중국은 2021년 3월 기준 550만 대 이상 판매된 세계 최대 전기차 시장입니다. 이는 여러모로 긍정적인 현상입니다. 중국은 세계에서 가장 많은 자동차를 보유하고 있으며, 이러한 자동차들은 유해한 온실가스를 대체하고 있습니다. 하지만 이러한 자동차들은 자체적인 지속가능성 문제를 안고 있습니다. 리튬이나 코발트와 같은 원소 추출로 인한 환경 피해에 대한 우려가 있습니다. 또 다른 우려는 다가올 폐기물 문제입니다. 중국은 이 문제의 최전선을 경험하기 시작했습니다.
2020년에는 20만 톤의 배터리가 폐기되었고, 2025년까지는 78만 톤에 이를 것으로 예상됩니다. 중국의 임박한 EV 배터리 폐기물 문제와 세계 최대 EV 시장이 이 문제에 대해 어떤 조치를 취하고 있는지 살펴보겠습니다.
중국의 거의 모든전기 자동차는 리튬 이온 배터리로 구동됩니다. 가볍고 에너지 밀도가 높으며 사이클 수명이 길어 전기 자동차의 주요 선택입니다. 배터리에는 세 가지 주요 특징이 있습니다.구성 요소와 양극, 음극 및 전해질.음극재는 가장 비싸고 중요합니다. 우리는 주로 촉매(cat boats)를 기준으로 이 배터리들을 구분합니다.이 부분을 너무 깊이 파고들지는 않겠지만, 중국 전기차 배터리 대부분은 리튬, 니켈, 망간, 코발트 산화물로 만들어진 양극재를 사용하는데, 이를 MCS라고 합니다. 이 배터리들은 용량이 약 80%에 도달하면 폐기되는데, 이는 현재 배터리 수명인 약 8~10년에 해당합니다. 물론 이는 충전 빈도, 운전 습관, 도로 상태와 같은 특정 요인에 따라 달라집니다.
알고 싶으실 것 같아서요. 첫 번째 대규모 전기차 붐과 함께2010년에서 2011년 사이에 배터리 수거 및 처리 인프라가 2010년 말까지 완공되어야 했습니다. 이것이 바로 중국 정부가 해결해야 할 과제이자 시간표였습니다. 베이징 올림픽 이후 중국 정부는 일반 대중에게 전기차 생산 및 사용을 장려하기 시작했습니다. 당시 정부가 발표한 유일한 규제는 업계 안전 기준이었습니다. 많은 배터리 부품이 독성이 강하기 때문입니다. 2010년 초, 전기차 보급이 확대되면서 배터리 폐기물 처리 방안에 대한 필요성도 빠르게 증가했습니다.
2012년에 가다베르메nt는 처음으로 전체 EV 산업에 대한 정책 지침을 발표했으며 이 지침은 기타 사항 중 다음과 같은 사항의 필요성을 강조했습니다.r things, 제대로 작동하는 EV 배터리 재활용 시스템. 2016년, 여러 부처가 모여 EV 배터리 폐기물 문제에 대한 통일된 방향을 수립했습니다. EV 제조업체는 자사 차량의 배터리를 회수할 책임이 있습니다. 제조업체는 자체적인 애프터서비스 네트워크를 구축하거나 제3자에게 폐EV 배터리 수거를 위탁해야 합니다.
중국 정부는 정책, 지침 또는 방향을 먼저 선언한 후 나중에 더 구체적인 규칙을 정하는 경향이 있습니다. 2016년 선언은 전기차 기업들이 향후 몇 년 동안 이러한 정책에 더 많은 기대를 걸도록 효과적으로 신호를 보냈습니다. 따라서 2018년에는 '신에너지 자동차의 동력 배터리 재활용 및 활용 관리에 대한 잠정 조치'라는 제목의 정책 프레임워크 후속 조치가 빠르게 발표되었습니다. '차세대 전기차'와 '하이브리드'를 모두 의미하는지 의문이 드실 것입니다. 시행 기관은 공업정보화부(MIIT)가 될 것입니다.
그것은 다시 약속했다2016년, 이 프레임워크는 이 문제를 해결하는 책임을 주로 전기 자동차 및 전기 자동차 배터리 제조업체와 같은 민간 기관에 부여했습니다. 정부는이 노력의 기술적 측면을 살펴보겠지만, 중국이 직접 하지는 않을 것입니다. 이 프레임워크는 중국이 채택한 일반적인 거버넌스 정책을 기반으로 구축되었습니다. 확장 생산자 책임제도(EPR)라고 불리는 이 정책은, 지방 정부와 성 정부의 책임을 생산자에게 전가하는 것을 핵심으로 합니다.
