Jak duży jest rynek recyklingu baterii pojazdów elektrycznych w Chinach

Chiny są największym rynkiem pojazdów elektrycznych na świecie, sprzedając ponad 5,5 miliona sztuk w marcu 2021 r. Jest to dobra rzecz pod wieloma względami. Chiny mają najwięcej samochodów na świecie, a te zastępują szkodliwe gazy cieplarniane. Ale te rzeczy mają swoje własne obawy dotyczące zrównoważonego rozwoju. Istnieją obawy dotyczące szkód dla środowiska wynikających z wydobywania pierwiastków takich jak lit i kobalt. Ale inną obawą jest nadchodzący problem odpadów. Chiny zaczynają doświadczać wiodącej krawędzi tego problemu.

W 2020 r. wycofano z eksploatacji 200 000 ton baterii, a przewiduje się, że do 2025 r. liczba ta wzrośnie do 780 000 ton. Przyjrzyj się zbliżającemu się problemowi odpadów z baterii pojazdów elektrycznych w Chinach i temu, co robi w tej sprawie największy rynek pojazdów elektrycznych na świecie.

Prawie wszystkie Chinypojazdy elektryczne są zasilane bateriami litowo-jonowymi. Są lekkie, mają wysoką gęstość energii i długi cykl życia, co czyni je pierwszym wyborem dla samochodów elektrycznych. Baterie mają trzy główne ckomponentów i anody, katody i elektrolitu.se, katoda jest najdroższa i najistotniejsza. W dużej mierze rozróżniamy te baterie na podstawie ich łodzi typu cat. NNie zagłębiając się w szczegóły, większość chińskich akumulatorów EV ma katody wykonane z litu, niklu, manganu, tlenków kobaltu, zwane dalej MCS. Akumulatory te są wycofywane z użytku, gdy ich pojemność osiągnie około 80%, co odpowiada naszemu okresowi eksploatacji wynoszącemu około 8 do 10 lat. Zależy to oczywiście od pewnych czynników, takich jak częstotliwość ładowania, nawyki jazdy i warunki drogowe.

Pomyślałem, że chciałbyś wiedzieć. Wraz z pierwszą dużą falą pojazdów elektrycznychwyruszając w drogę w latach 2010–2011, infrastruktura do zbierania i przetwarzania tych baterii musiałaby być gotowa do końca dekady. To było wyzwanie i harmonogram, z którymi musiał zmierzyć się chiński rząd. Po igrzyskach olimpijskich w Pekinie chiński rząd zaczął promować produkcję i użytkowanie pojazdów elektrycznych wśród ogółu społeczeństwa. W tym czasie jedynymi wydanymi przez nich regulacjami były standardy bezpieczeństwa branży. Ponieważ wiele komponentów baterii jest dość toksycznych. Na początku 2010 r. nastąpił wzrost popularności pojazdów elektrycznych, a wraz z nim równie szybko rosnąca potrzeba sposobu na radzenie sobie z ich odpadami.

W 2012 roku,vernmepo raz pierwszy opublikował wytyczne dotyczące polityki dla całego sektora pojazdów elektrycznych, w których podkreślono m.in. potrzebęr things, działający system recyklingu baterii EV. W 2016 r. kilka ministerstw połączyło siły, aby ustalić jednolity kierunek dla problemu odpadów baterii EV. Producenci EV byliby odpowiedzialni za odzyskiwanie baterii swoich samochodów. Muszą utworzyć własne sieci obsługi posprzedażowej lub zaufać stronie trzeciej w zakresie odbioru zużytych baterii EV.

Chiński rząd ma tendencję do najpierw deklarowania polityki, wytycznych lub kierunku, zanim później określi bardziej szczegółowe zasady. Deklaracja z 2016 r. skutecznie sygnalizuje firmom EV, aby spodziewały się więcej w tej kwestii w nadchodzących latach. W związku z tym w 2018 r. szybko wydano kontynuację ram polityki zatytułowaną środki tymczasowe dotyczące zarządzania recyklingiem i wykorzystaniem akumulatorów pojazdów o nowej energii. Zastanawiasz się, czy nazywasz to okapami, a także hybrydami. Organem wykonawczym byłoby Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych lub MIIT.

Obiecał z powrotemw 2016 r. ramy w dużej mierze przenoszą ciężar na podmioty prywatne, takie jak producenci pojazdów elektrycznych i akumulatorów do pojazdów elektrycznych, które zajmują się tym problemem. Rząd będziersee niektóre techniczne aspekty przedsięwzięcia, ale nie zamierzają tego zrobić sami. Te ramy są zbudowane na bazie ogólnej polityki zarządzania, którą przyjęli Chińczycy. Nazywa się rozszerzoną odpowiedzialnością producenta lub EPR. Duchowa koncepcja polega na przeniesieniu odpowiedzialności z lokalnych i prowincjonalnych rządów na samych producentów.

