NIEUW

Hoe groot is de markt in China voor recycling van EV-batterijen?

China is 's werelds grootste markt voor elektrische voertuigen, met meer dan 5,5 miljoen verkochte auto's in maart 2021. Dit is in veel opzichten een goede zaak. China heeft de meeste auto's ter wereld en deze vervangen schadelijke broeikasgassen. Maar deze auto's hebben hun eigen duurzaamheidsproblemen. Zo zijn er zorgen over milieuschade door de winning van elementen zoals lithium en kobalt. Maar er is ook een zorg met betrekking tot het naderende afvalprobleem. China begint dit probleem steeds meer te ervaren.

batterijrecycling

In 2020 werden 200.000 ton aan batterijen afgedankt en naar verwachting zal dit aantal in 2025 oplopen tot 780.000 ton. Kijk eens naar het dreigende afvalprobleem van elektrische autobatterijen in China en wat de grootste elektrische automarkt ter wereld hieraan doet.

Bijna heel ChinaElektrische voertuigen worden aangedreven door lithium-ionbatterijen. Ze zijn lichtgewicht, hebben een hoge energiedichtheid en een lange levensduur, waardoor ze de eerste keuze zijn voor elektrisch aangedreven auto's. Batterijen hebben drie belangrijke kenmerken.componenten en anode, een kathode en een elektrolyt. Van deDe kathode is de duurste en meest significante. We maken grotendeels onderscheid tussen deze batterijen op basis van hun cathode. NOm hier niet te diep op in te gaan, maar de meeste Chinese elektrische autobatterijen hebben kathodes van lithium-, nikkel-, mangaan- of kobaltoxiden, wat hier MCS wordt genoemd. Deze batterijen worden vervangen wanneer hun capaciteit ongeveer 80% bereikt, wat overeenkomt met een levensduur van ongeveer 8 tot 10 jaar. Dit is natuurlijk afhankelijk van bepaalde factoren zoals de laadfrequentie, rijgedrag en de wegomstandigheden.

Ik dacht dat je het wel wilde weten. Met de eerste grote golf elektrische auto'sAls ze ergens in 2010-2011 de weg op zouden gaan, zou de infrastructuur voor de inzameling en verwerking van deze batterijen tegen het einde van het decennium gereed moeten zijn. Dat was de uitdaging en de tijdlijn waarmee de Chinese overheid te maken had. Na de Olympische Spelen in Peking begon de Chinese overheid de productie en het gebruik van elektrische voertuigen te promoten bij het grote publiek. De enige regelgeving die ze op dat moment uitvaardigden, betrof de veiligheidsnormen voor de industrie. Veel batterijcomponenten zijn namelijk vrij giftig. Begin 2010 nam de populariteit van elektrische voertuigen toe en daarmee ook de snel groeiende behoefte aan een manier om hun afval te verwerken.

In 2012 ging delentent publiceerde voor het eerst een beleidsrichtlijn voor de gehele EV-industrie, waarin onder andere de noodzaak werd benadrukt vanr dingen, een werkend recyclingsysteem voor elektrische autobatterijen. In 2016 werkten verschillende ministeries samen om een ​​uniforme aanpak te ontwikkelen voor het afvalprobleem van elektrische autobatterijen. Fabrikanten van elektrische auto's zouden verantwoordelijk zijn voor de inzameling van de accu's van hun auto's. Ze zouden hun eigen aftersales-netwerken moeten opzetten of een externe partij moeten vertrouwen voor de inzameling van afgedankte elektrische autobatterijen.

De Chinese overheid heeft de neiging om eerst een beleid, richtlijn of richting te formuleren voordat er later meer specifieke regels worden vastgesteld. De verklaring uit 2016 gaf de EV-bedrijven een duidelijk signaal dat ze hier de komende jaren meer over konden verwachten. In 2018 kwam er dan ook een snel vervolg op het beleidskader, getiteld "Tussentijdse maatregelen voor het beheer van recycling en het gebruik van accu's van nieuwe energievoertuigen". Je vraagt ​​je af of je dit nu dakranden en hybrides noemt. De handhavingsinstantie zou het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie (MIIT) zijn.

Het heeft beloofd terug te komenIn 2016 legt het kader de verantwoordelijkheid grotendeels bij private partijen, zoals de producenten van elektrische voertuigen en accu's voor elektrische voertuigen, die zich met dit probleem bezighouden. De overheid zalZe zien weliswaar enkele technische aspecten van de onderneming, maar ze gaan het niet zelf doen. Dit raamwerk is gebaseerd op een algemeen bestuursbeleid dat de Chinezen hebben aangenomen, genaamd Extended Produce Responsibility (EPR). Het spirituele concept is om de verantwoordelijkheid stroomopwaarts van de lokale en provinciale overheden te verschuiven naar de producenten zelf.