중국 정부는 2000년대 초 서구 학계에서 시작된 EPR(전기자동차 재활용 규정)을 채택했습니다. 증가하는 전자 폐기물 문제에 대한 EU 지침에 대한 대응책으로, 정부가 항상 이 모든 전자 폐기물을 처리해야 한다는 것은 직관적으로 타당합니다. 폐기물을 배출하는 기업들은 재활용을 용이하게 하려는 인센티브를 결코 받지 못할 것입니다. 따라서 EPR의 정신에 따라 모든 전기차 배터리 제조업체는 분해가 쉬운 배터리를 설계하고 고객에게 기술적인 수명 종료 정보를 제공해야 합니다. 전기차 표시는전기차 제조업체들은 배터리 수거 및 재활용 네트워크를 직접 구축하고 운영하거나 제3자에게 아웃소싱할 수 있습니다. 정부는 이 과정을 간소화하기 위해 국가 표준 수립을 지원할 것입니다. 이 프레임워크는 겉보기에는 꽤 괜찮아 보이지만, 몇 가지 분명한 단점이 있습니다.
이제 역사와 정책을 알았으니, EV 배터리 재활용에 대한 몇 가지 기술적 세부 사항을 살펴보겠습니다. 폐기된 배터리는 배터리 교체 중인 차량과 수명이 다한 차량 두 경로를 통해 시스템에 유입됩니다. 후자의 경우, 배터리는 차량 내부에 남아 있으며 수명이 다한 차량 해체 과정에서 제거됩니다. 이 과정은 특히 중국에서 매우 수작업으로 진행됩니다. 그 다음에는 전처리 단계가 있습니다. 배터리 셀을 팩에서 꺼내 열어야 하는데, 표준 배터리 팩 설계가 없기 때문에 매우 까다롭습니다. 따라서 특수 공구를 사용하여 수작업으로 작업해야 합니다.
배터리를 제거하면d, 무슨 일이 일어나나요?xt는 차량용 리튬 이온 배터리 유형에 따라 달라집니다. 중국에서 가장 널리 사용되는 NMC 배터리부터 시작해 보겠습니다. 네 곳의 NMC 배터리 재활용 업체가 회수를 원합니다. 양극 활물질. 2019년 경제 분석에 따르면, NMC는 배터리 무게의 4%에 불과하지만 배터리 전체 잔존 가치의 60% 이상을 차지합니다. NMC 재활용 기술은 비교적 성숙되어 있습니다. 소니는 1999년에 이 분야를 개척했습니다. 주요 기술로는 파이로 야금법과 습식 야금법, 두 가지가 있습니다. 파이로 야금법부터 시작해 보겠습니다. 파이로는 불을 의미합니다. 배터리는 철, 구리, 코발트, 니켈의 합금으로 녹입니다.
좋은 물질은 습식 야금법을 사용하여 회수됩니다. 파이로법은 전해질, 플라스틱 및 리튬 염을 태워 버립니다. 따라서 모든 것을 회수할 수 있는 것은 아닙니다. 처리해야 하는 유독 가스를 방출하며 에너지 집약적이지만 업계에서 널리 채택되었습니다. 습식 야금법은 수용성 용매를 사용하여 화합물에서 코발트를 분리하여 원하는 물질을 분리합니다. 가장 일반적으로 사용되는 용매는 황산과 과산화수소이지만 다른 많은 용매도 있습니다. 이러한 방법 중 어느 것도 이상적이지 않으며 기술적 단점을 해결하기 위한 추가 연구가 필요합니다. 리튬 철 인산 배터리는 2019년 기준 중국 EV 시장의 약 30%를 차지합니다. 이 배터리는 에너지 밀도가 NMC 대응 제품만큼 높지는 않지만 니켈과 코발트와 같은 원소가 없습니다. 또한 더 안전할 가능성이 높습니다.