Chiński rząd przyjął EPR, które, jak sądzę, wywodzi się z zachodnich akademii na początku XXI wieku. Jako odpowiedź na dyrektywy UE dotyczące rosnącego problemu odpadów elektronicznych, a intuicyjnie ma sens, że rząd zawsze będzie tym, który sprząta wszystkie te odpady elektroniczne. Firmy produkujące te odpady nigdy nie będą motywowane do ułatwiania recyklingu swoich produktów. Tak więc w duchu EPR wszyscy producenci akumulatorów do pojazdów elektrycznych muszą projektować akumulatory, które są łatwe do demontażu i dostarczać swoim klientom techniczne szczegóły dotyczące końca cyklu życia – znaczniki pojazdów elektrycznych id EV markers z kolei albo zakładają i prowadzą własne sieci zbiórki i recyklingu baterii, albo zlecają je stronie trzeciej. Rząd pomoże ustanowić krajowe standardy, aby usprawnić proces. Ramy wydają się na pierwszy rzut oka całkiem niezłe, ale mają pewne bardzo wyraźne wady.

Teraz, gdy znamy historię i politykę, możemy zagłębić się w kilka szczegółów technicznych dotyczących recyklingu akumulatorów EV. Wycofane z eksploatacji akumulatory trafiały do ​​systemu dwoma kanałami z samochodów przechodzących wymianę akumulatora i z samochodów. Pod koniec ich żywotności. W przypadku tego drugiego akumulator jest nadal wewnątrz samochodu i jest wyjmowany w ramach procesu demontażu pod koniec żywotności. Nadal jest to bardzo ręczny proces, szczególnie w Chinach. Następnie następuje etap zwany wstępną obróbką. Ogniwa akumulatora muszą zostać wyciągnięte z pakietu i otwarte, co stanowi wyzwanie, ponieważ nie ma standardowej konstrukcji pakietu akumulatora. Dlatego też musi to być wykonane ręcznie przy użyciu specjalistycznych narzędzi.

Po wyjęciu bateriid, co się dzieje?xt zależy od rodzaju akumulatora litowo-jonowego w samochodzie. Zacznijmy od akumulatora NMC, najpopularniejszego w Chinach. Cztery firmy zajmujące się recyklingiem akumulatorów NMC chcą odzyskać. Materiały aktywne katody. Analiza ekonomiczna z 2019 r. szacuje, że pomimo tego, że stanowią one tylko 4% masy akumulatorów, stanowią one ponad 60% całkowitej wartości odzysku akumulatorów. Technologie recyklingu NMC są stosunkowo dojrzałe. Sony było pionierem w 1999 r. Istnieją dwie główne metody technologiczne: pirometalurgia i hydrometalurgia. Zacznijmy od pirometalurgii. Piro oznacza ogień. Akumulator jest przetapiany na stop żelaza, miedzi, kobaltu i niklu.

Dobre rzeczy są następnie odzyskiwane za pomocą metod hydrometalurgicznych. Metody pirotechniczne spalają. Elektrolity, tworzywa sztuczne i sole litu. Więc nie wszystko można odzyskać. Uwalniają toksyczne gazy, które należy przetworzyć, i są dość energochłonne, ale zostały szeroko przyjęte przez przemysł. Metody hydrometalurgiczne wykorzystują rozpuszczalnik wodny do oddzielania pożądanych materiałów za pomocą kobaltu od związku. Najczęściej stosowanymi rozpuszczalnikami są kwas siarkowy i nadtlenek wodoru, ale jest ich wiele innych. Żadna z tych metod nie jest idealna i konieczne są dalsze prace, aby rozwiązać ich techniczne niedociągnięcia. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe stanowią około 30% chińskiego rynku pojazdów elektrycznych od 2019 r. Gęstość energii tych akumulatorów nie jest tak wysoka, jak ich odpowiedników NMC, ale są wolne od pierwiastków takich jak nikiel i kobalt. Są również prawdopodobnie bezpieczniejsze.

