Thị trường tái chế pin xe điện tại Trung Quốc lớn đến mức nào?

Trung Quốc là thị trường xe điện lớn nhất thế giới với hơn 5,5 triệu chiếc được bán ra tính đến tháng 3 năm 2021. Điều này tốt ở nhiều khía cạnh. Trung Quốc có số lượng ô tô nhiều nhất thế giới và những chiếc xe này đang thay thế các khí thải nhà kính độc hại. Nhưng điều này cũng tiềm ẩn những lo ngại về tính bền vững. Có những lo ngại về thiệt hại môi trường do việc khai thác các nguyên tố như lithium và coban gây ra. Nhưng một mối lo ngại khác liên quan đến vấn đề rác thải trong tương lai. Trung Quốc đang bắt đầu trải nghiệm những tác động hàng đầu của vấn đề này.

Năm 2020, 200.000 tấn pin đã được loại bỏ và con số này dự kiến ​​sẽ đạt 780.000 tấn vào năm 2025. Hãy nhìn vào vấn đề rác thải pin xe điện đang ngày càng nghiêm trọng ở Trung Quốc và những gì thị trường xe điện lớn nhất thế giới đang làm để giải quyết vấn đề này.

Hầu hết tất cả các nước Trung QuốcXe điện được cung cấp năng lượng bởi pin lithium-ion. Chúng có trọng lượng nhẹ, mật độ năng lượng cao và tuổi thọ chu kỳ dài, khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho ô tô chạy bằng điện. Pin có ba loại chính.Các thành phần bao gồm cực dương, cực âm và chất điện giải. Trong số đó,Như vậy, cực âm là bộ phận đắt tiền và quan trọng nhất. Chúng ta chủ yếu phân biệt các loại pin này dựa trên cấu tạo của chúng. NKhông đi sâu vào chi tiết, nhưng hầu hết pin xe điện của Trung Quốc đều có cực âm làm từ oxit lithium, niken, mangan, coban, gọi tắt là MCS. Những loại pin này sẽ được thay thế khi dung lượng đạt khoảng 80%, tương ứng với tuổi thọ khoảng 8 đến 10 năm. Tất nhiên, điều này còn phụ thuộc vào một số yếu tố như tần suất sạc, thói quen lái xe và điều kiện đường xá.

Tôi nghĩ bạn sẽ muốn biết. Với làn sóng xe điện lớn đầu tiên...Với việc xe điện bắt đầu xuất hiện trên đường vào khoảng năm 2010 đến 2011, cơ sở hạ tầng để thu gom và xử lý các loại pin này cần phải được hoàn thiện trước cuối thập kỷ đó. Đó là thách thức và thời hạn mà chính phủ Trung Quốc phải đối mặt. Sau Thế vận hội Bắc Kinh, chính phủ Trung Quốc bắt đầu thúc đẩy việc sản xuất và sử dụng xe điện cho công chúng. Vào thời điểm đó, các quy định duy nhất mà họ đưa ra là về tiêu chuẩn an toàn công nghiệp. Vì nhiều thành phần của pin khá độc hại. Đầu những năm 2010 chứng kiến ​​sự gia tăng mạnh mẽ của xe điện và cùng với đó là nhu cầu ngày càng tăng nhanh về cách xử lý chất thải của chúng.

Năm 2012, người dânvernmeNT đã ban hành hướng dẫn chính sách cho toàn bộ ngành công nghiệp xe điện lần đầu tiên, trong đó hướng dẫn nhấn mạnh sự cần thiết phải, trong số những điều khác,Một hệ thống tái chế pin xe điện hoạt động hiệu quả là điều cần thiết. Năm 2016, một số bộ ngành đã cùng nhau thiết lập một hướng đi thống nhất cho vấn đề rác thải pin xe điện. Các nhà sản xuất xe điện sẽ chịu trách nhiệm thu hồi pin xe của họ. Họ phải thiết lập mạng lưới dịch vụ hậu mãi riêng hoặc ủy thác cho bên thứ ba thu gom pin xe điện thải.

Chính phủ Trung Quốc có xu hướng tuyên bố chính sách, hướng dẫn hoặc chỉ đạo trước khi đưa ra các quy định cụ thể hơn sau đó. Tuyên bố năm 2016 đã báo hiệu cho các công ty xe điện rằng họ nên chuẩn bị cho nhiều thông tin hơn về vấn đề này trong những năm tới. Do đó, vào năm 2018, khung chính sách tiếp theo đã được ban hành nhanh chóng, có tiêu đề "Các biện pháp tạm thời để quản lý việc tái chế và sử dụng pin năng lượng tái chế của xe điện". Có thể bạn sẽ tự hỏi liệu điều này có áp dụng cho cả xe hybrid hay không. Cơ quan thực thi sẽ là Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin (MIIT).

