finansiere det selv. Dette er et problem, fordi der er ringe økonomisk incitament for disse store elbilproducenter til at indsamle og genbruge deres batterier.

Fra 2008 til 2015 faldt produktionsomkostningerne for elbilbatterier fra 1000 USD pr. kilowatt-time til 268 USD pr. kilowatt-time. Denne tendens forventes at fortsætte i de næste par år. Faldet i omkostningerne har gjort det endnu mere tilgængeligt end nogensinde, men samtidig har det også sænket incitamentet til at indsamle og genbruge disse batterier. Og da disse batterier også er forskellige fra hinanden, er det svært at skalere indsamlings-, forbehandlings- og genbrugsprocesserne op, så hele foretagendet viser sig at være et omkostningsdræn for deres producenter. Hvem arbejder allerede med ret snævre marginer til at starte med?

Uanset hvad er det ifølge loven producenterne af elbiler, der er de første til at håndtere og genbruge deres gamle, brugte batterier, og på trods af hele foretagendets økonomisk uattraktion har de været flittige med at samarbejde med store virksomheder for at oprette officielle kanaler til genbrug af batterier. Et par store genbrugsvirksomheder er dukket op. Eksempler inkluderer Tyson Recycling til Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp og markedslederen GEM. Men på trods af eksistensen af ​​disse store virksomheder med licens består størstedelen af ​​den kinesiske genbrugssektor af små, ulicenserede værksteder. Disse uformelle butikker har ikke det rette værktøj eller den rette træning. De går dybest set til ...bruger disse batterier til deres katodematerialer, videresælger dem til den højestbydende og smider resten ud. Dette er naturligvis en massiv sikkerheds- og miljørisiko. Som følge af denne omgåelse af regler og forskrifter kan disse værksteder betale elbilsejere mere for deres batterier og foretrækkes derfor frem for, citat, ucitat, officielle kanaler. Således forbliver lithium-ion-genbrugsraten i Kina ret lav i 2015. Den var omkring 2 %. Den er siden vokset til 10 % i 2019. Det slår en skarp stok i øjet, men det er stadig langt fra ideelt. Og 2018-rammen sætter ikke et mål for batteriindsamlingsrater. En mærkelig udeladelse. Kina har kæmpet med dette problem på en anden batterifront, det ærværdige blybatteri, denne 150 år gamle teknologi.er meget almindeligt anvendt i Kina. De leverer stjernestatus til deres biler og er stadig meget populære til elcykler. Dette er på trods af nylige regler, der tilskynder til at udskifte dem med lithium-ion. Under alle omstændigheder lever kinesisk genbrug af blybatterier langt under forventningerne og benchmarks. I 2017 genbruges mindre end 30% af de 3,3 millioner tons blybatteriaffald, der genereres i Kina. Årsagerne til denne lave genbrugsprocent minder meget om lithium-ion-tilfældet. Uformelle butikker omgår regler og forskrifter og har derfor råd til at betale meget mere for forbrugerbatterier. Romerne har gjort det klart, at bly ikke ligefrem er det mest miljøvenlige stof derude. Kina har oplevet flere store blyforgiftningshændelser i de senere år som følge af denne forkerte håndtering. Derfor har regeringen for nylig lovet at slå ned på disse uformelle butikker, hvoraf det anslås, at der er over 200 over hele landet. Målet er at forsøge at nå en genbrugsprocent på 40 % i 2020 og 70 % i 2025. I betragtning af at genbrugsprocenten for blybatterier i Amerika har været på 99 % siden mindst 2014, burde det ikke være så svært.

I betragtning af de tekniske og miljømæssigePå grund af de økonomiske vanskeligheder forbundet med genbrug af elbilbatterier har industrien tænkt over måder at udnytte disse ting mere på, før de smider dem i graven. Den mest potentielle mulighed ville være at genbruge dem i elnetprojekter. Disse batterier har trods alt stadig 80 % kapacitet og kan stadig vare mange år, før de endelig dør ud for altid. USA fører an her. De har eksperimenteret med brugte bilbatterier til stationære energilagringsprojekter siden 2002. Men Kina har gennemført nogle interessante demonstrationsprojekter. Et af de længst fungerende er Zhangbei-vind- og solenergiprojektet i Hebei-provinsen. Projektet på 1,3 milliarder dollars udspringer af en fælles indsats fra den kinesiske statsejede virksomhed State Grid og elbilbatteriproducenten BYD, der demonstrerede muligheden for at bruge Second Life elbilbatterier til at understøtte og styre et elnet. Flere elbilbatterigenbrugsprojekter er dukket op i de senere år i Beijing, Jiangsu og andre steder, hvor de går på lossepladsen. Regeringen lægger meget fokus på dette, men jeg tror, ​​at det i sidste ende snarere forhindrer genbrugsproblemet end løser det. Fordi den uundgåelige ende af ethvert batteri enten er genbrug eller losseplads. Den kinesiske regering har gjort et beundringsværdigt stykke arbejde med at fremme skabelsen af ​​dette blomstrende økosystem. Landet er den ubestridte leder inden for visse aspekter af batteriteknologi, og adskillige V-giganter er baseret der. De har en chance for virkelig at bøje kurven for biludledning. Så på en måde er dette genbrugsproblem et dejligt problem at have. Det er en indikation af Kinas succes. Men problemet er stadig et problem, og industrien har trukket fødderne ud og etableret de rette genbrugsnetværk, regler og teknologier.

Den kinesiske regering kan se hen til amerikansk politik for vejledning og for at incitamentere og muliggøre korrekte forbrugergenbrugsvaner. Og der skal gives tilskud til virksomheder inden for forbehandlings- og genbrugsteknologiindustrien, ikke kun i fremstillingsindustrien. Ellers vil energiforbruget og miljøskaderne forbundet med disse batteribortskaffelser opveje den fordel, vi får ved at skifte til elbiler.


Opslagstidspunkt: 1. august 2023