Chiny są również światowym lideremer w nauce i komercjalizacji fosforanu litowo-żelazowego, technologii baterii, chińskiej firmy, współczesnej technologii ampero. Jest jednym z liderów produkcji w tej dziedzinie. Powinno mieć sens, aby przemysł kraju mógł również poddawać recyklingowi te ogniwa. To powiedziawszy, recykling tych rzeczy okazał się trudniejszy technicznie niż przewidywano. Wynika to częściowo z faktu, że mają one bardziej zróżnicowaną mieszankę materiałów, co wymaga dodatkowych kosztownych prac przygotowawczych,i następnie ekonomicznie litbaterie fosforanowo-żelazowe nie mają tych samych cennych metali, co baterie NMC, nikiel, miedź lub kobalt. Doprowadziło to do niedoboru inwestycji w niszę. Istnieją obiecujące eksperymenty hydrometalurgiczne, które były w stanie wyługować do 85% litu w postaci węglanu litu.Spekuluje się, że będzie to kosztować około 650 dolarówprzetwarzaćtonę zużytych baterii litowo-żelazowo-fosforanowych. Obejmuje to koszty energii i materiałów, nie licząc kosztów budowyfabryka. Potencjalne odzyskiwanie i odsprzedaż litu mogłyby pomóc uczynić recykling bardziej opłacalnym ekonomicznie, ale werdykt w tej sprawie jeszcze nie zapadł. Czy te metody nie zostały jeszcze wdrożone na skalę komercyjną? Ramy z 2018 r. przedstawiają wiele, ale pozostawiają kilka rzeczy do życzenia. Jak wszyscy wiemy w życiu, nie wszystko układa się w zgrabną kokardkę. Jest tu kilka brakujących luk, więc porozmawiajmy trochę o niektórych kwestiach politycznych, które wciąż pozostają w powietrzu. Główny cel statystyczny przy uwalnianiu lub wskaźniki odzysku surowców. 98% niklu kobaltu, 85% manganu dla samego litu i 97% dla materiałów ziem rzadkich. Teoretycznie wszystko to jest możliwe. Na przykład, właśnie mówiłem o odzyskiwaniu 85% lub więcej litu z baterii litowo-żelazowo-fosforanowych. Wspomniałem również, że trudno będzie osiągnąć to teoretyczne maksimum ze względu na nieefektywność i różnice w świecie rzeczywistym. Pamiętaj, że istnieje wiele sposobów wytwarzania ogniw baterii. Pakowanie, sprzedaż i używanie. Nie ma nic w pobliżu standaryzacji, którą widzimy w przypadku cylindrycznych baterii sprzedawanych w 711. Ramy polityki nie obejmują konkretnych dotacji i krajowego wsparcia, aby to stało się rzeczywistością. Innym poważnym problemem jest to, że ramy polityki gospodarczej niet przeznaczyć pieniądze na zachęty do zbierania zużytych baterii. Istnieje kilka programów pilotażowych skupu prowadzonych przez gminy, ale nic na szczeblu krajowym. To mogłoby się zmienić, być może poprzez opłatę lub podatek, ale obecnie podmioty z sektora prywatnego muszą to sami finansować. Jest to problem, ponieważ istnieje niewielka zachęta ekonomiczna dla tych dużych producentów pojazdów elektrycznych do zbierania i recyklingu swoich baterii.

Od 2008 do 2015 r. koszt produkcji i baterii EV spadł z 1000 USD za kilowatogodzinę do 268 USD. Oczekuje się, że ten trend utrzyma się w ciągu najbliższych kilku lat. Spadek kosztów uczynił je jeszcze bardziej dostępnymi niż kiedykolwiek, ale jednocześnie obniżył zachętę do zbierania i recyklingu tych baterii. A ponieważ baterie te również różnią się od siebie, trudno jest zwiększyć skalę procesów wstępnego przetwarzania i recyklingu zbiórki, więc całe przedsięwzięcie okazuje się być obciążeniem finansowym dla ich producentów. Kto już na początku pracuje na dość wąskich marżach?