De Chinese overheid heeft EPR ingevoerd, dat volgens mij begin jaren 2000 voortkwam uit de westerse academische wereld. Als reactie op EU-richtlijnen met betrekking tot een groeiend elektronisch afvalprobleem, en het is intuïtief logisch dat de overheid altijd degene is die al dit elektronisch afval opruimt. De bedrijven die dit afval produceren, zullen nooit gestimuleerd worden om hun producten gemakkelijker recyclebaar te maken. Daarom moeten alle fabrikanten van elektrische autobatterijen, in de geest van EPR, batterijen ontwerpen die gemakkelijk te demonteren zijn en hun klanten voorzien van technische informatie over het einde van hun levensduur. De EV-markers enDe EV-marktspelers kunnen op hun beurt hun eigen batterijinzamelings- en recyclingnetwerken opzetten en beheren, of deze uitbesteden aan een derde partij. De overheid zal helpen bij het opstellen van nationale standaarden om het proces te stroomlijnen. Het kader lijkt op het eerste gezicht prima, maar er zijn een aantal duidelijke nadelen.

Nu we de geschiedenis en het beleid kennen, kunnen we dieper ingaan op enkele technische details over het recyclen van elektrische autobatterijen. Afgedankte batterijen kwamen het systeem binnen via twee kanalen: auto's die een batterijvervanging ondergingen en auto's aan het einde van hun levensduur. Bij de laatste bevindt de batterij zich nog in de auto en wordt deze verwijderd als onderdeel van het ontmantelingsproces. Dit is nog steeds een zeer handmatig proces, vooral in China. Daarna volgt een stap die voorbehandeling wordt genoemd. De batterijcellen moeten uit de verpakking worden gehaald en geopend, wat een uitdaging is omdat er geen standaardontwerp voor de batterijverpakking bestaat. Dit moet dus met de hand worden gedaan met speciaal gereedschap.

Zodra de batterij is verwijderdd, wat gebeurt er nuDe xt hangt af van het type lithium-ionbatterij in de auto. Laten we beginnen met de NMC-batterij, de meest voorkomende in China. Vier recyclebedrijven van NMC-batterijen willen deze recyclen. De kathode-actieve materialen. Een economische analyse uit 2019 schat dat ze, ondanks dat ze slechts 4% van het gewicht van de batterijen uitmaken, meer dan 60% van de totale restwaarde van de batterijen uitmaken. NMC-recyclingtechnologieën zijn relatief volwassen. Sony was in 1999 een pionier. Er zijn twee belangrijke technologische methoden: pyrometallurgisch en hydrometallurgisch. Laten we beginnen met pyrometallurgisch. Pyro betekent vuur. De batterij wordt gesmolten tot een legering van ijzer, koper, kobalt en nikkel.

De goede stoffen worden vervolgens gewonnen met behulp van hydrometallurgische methoden. Pyrometallurgische methoden verbranden elektrolyten, kunststoffen en lithiumzouten. Dus niet alles kan worden teruggewonnen. Er komen giftige gassen vrij die verwerkt moeten worden, en het is vrij energie-intensief, maar het wordt op grote schaal door de industrie toegepast. Hydrometallurgische methoden gebruiken een waterig oplosmiddel om de gewenste materialen door middel van kobalt van de verbinding te scheiden. De meest gebruikte oplosmiddelen zijn zwavelzuur en waterstofperoxide, maar er zijn er nog veel meer. Geen van deze methoden is ideaal en er is verder onderzoek nodig om hun technische tekortkomingen aan te pakken. Lithium-ijzerfosfaatbatterijen maakten in 2019 ongeveer 30% van de Chinese markt voor elektrische voertuigen uit. De energiedichtheid van deze batterijen is niet zo hoog als die van hun NMC-tegenhangers, maar ze bevatten geen elementen zoals nikkel en kobalt. Ze zijn waarschijnlijk ook veiliger.