중국은 또한 세계를 선도하고 있습니다리튬 철 인산염, 배터리 기술, 중국 기업, 현대 암페어 기술 분야의 과학 및 상용화 분야에서 er는 선두 주자 중 하나입니다. 이 분야의 제조 선두 주자 중 하나입니다. 국내 산업계에서도 이러한 셀을 재활용할 수 있어야 한다는 것은 당연한 일입니다. 하지만 이러한 셀의 재활용은 예상보다 기술적으로 더 어려운 것으로 나타났습니다. 이는 부분적으로 다양한 소재가 혼합되어 있어 추가적인 고비용 전처리 작업이 필요하기 때문입니다.그리고 경제적으로는 리튬인산철 배터리는 NMC 배터리처럼 니켈, 구리, 코발트와 같은 귀중한 금속을 함유하지 않습니다. 이로 인해 틈새 시장에 대한 투자가 부족해졌습니다. 리튬의 최대 85%를 탄산리튬 형태로 용출할 수 있는 유망한 습식 야금 실험이 몇 가지 있습니다.추측에 따르면 약 650달러가 들 것으로 보인다.처리하다1톤의 폐리튬인산철 배터리. 여기에는 에너지 비용과 자재 비용이 포함되며, 배터리 제작 비용은 포함되지 않습니다.공장. 리튬의 회수 및 재판매 가능성은 재활용을 경제적으로 더욱 실현 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있지만, 아직 확실한 결론은 나지 않았습니다. 이러한 방법들이 아직 상업적 규모로 구현되지 않았을까요? 2018년 프레임워크는 많은 것을 제시하지만, 몇 가지 아쉬운 점이 남아 있습니다. 우리 모두 삶에서 알다시피 모든 것이 깔끔하게 정리되는 것은 아닙니다. 여기에는 몇 가지 허점이 있으므로, 아직 논의되지 않은 몇 가지 정책적 문제에 대해 잠시 이야기해 보겠습니다. 주요 통계적 목표는 방출 또는 원자재 회수율입니다. 니켈 코발트의 경우 98%, 망간의 경우 85%, 희토류의 경우 97%입니다. 이론적으로는 이 모든 것이 가능합니다. 예를 들어, 방금 리튬 인산철 배터리에서 리튬의 85% 이상을 회수하는 것에 대해 이야기했습니다. 또한 실제 비효율성과 현장의 차이로 인해 이 이론적인 최대치를 달성하기 어려울 것이라고 언급했습니다. 배터리 셀을 만드는 방법은 다양합니다. 포장, 판매, 그리고 사용까지. 711에 판매되는 원통형 배터리만큼의 표준화는 전혀 이루어지지 않았습니다. 정책적 틀에는 이를 현실화하기 위한 구체적인 보조금과 국가적 지원이 부족합니다. 또 다른 큰 우려는 경제 정책 틀이 제대로 작동하지 않는다는 것입니다.중고 배터리 수거에 인센티브를 제공하기 위한 예산을 배정하지 않았습니다. 지자체에서 운영하는 몇몇 시범 사업이 있지만, 국가 차원에서는 전무합니다. 이러한 상황은 세금이나 부담금 부과 등을 통해 개선될 수 있지만, 현재로서는 민간 부문에서 자체적으로 자금을 조달해야 합니다. 이는 대형 전기차 제조업체들이 배터리를 수거하고 재활용할 경제적 인센티브가 거의 없기 때문에 문제가 됩니다.
2008년부터 2015년까지 전기차 배터리 제조 및 생산 비용은 킬로와트시당 1,000달러에서 268달러로 감소했습니다. 이러한 추세는 향후 몇 년 동안 지속될 것으로 예상됩니다. 비용 절감으로 배터리 수거 및 재활용은 그 어느 때보다 용이해졌지만, 동시에 배터리 수거 및 재활용에 대한 인센티브도 감소했습니다. 또한 배터리마다 특성이 다르기 때문에 수거, 전처리 및 재활용 공정을 확장하기가 어려워 전체 사업은 제조업체의 비용 부담으로 이어지고 있습니다. 처음부터 마진이 매우 낮은 업체들이 어떻게 운영될까요?
그럼에도 불구하고, 법적으로 전기차 제조업체는 폐배터리를 처리하고 재활용할 수 있는 우선권을 가지고 있으며, 이러한 사업 전체의 경제적 매력도 낮음에도 불구하고, 배터리 재활용을 위한 공식적인 채널을 구축하기 위해 대기업과 협력하는 데 적극적으로 노력해 왔습니다. 몇몇 대형 재활용 업체가 생겨났습니다. 타이슨(Tyson)의 저장 화유 코발트(Zhejiang Huayou Cobalt), 장시 간펑(Jiangxi Ganfeng) 리튬, 후난 브룬프(Hunan Brunp), 그리고 시장 선두주자인 GEM 등이 그 예입니다. 하지만 이러한 허가받은 대기업들이 존재함에도 불구하고, 중국 재활용 산업의 대부분은 소규모의 무허가 작업장으로 구성되어 있습니다. 이러한 비공식적인 작업장들은 적절한 도구나 교육을 받지 못하고 있습니다. 