Niezależnie od tego, producenci pojazdów elektrycznych są prawnie pierwsi w kolejce do obsługi i recyklingu starych zużytych baterii i pomimo ekonomicznej nieatrakcyjności całego przedsięwzięcia, sumiennie nawiązali współpracę z dużymi firmami w celu utworzenia oficjalnych kanałów recyklingu baterii. Powstało kilka dużych firm recyklingowych. Przykłady obejmują Tyson Recycling to Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp i lidera rynku GEM. Jednak pomimo istnienia tych licencjonowanych dużych firm, większość chińskiego sektora recyklingu składa się z małych, nielicencjonowanych warsztatów. Te nieformalne sklepy nie mają odpowiednich narzędzi ani przeszkolenia. Zasadniczo chodzą dowygrywają na tych bateriach za materiały katodowe, odsprzedając je temu, kto da najwięcej, a resztę wyrzucając. Oczywiście, jest to ogromne ryzyko dla bezpieczeństwa i środowiska. W wyniku tego omijania zasad i przepisów, te warsztaty mogą płacić właścicielom pojazdów elektrycznych więcej za swoje baterie i jako takie są preferowane w stosunku do, cytuję, niecytuję, oficjalnych kanałów. Tak więc wskaźnik recyklingu baterii litowo-jonowych w Chinach pozostaje dość niski w 2015 r. Wynosił około 2%. Od tego czasu wzrósł do 10% w 2019 r. To uderza w oko, ale nadal jest daleki od ideału. A ramy z 2018 r. nie wyznaczają celu dotyczącego wskaźników zbiórki baterii. Ciekawe pominięcie. Chiny zmagają się z tym problemem na innym froncie baterii, czcigodnej baterii kwasowo-ołowiowej, tej 150-letniej technologiijest bardzo powszechnie używany w Chinach. Dostarczają one moc do swoich samochodów i są nadal bardzo popularne w rowerach elektrycznych. Dzieje się tak pomimo niedawnych przepisów zachęcających do wymiany ich na litowo-jonowe. Tak czy inaczej, chiński recykling akumulatorów kwasowo-ołowiowych znacznie odbiega od oczekiwań i standardów. W 2017 r. mniej niż 30% z 3,3 miliona ton odpadów z akumulatorów kwasowo-ołowiowych wytworzonych w Chinach jest poddawane recyklingowi. Powody tak niskiego procentu recyklingu są bardzo podobne do przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Nieformalne warsztaty rabunkowe omijają przepisy i regulacje, dzięki czemu mogą pozwolić sobie na płacenie znacznie więcej za akumulatory konsumenckie. Rzymianie jasno dali do zrozumienia, że ​​ołów nie jest najbardziej przyjazną dla środowiska substancją. W ostatnich latach Chiny doświadczyły wielu poważnych zatruć ołowiem w wyniku tego niewłaściwego postępowania. Dlatego też rząd niedawno zobowiązał się do rozprawienia się z tymi nieformalnymi warsztatami, których szacuje się, że jest ponad 200 w całym kraju. Celem jest osiągnięcie 40% wskaźnika recyklingu w 2020 r. i 70% w 2025 r. Biorąc pod uwagę, że wskaźnik recyklingu akumulatorów kwasowo-ołowiowych w Ameryce utrzymuje się na poziomie 99% od co najmniej 2014 r., osiągnięcie tego celu nie powinno być aż tak trudne.

Biorąc pod uwagę kwestie techniczne i ekologicznetrudności natury technicznej związane z recyklingiem akumulatorów pojazdów elektrycznych, branża zastanawiała się nad sposobami lepszego wykorzystania tych rzeczy, zanim pośle je do grobu. Największa potencjalna opcja to ponowne wykorzystanie ich w projektach sieci energetycznych. Te akumulatory mają w końcu 80% pojemności i mogą jeszcze wytrzymać wiele lat, zanim w końcu się zepsują. Stany Zjednoczone są tutaj liderem. Eksperymentują z używanymi akumulatorami samochodowymi w stacjonarnych projektach magazynowania energii od 2002 r. Ale Chiny przeprowadziły kilka interesujących projektów demonstracyjnych. Jednym z najdłużej działających jest projekt energii wiatrowej i słonecznej Zhangbei w prowincji Hebei. Projekt o wartości 1,3 miliarda dolarów wynika ze wspólnego wysiłku chińskiego przedsiębiorstwa państwowego State Grid i producenta akumulatorów pojazdów elektrycznych BYD, w którym zademonstrowano wykonalność wykorzystania akumulatorów pojazdów elektrycznych Second Life do obsługi i zarządzania siecią energetyczną. W ostatnich latach w Pekinie i Jiangsu pojawiło się więcej projektów recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych, aby je wyrzucić i świecić dalej. Rząd kładzie na to duży nacisk, ale myślę, że ostatecznie bardziej zapobiega to problemowi recyklingu, który go rozwiązuje. Ponieważ nieuchronnym końcem każdej baterii jest albo recykling, albo składowisko. Chiński rząd wykonał podziwu godną pracę, zachęcając do tworzenia tego kwitnącego ekosystemu. Kraj ten jest niekwestionowanym liderem w pewnych aspektach technologii baterii i, co więcej, giganci V mają tam swoją siedzibę. Mają szansę naprawdę wygiąć krzywą emisji samochodowych. Więc w pewnym sensie ta kwestia recyklingu jest miłym problemem. To oznaka sukcesu Chin. Ale problem nadal istnieje, a branża zwlekała i ustanowiła odpowiednie sieci recyklingu, przepisy i technologie.

Rząd Chin może zwrócić się do polityki Stanów Zjednoczonych, aby uzyskać wskazówki i zachęcić konsumentów do właściwych nawyków recyklingu. A dotacje muszą być rozdzielane między przedsiębiorstwa w branży technologii wstępnego przetwarzania i recyklingu, a nie tylko w produkcji. W przeciwnym razie zużycie energii i szkody dla środowiska związane z utylizacją baterii przewyższą wszelkie korzyści, jakie uzyskamy, przechodząc na pojazdy elektryczne.