Kina är världens största marknad för elbilar med över 5,5 miljoner sålda exemplar i mars 2021. Detta är bra på många sätt. Kina har flest bilar i världen och dessa ersätter skadliga växthusgaser. Men dessa saker har sina egna hållbarhetsproblem. Det finns oro för miljöskador till följd av utvinning av grundämnen som litium och kobolt. Men en annan oro har att göra med det kommande problemet med avfall. Kina börjar uppleva framkanten av detta problem.
År 2020 avvecklades 200 000 ton batterier och siffran förväntas bli 780 000 ton år 2025. Se på Kinas hotande problem med batterislöseri med elbilar och vad världens största elbilsmarknad gör åt det.
Nästan hela KinasElbilar drivs av litiumjonbatterier. De är lätta, har hög energitäthet och lång livslängd, vilket gör dem till förstahandsvalet för elbilar. Batterier har tre huvudsakliga egenskaper.komponenter och anod, en katod och en elektrolyt. Avkatoden är den dyraste och mest betydande. Vi skiljer i stor utsträckning mellan dessa batterier baserat på deras katodbåtar.För att inte gå in på alltför djupt i detta, men de flesta av Kinas elbilsbatterier har katoder gjorda av antingen litium-, nickel-, mangan- eller koboltoxider, härmed kallade MCS. Dessa batterier tas ur bruk när deras kapacitet når cirka 80 %, vilket motsvarar vår livslängd på cirka 8 till 10 år. Detta beror naturligtvis på vissa faktorer som laddningsfrekvens, körvanor och vägförhållanden.
Tänkte att du skulle vilja veta. Med den första stora vågen av elbilarInfrastrukturen för insamling och bearbetning av dessa batterier skulle snart behöva vara klar någon gång under 2010–2011, och infrastrukturen för insamling och bearbetning av dessa batterier skulle behöva vara klar i slutet av årtiondet. Det var den utmaning och tidslinje som den kinesiska regeringen var tvungen att hantera. Efter OS i Peking började den kinesiska regeringen marknadsföra tillverkning och användning av elbilar till allmänheten. Vid den här tiden var de enda regler som de utfärdade gällande säkerhetsstandarder för branschen. Eftersom många batterikomponenter är ganska giftiga, ökade användningen av elfordon och med det ett lika snabbt växande behov av ett sätt att hantera sitt avfall.
År 2012, fartenvernment släppte för första gången en policyvägledning för hela elbilsindustrin, där vägledningen betonade behovet av, bland annatr saker, ett fungerande system för återvinning av elbilsbatterier. År 2016 gick flera ministerier samman för att fastställa en enhetlig riktning för problemet med avfall från elbilsbatterier. Elbilstillverkare skulle ansvara för att återvinna sina bilbatterier. De måste etablera egna nätverk för eftermarknadsservice eller anlita en tredje part för att samla in förbrukade elbilsbatterier.
Den kinesiska regeringen tenderar att först deklarera en policy, vägledning eller direktiv innan den senare fastställer mer specifika regler. Deklarationen från 2016 signalerar effektivt till elbilsföretagen att de kan förvänta sig mer om detta under de kommande åren. Därför kom uppföljningen av policyramverket 2018 snabbt ut, med titeln "Interimsåtgärder för hantering av återvinning och användning av kraftbatterier i nya energifordon". Man undrar om man menar detta med takfot och även hybrider. Tillsynsmyndigheten skulle vara ministeriet för industri och informationsteknik, eller MIIT.
Den har lovat tillbakaÅr 2016 lägger ramverket i hög grad ansvaret på privata enheter som tillverkare av elbilar och elbilsbatterier som hanterar detta problem. Regeringen kommer att över...se några tekniska aspekter av strävan, men de kommer inte att göra det själva. Detta ramverk bygger på en allmän styrningspolicy som kineserna antog. Kallas utökat producentansvar eller EPR. Det andliga konceptet är att flytta ansvaret uppströms från lokala och provinsiella myndigheter till producenterna själva.