China is ook de wereldleiderin de wetenschap en commercialisering van lithium-ijzerfosfaat, batterijtechnologieën, een Chinees bedrijf, hedendaagse ampèretechnologie. Is een van de koplopers in de productie op dit gebied. Het zou logisch moeten zijn dat de industrie van het land deze cellen ook zou kunnen recyclen. Dat gezegd hebbende, is het recyclen van deze dingen technisch moeilijker gebleken dan verwacht. Dit komt deels doordat ze een meer gevarieerde materiaalmix hebben, wat extra dure voorbehandeling vereist, eenen dan economisch lithiumIJzerfosfaatbatterijen bevatten niet dezelfde waardevolle metalen als NMC-batterijen, zoals nikkel, koper of kobalt. Dit heeft geleid tot een gebrek aan investeringen in deze niche. Er zijn veelbelovende hydrometallurgische experimenten die tot 85% van het lithium in de vorm van lithiumcarbonaat hebben kunnen uitlogen.Er wordt gespeculeerd dat het ongeveer $650 zou kostenverwerkeneen ton gebruikte lithium-ijzerfosfaatbatterijen. Dat is inclusief energie- en materiaalkosten, exclusief de bouwkosten.fabriek. De potentiële terugwinning en wederverkoop van lithium zou recycling economisch haalbaarder kunnen maken, maar de jury is hierover nog niet uit. Zijn deze methoden al op commerciële schaal geïmplementeerd? Het kader van 2018 schetst veel, maar laat ook een paar dingen te wensen over. Zoals we allemaal weten, wordt niet alles in een nette strik gebundeld. Er ontbreken hier een paar gaten, dus laten we het even hebben over enkele beleidsvragen die nog onbeantwoord zijn. De belangrijkste statistische doelstelling bij vrijgave of de terugwinningspercentages van grondstoffen. 98% van nikkel, kobalt, mangaan 85% voor lithium zelf en 97% voor zeldzame aardmetalen. Theoretisch is dit allemaal mogelijk. Ik had het bijvoorbeeld net over het terugwinnen van 85% of meer van het lithium uit lithium-ijzerfosfaatbatterijen. Ik noemde ook dat het moeilijk zal zijn om dit theoretische maximum te bereiken vanwege inefficiënties in de praktijk en verschillen in de praktijk. Vergeet niet dat er veel manieren zijn om batterijcellen te maken. Verpakt, verkocht en gebruikt. Er is lang niet zoveel standaardisatie als bij cilindrische batterijen die in uw 711 worden verkocht. Het beleidskader mist concrete subsidies en nationale steun om dit in de praktijk te brengen. Een andere grote zorg is dat het economische beleidskader niet voldoet.Er wordt geen geld vrijgemaakt om de inzameling van gebruikte batterijen te stimuleren. Er lopen wel wat pilotprogramma's voor de terugkoop van gebruikte batterijen door de gemeenten, maar landelijk is er nog niets. Dit zou kunnen veranderen, misschien met een heffing of belasting, maar op dit moment moeten de private partijen het zelf financieren. Dit is een probleem omdat er voor deze grote fabrikanten van elektrische voertuigen weinig economische prikkels zijn om hun batterijen in te zamelen en te recyclen.

Tussen 2008 en 2015 daalden de productiekosten en de kosten van elektrische autobatterijen van 1000 dollar per kilowattuur naar 268 dollar. Deze trend zal zich naar verwachting de komende jaren voortzetten. De kostendaling is nu toegankelijker dan ooit, maar tegelijkertijd is de prikkel om deze batterijen in te zamelen en te recyclen ook afgenomen. En omdat deze batterijen ook nog eens van elkaar verschillen, is het lastig om de inzamelings-, voorbehandelings- en recyclingprocessen op te schalen. De hele onderneming blijkt dus een kostenpost te zijn voor hun fabrikanten. Wie werkt er nu al met vrij krappe marges?