그들은 기본적으로양극재 때문에 이 배터리들을 사들여 최고 입찰자에게 재판매하고 나머지는 버리는 것입니다. 이는 분명 엄청난 안전 및 환경적 위험입니다. 이러한 규정 위반으로 인해 폐차 업체들은 전기차 소유주에게 배터리 가격을 더 높게 책정할 수 있게 되었고, 따라서 공식적인 경로보다 선호됩니다. 따라서 중국의 리튬 이온 재활용률은 2015년 약 2%로 매우 낮은 수준을 유지했습니다. 이후 2019년에는 10%로 증가했습니다. 눈에 가시가 박히도록 낮은 수준이지만, 여전히 이상적인 수준과는 거리가 멉니다. 게다가 2018년 기준에는 배터리 수거율 목표가 없습니다. 이는 의아한 누락입니다. 중국은 150년 된 기술인 유서 깊은 납축전지와 같은 또 다른 배터리 분야에서 이 문제로 어려움을 겪고 있습니다.중국에서 매우 흔하게 사용됩니다. 자동차에 강력한 파워를 제공하며 전기 자전거에도 여전히 인기가 높습니다. 최근 리튬 이온 배터리로 교체를 장려하는 규제에도 불구하고 그렇습니다. 어쨌든 중국의 납축전지 재활용은 기대치와 기준치에 크게 못 미칩니다. 2017년 중국에서 발생한 330만 톤의 납축전지 폐기물 중 30% 미만이 재활용되었습니다. 이처럼 재활용률이 낮은 이유는 리튬 이온 배터리의 재활용률과 매우 유사합니다. 비공식 폐차장은 규정을 어기기 때문에 소비자용 배터리에 훨씬 더 많은 비용을 지불할 수 있습니다. 로마인들은 납이 가장 환경 친화적인 물질이 아니라는 것을 분명히 했습니다. 중국은 최근 이러한 부적절한 취급으로 인해 여러 건의 주요 납 중독 사고를 경험했습니다. 따라서 정부는 최근 전국에 200곳이 넘는 것으로 추정되는 이러한 비공식 폐차장을 단속하겠다고 약속했습니다. 목표는 2020년에는 재활용률을 40%, 2025년에는 70%로 높이는 것입니다. 미국에서 납산 배터리 재활용률이 적어도 2014년부터 99%를 유지해 왔다는 점을 고려하면, 그렇게 어려운 일은 아닐 것입니다.
기술적, 환경적 측면을 고려하면전기차 배터리 재활용과 관련된 경제적 어려움 때문에 업계는 배터리를 폐기하기 전에 더 많이 활용할 수 있는 방법을 고민해 왔습니다. 가장 유력한 방안은 전력망 프로젝트에 재활용하는 것입니다. 이 배터리는 여전히 80%의 용량을 유지하고 있으며, 수년 동안 사용하다가 완전히 고장 날 수도 있습니다. 미국이 이 분야에서 선두를 달리고 있습니다. 미국은 2002년부터 고정형 에너지 저장 프로젝트에 중고 자동차 배터리를 사용해 왔습니다. 중국도 흥미로운 시범 프로젝트를 진행했습니다. 가장 오랫동안 운영되어 온 프로젝트 중 하나는 허베이성의 장베이 풍력 및 태양광 발전 프로젝트입니다. 13억 달러 규모의 이 프로젝트는 중국 국영 기업 국가전력망(State Grid)과 전기차 배터리 제조업체 BYD의 공동 프로젝트로, 세컨드 라이프 전기차 배터리를 활용하여 전력망을 지원하고 관리할 수 있는 가능성을 입증했습니다. 최근 몇 년 동안 베이징과 장쑤성에서는 더 많은 전기차 배터리 재활용 프로젝트가 진행되었으며, 이 프로젝트는 성공적으로 진행되고 있습니다. 정부는 이 문제에 많은 관심을 기울이고 있지만, 궁극적으로는 재활용 문제를 미연에 방지하는 데 그치지 않을 것이라고 생각합니다. 모든 배터리는 결국 재활용되거나 매립되는 운명을 맞이하게 됩니다. 중국 정부는 이러한 번영하는 생태계 조성을 장려하는 데 훌륭한 역할을 해왔습니다. 중국은 배터리 기술의 특정 분야에서 의심할 여지 없이 선두주자이며, 여러 대기업들이 중국에 본사를 두고 있습니다. 이들은 자동차 배출량 곡선을 실질적으로 줄일 수 있는 기회를 가지고 있습니다. 따라서 어떤 면에서는 이러한 재활용 문제는 바람직한 문제입니다. 중국의 성공을 보여주는 지표이기도 합니다. 하지만 이 문제는 여전히 문제이며, 업계는 적절한 재활용 네트워크, 규정, 그리고 기술을 구축하기 위해 늑장을 부리고 있습니다.
중국 정부는 미국 정책을 참고하여 소비자의 올바른 재활용 습관을 장려하고 활성화하는 데 필요한 지침을 마련할 수 있습니다. 또한 제조업뿐만 아니라 전처리 및 재활용 기술 산업의 기업에도 보조금을 지급해야 합니다. 그렇지 않으면 배터리 폐기에 따른 에너지 소비와 환경 피해가 전기차로 전환하여 얻는 이점보다 더 클 것입니다.
게시 시간: 2023년 8월 1일