Den kinesiska regeringen antog EPR, vilket jag tror kom från västerländsk akademi i början av 2000-talet. Som ett svar på EU-direktiv angående ett växande problem med elektromagnetiskt avfall, och det är intuitivt logiskt om regeringen alltid är den som städar upp allt detta elektromagnetiska avfall. Företagen som tillverkar avfallet kommer aldrig att få incitament att göra sina saker lättare att återvinna. Således, i EPR-andan, måste alla tillverkare av elbilsbatterier designa batterier som är lätta att ta isär och tillhandahålla teknisk information om uttjänta batterier till sina kunder – Elbilsmarkörerna ochd elbilsmarknaderna i sin tur antingen etablera och driva sina egna nätverk för batteriinsamling och återvinning eller lägga ut dem på en tredje part. Regeringen kommer att hjälpa till att fastställa nationella standarder för att effektivisera processen. Ramverket verkar ganska bra på ytan, men det finns några mycket tydliga nackdelar.
Nu när vi känner till historien och policyn kan vi fördjupa oss i några tekniska detaljer om återvinning av elbilsbatterier. Urbrukade batterier kom in i systemet via två kanaler, från bilar som genomgår ett batteribyte och från bilar. I slutet av sin livscykel. För det senare finns batteriet fortfarande inuti bilen och tas bort som en del av demonteringsprocessen. Detta är fortfarande en mycket manuell process, särskilt i Kina. Efter det följer ett steg som kallas förbehandling. Battericellerna måste dras ut ur paketet och öppnas, vilket är en utmaning eftersom det inte finns någon standardbatteripaketsdesign. Därför måste det göras för hand med specialverktyg.
När batteriet har tagits bortd, vad händer nuxt beror på vilken typ av litiumjonbatteri som finns i bilen. Låt oss börja med NMC-batteriet, det vanligaste i Kina. Fyra NMC-batteriåtervinningsföretag vill återvinna. Katodaktiva material. En ekonomisk analys från 2019 uppskattar att trots att de bara utgör 4 % av batteriernas vikt, står de för över 60 % av batteriernas totala återvinningsvärde. NMC:s återvinningstekniker är relativt mogna. Sony var pionjärer 1999. Det finns två huvudsakliga tekniska metoder, pyrometallurgiska och hydrometallurgiska. Låt oss börja med pyrometallurgiska. Pyro betyder eld. Batteriet smälts till en legering av järn, koppar, kobolt och nickel.
Det goda materialet utvinns sedan med hjälp av hydrometallurgiska metoder. Pyrometoder förbränner. Elektrolyter, plaster och litiumsalter. Så allt kan inte återvinnas. Det frigör giftiga gaser som behöver bearbetas, och det är ganska energikrävande, men det har använts i stor utsträckning inom industrin. Hydrometallurgiska metoder använder ett vattenhaltigt lösningsmedel för att separera de önskade materialen från föreningen med kobolt. De vanligaste lösningsmedlen är svavelsyra och väteperoxid, men det finns många andra också. Ingen av dessa metoder är idealiska och ytterligare arbete behövs för att åtgärda deras tekniska brister. Litiumjärnfosfatbatterier utgör cirka 30 % av den kinesiska elbilsmarknaden från och med 2019. Energitätheten hos dessa batterier är inte lika hög som deras NMC-motsvarigheter, men de är fria från ämnen som nickel och kobolt. De är förmodligen också säkrare.