Hoe dan ook, de fabrikanten van elektrische voertuigen zijn wettelijk gezien de eersten die hun oude, gebruikte batterijen verwerken en recyclen. Ondanks de economische onaantrekkelijkheid van de hele onderneming, hebben ze ijverig samengewerkt met grote bedrijven om officiële kanalen op te zetten voor het recyclen van batterijen. Er zijn een paar grote recyclingbedrijven ontstaan. Voorbeelden hiervan zijn Tyson Recycling to Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp en marktleider GEM. Maar ondanks het bestaan ​​van deze erkende grote bedrijven, bestaat het grootste deel van de Chinese recyclingsector uit kleine, niet-gecertificeerde werkplaatsen. Deze informele werkplaatsen beschikken niet over de juiste gereedschappen of training. Ze gaan in principe naarDeze batterijen worden verkocht vanwege hun kathodematerialen, doorverkocht aan de hoogste bieder en de rest wordt gedumpt. Dit is uiteraard een enorm veiligheids- en milieurisico. Door deze omzeiling van regels en voorschriften kunnen deze slopers meer betalen voor hun batterijen en krijgen ze daarom de voorkeur boven, tussen aanhalingstekens, officiële kanalen. Het recyclingpercentage van lithium-ion in China blijft dus vrij laag in 2015. Het was ongeveer 2%. Het is sindsdien gestegen tot 10% in 2019. Het is een flinke strop, maar het is nog steeds verre van ideaal. En het kader voor 2018 stelt geen doelen voor de inzameling van batterijen. Een merkwaardige omissie. China worstelt al met dit probleem op een ander batterijfront, de eerbiedwaardige loodzuuraccu, deze 150 jaar oude technologie.wordt veel gebruikt in China. Ze leveren de sterkracht voor hun auto's en zijn nog steeds erg populair voor e-bikes. Dit ondanks recente regelgeving om vervanging door lithium-ion aan te moedigen. Hoe dan ook, de Chinese recycling van de loodzuuraccu voldoet ver onder de verwachtingen en benchmarks. In 2017 werd minder dan 30% van de 3,3 miljoen ton loodzuuraccu-afval die in China werd geproduceerd, gerecycled. De redenen voor dit lage recyclingpercentage zijn zeer vergelijkbaar met het lithium-ion-geval. Informele sloperijen omzeilen de regels en voorschriften en kunnen zich daardoor een veel hogere prijs voor consumentenaccu's veroorloven. De Romeinen hebben duidelijk gemaakt dat lood niet bepaald de meest milieuvriendelijke stof is die er is. China heeft de afgelopen jaren meerdere grote gevallen van loodvergiftiging meegemaakt als gevolg van deze onjuiste behandeling. Daarom heeft de overheid onlangs beloofd om hard op te treden tegen deze informele sloperijen, waarvan er naar schatting meer dan 200 in het hele land zijn. Het doel is om in 2020 een recyclingpercentage van 40% te behalen en in 2025 een recyclingpercentage van 70%. Aangezien het recyclingpercentage van loodaccu's in Amerika al sinds 2014 op 99% ligt, zou dit niet zo moeilijk moeten zijn.

Gezien de technische en ecologischeVanwege de economische moeilijkheden die gepaard gaan met het recyclen van EV-batterijen, heeft de industrie nagedacht over manieren om deze batterijen beter te benutten voordat ze de dood in worden gestuurd. De meest potentiële optie zou zijn om ze te hergebruiken in elektriciteitsnetwerken. Deze batterijen hebben immers nog steeds een capaciteit van 80% en kunnen nog vele jaren meegaan voordat ze definitief leeglopen. De Verenigde Staten lopen hierin voorop. Sinds 2002 experimenteren ze met gebruikte autobatterijen voor stationaire energieopslagprojecten. Maar China heeft een aantal interessante demonstratieprojecten uitgevoerd. Een van de langstlopende is het Zhangbei wind- en zonne-energieproject in de provincie Hebei. Dit project van 1,3 miljard dollar is voortgekomen uit een gezamenlijke inspanning van het Chinese staatsbedrijf State Grid en EV-batterijfabrikant BYD, die de haalbaarheid aantoonde van het gebruik van Second Life EV-batterijen ter ondersteuning en het beheer van een elektriciteitsnetwerk. Er zijn de afgelopen jaren meer projecten voor het recyclen van EV-batterijen ontstaan ​​in Beijing, Jiangsu en de afvalverwerking, en het blijft maar groeien. De overheid besteedt hier veel aandacht aan, maar ik denk dat het uiteindelijk het recyclingprobleem eerder voorkomt dan oplost. Omdat het onvermijdelijke einde van elke batterij recycling of de stortplaats is. De Chinese overheid heeft bewonderenswaardig werk verricht door de ontwikkeling van dit bloeiende ecosysteem te stimuleren. Het land is de onbetwiste leider op bepaalde gebieden van batterijtechnologie en er zijn diverse V-giganten gevestigd. Zij hebben een kans om de curve van auto-uitstoot echt te buigen. Dus in zekere zin is dit recyclingprobleem een ​​mooi probleem. Het is een indicatie van het succes van China. Maar het probleem is er nog steeds en de industrie heeft het moeilijk met het opzetten van de juiste recyclingnetwerken, regelgeving en technologieën.

De Chinese overheid kan zich op het Amerikaanse beleid richten om goede recyclinggewoonten bij consumenten te stimuleren en te bevorderen. Subsidies moeten ook worden verstrekt aan bedrijven in de voorbehandelings- en recyclingtechnologiesector, niet alleen aan bedrijven in de maakindustrie. Anders wegen het energieverbruik en de milieuschade die gepaard gaan met het weggooien van batterijen zwaarder dan de voordelen die we halen uit de overstap naar elektrische voertuigen.


Plaatsingstijd: 1 augustus 2023