Kina är också världsledandeinom vetenskap och kommersialisering av litiumjärnfosfat, batteriteknik, kinesiskt företag, modern ampereteknik. Är en av tillverkningsledarna inom detta område. Det borde vara rimligt att landets industri också kan återvinna dessa celler. Med det sagt har återvinning av dessa saker visat sig vara tekniskt svårare än man tidigare trott. Detta beror delvis på att de har en mer varierad materialblandning, vilket kräver ytterligare dyrt förbehandlingsarbete, enoch sedan ekonomiskt litiumJärnfosfatbatterier innehåller inte samma värdefulla metaller som NMC-batterier, utan nickel, koppar eller kobolt. Och det har lett till en brist på investeringar i nischen. Det finns några lovande hydrometallurgiska experiment som har kunnat läcka ut upp till 85 % av litiumet i form av litiumkarbonat.Spekulationerna säger att det skulle kosta runt 650 dollaratt bearbetaett ton förbrukade litiumjärnfosfatbatterier. Det inkluderar energi- och materialkostnader, exklusive kostnaden för att byggafabrik. Den potentiella återvinningen och återförsäljningen av litium skulle kunna bidra till att göra återvinning mer ekonomiskt genomförbart, men juryn är fortfarande ute i detta. Har dessa metoder ännu inte implementerats i kommersiell skala? Ramverket från 2018 anger mycket, men det lämnar en del övrigt att önska. Som vi alla vet i livet, samlas inte allt i en prydlig liten rosett. Det finns några saknade luckor här, så låt oss prata lite om några av de policyfrågor som fortfarande är oklara. Det övergripande statistiska målet vid utsläpp eller återvinningsgrad av råmaterial. 98 % nickel-kobolt, mangan 85 % för litium i sig och 97 % för sällsynta jordartsmetaller. Teoretiskt sett är allt detta möjligt. Till exempel pratade jag just om att återvinna 85 % eller mer av litiumet från litiumjärnfosfatbatterier. Jag nämnde också att det kommer att bli svårt att uppnå detta teoretiska maximum på grund av verkliga ineffektiviteter och skillnader i praktiken. Kom ihåg att det finns många sätt att tillverka battericeller. Packade, säljda och använda. Det finns inte alls den standardisering som vi ser med cylindriska batterier som säljs i din 711. Det politiska ramverket saknar konkreta subventioner och nationellt stöd för att förverkliga detta. En annan stor oro är att det ekonomiska politiska ramverket inte gör det.att avsätta pengar för att stimulera insamling av använda batterier. Det finns några pilotprogram för återköp som drivs av kommunerna, men inget på nationell nivå. Detta skulle kunna förändras, kanske med en avgift eller skatt, men just nu måste de privata aktörerna finansiera det själva. Detta är ett problem eftersom det finns få ekonomiska incitament för dessa stora elbilstillverkare att samla in och återvinna sina batterier.
Från 2008 till 2015 minskade tillverkningskostnaden för elbilsbatterier från 1000 USD per kilowattimme till 268 USD. Den trenden förväntas fortsätta under de kommande åren. Kostnadsnedgången har gjort det ännu mer tillgängligt än någonsin, men samtidigt har de också minskat incitamentet att samla in och återvinna dessa batterier. Och eftersom dessa batterier också skiljer sig från varandra är det svårt att skala upp insamlings-, förbehandlings- och återvinningsprocesserna, så hela satsningen visar sig vara en kostnadsbelastning för deras tillverkare. Som redan arbetar med ganska snäva marginaler till att börja med?
Oavsett är det enligt lag elbilstillverkarna som först ska hantera och återvinna sina gamla batterier, och trots den ekonomiska oattraktionen i hela satsningen har de varit flitiga med att samarbeta med stora företag för att etablera officiella kanaler för att återvinna batterier. Några stora återvinningsföretag har dykt upp. Exempel inkluderar Tyson Recycling till Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp och marknadsledaren GEM. Men trots att dessa licensierade stora företag finns, består majoriteten av den kinesiska återvinningssektorn av små, olicensierade verkstäder. Dessa informella butiker har inte rätt verktyg eller utbildning. De går i princip till ...satsa på dessa batterier för sina katodmaterial, sälja dem vidare till högstbjudande och dumpa resten. Detta är uppenbarligen en enorm säkerhets- och miljörisk. Som ett resultat av detta kringgående av regler och förordningar kan dessa återvinningsverkstäder betala elbilsägare mer för sina batterier, och som sådana är de att föredra framför, citat, ocitat officiella kanaler. Således är litiumjonåtervinningsgraden i Kina fortfarande ganska låg 2015. Den var cirka 2 %. Den har sedan dess ökat till 10 % 2019. Det slår en vass käpp i ögat, men detta är fortfarande långt ifrån idealiskt. Och 2018 års ramverk sätter inget mål för batteriinsamlingsnivåer. En märklig försummelse. Kina har kämpat med detta problem på en annan batterifront, det vördnadsvärda blybatteriet, denna 150 år gamla teknik.används mycket vanligt i Kina. De står för stjärnstatusen i sina bilar och är fortfarande mycket populära för elcyklar. Detta trots nya regleringar som uppmuntrar till att ersätta dem med litiumjonbatterier. Hur som helst, den kinesiska återvinningen av blybatterier når långt ifrån förväntningarna och riktmärkena. År 2017 återvinns mindre än 30 % av de 3,3 miljoner ton blybatteriavfall som genereras i Kina. Orsakerna till denna låga återvinningsprocent liknar mycket fallet med litiumjonbatterier. Informella återvinningsbutiker kringgår regler och förordningar och har därför råd att betala mycket mer för konsumentbatterier. Romarna har gjort det klart att bly inte direkt är det mest miljövänliga ämnet som finns. Kina har upplevt flera större blyförgiftningsincidenter de senaste åren till följd av denna felaktiga hantering. Därför har regeringen nyligen lovat att slå ner på dessa informella butiker, av vilka det uppskattas att det finns över 200 över hela landet. Målet är att försöka nå en återvinningsprocent på 40 % år 2020 och 70 % år 2025. Med tanke på att återvinningsprocenten för blybatterier i USA har legat på 99 % sedan åtminstone 2014, borde det inte vara så svårt.
Med tanke på det tekniska och ekologiskaPå grund av ekonomiska svårigheter i samband med återvinning av elbilsbatterier har industrin funderat på sätt att utnyttja dessa saker mer innan de skickas i graven. Det mest potentiella alternativet skulle vara att återanvända dem i elnätsprojekt. Dessa batterier har trots allt fortfarande 80 % kapacitet och kan fortfarande ta många år innan de slutligen slutar fungera för gott. USA leder vägen här. De har experimenterat med begagnade bilbatterier för stationära energilagringsprojekt sedan 2002. Men Kina har genomfört några intressanta demonstrationsprojekt. Ett av de längst verksamma är vind- och solenergiprojektet Zhangbei i Hebei-provinsen. Projektet på 1,3 miljarder dollar är ett gemensamt initiativ från det kinesiska statsägda företaget State Grid och elbilsbatteritillverkaren BYD, som demonstrerade möjligheten att använda Second Life elbilsbatterier för att stödja och hantera ett elnät. Fler återvinningsprojekt för elbilsbatterier har dykt upp de senaste åren i Peking, Jiangsu och det lyser vidare. Regeringen lägger mycket fokus på detta, men jag tror att det i slutändan snarare förebygger återvinningsproblemet än löser det. För det oundvikliga slutet för varje batteri är antingen återvinning eller deponi. Den kinesiska regeringen har gjort ett beundransvärt jobb med att uppmuntra skapandet av detta blomstrande ekosystem. Landet är den obestridliga ledaren inom vissa aspekter av batteriteknik och flera V-jättar är baserade där. De har en chans att verkligen tänja på kurvan för bilutsläpp. Så på sätt och vis är denna återvinningsfråga ett bra problem att ha. Det är en indikation på Kinas framgång. Men problemet är fortfarande ett problem och industrin har dragit fötterna efter och etablerat lämpliga återvinningsnätverk, regleringar och tekniker.
Den kinesiska regeringen kan vända sig till USA:s politik för vägledning och för att incitament och möjliggöra lämpliga konsumentåtervinningsvanor. Subventioner måste delas ut till företag inom förbehandlings- och återvinningsteknikindustrin, inte bara inom tillverkning. Annars kommer energiförbrukningen och miljöskadorna i samband med dessa batterikasseringar att överväga den nytta vi får av att byta till elbilar.
Publiceringstid: 1 augusti 2023