Nó đã hứa sẽ quay lại.Năm 2016, khuôn khổ này chủ yếu đặt trách nhiệm lên các thực thể tư nhân như các nhà sản xuất xe điện và pin xe điện, những đơn vị phải giải quyết vấn đề này. Chính phủ sẽ chuyển giao...Họ hiểu một số khía cạnh kỹ thuật của nỗ lực này, nhưng họ sẽ không tự mình thực hiện. Khung pháp lý này được xây dựng dựa trên chính sách quản trị chung mà Trung Quốc đã áp dụng, được gọi là Trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất (EPR). Khái niệm cốt lõi là chuyển trách nhiệm từ chính quyền địa phương và tỉnh lên chính các nhà sản xuất.

Chính phủ Trung Quốc đã áp dụng EPR (Trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất), mà tôi tin là xuất phát từ giới học thuật phương Tây vào đầu những năm 2000. Đây là phản ứng trước các chỉ thị của EU về vấn đề rác thải điện tử ngày càng gia tăng, và điều này hoàn toàn hợp lý nếu chính phủ luôn là bên chịu trách nhiệm dọn dẹp tất cả rác thải điện tử này. Các công ty sản xuất ra rác thải sẽ không bao giờ có động lực để thiết kế sản phẩm của họ dễ tái chế hơn. Do đó, theo tinh thần của EPR, tất cả các nhà sản xuất pin xe điện phải thiết kế pin dễ tháo lắp và cung cấp thông tin kỹ thuật, chi tiết về vòng đời sản phẩm cho khách hàng của họ – các nhà sản xuất xe điện vàCác nhà sản xuất xe điện sẽ lần lượt thiết lập và vận hành mạng lưới thu gom và tái chế pin của riêng họ hoặc thuê ngoài cho bên thứ ba. Chính phủ sẽ giúp thiết lập các tiêu chuẩn quốc gia để hợp lý hóa quy trình. Khung pháp lý này thoạt nhìn có vẻ khá tốt, nhưng rõ ràng có một số nhược điểm.

Giờ đây khi đã hiểu về lịch sử và chính sách, chúng ta có thể đi sâu vào một vài chi tiết kỹ thuật về tái chế pin xe điện. Pin đã qua sử dụng được đưa vào hệ thống thông qua hai kênh: từ những chiếc xe đang được thay pin và từ những chiếc xe đã hết hạn sử dụng. Đối với trường hợp thứ hai, pin vẫn còn nằm bên trong xe và được tháo ra như một phần của quá trình tháo dỡ khi hết hạn sử dụng. Đây vẫn là một quy trình thủ công, đặc biệt là ở Trung Quốc. Sau đó là một bước gọi là tiền xử lý. Các cell pin phải được kéo ra khỏi bộ pin và mở ra, đây là một thách thức vì không có thiết kế bộ pin tiêu chuẩn. Do đó, nó phải được thực hiện bằng tay bằng các dụng cụ chuyên dụng.

Sau khi tháo pin rad, điều gì sẽ xảy ra tiếp theoViệc tái chế phụ thuộc vào loại pin lithium-ion bên trong xe. Chúng ta hãy bắt đầu với pin NMC, loại phổ biến nhất ở Trung Quốc. Bốn công ty tái chế pin NMC muốn thu hồi vật liệu hoạt tính ở cực âm. Phân tích kinh tế năm 2019 ước tính rằng mặc dù chỉ chiếm 4% trọng lượng pin, nhưng chúng chiếm hơn 60% tổng giá trị thu hồi của pin. Công nghệ tái chế NMC tương đối hoàn thiện. Sony là công ty tiên phong vào năm 1999. Có hai phương pháp công nghệ chính, luyện kim nhiệt và luyện kim thủy. Chúng ta hãy bắt đầu với luyện kim nhiệt. Pyro có nghĩa là lửa. Pin được nấu chảy thành hợp kim sắt, đồng, coban và niken.

Các thành phần tốt sau đó được thu hồi bằng phương pháp thủy luyện. Phương pháp nhiệt phân sẽ đốt cháy các chất điện phân, chất dẻo và muối lithi. Vì vậy, không phải mọi thứ đều có thể được thu hồi. Phương pháp này thải ra khí độc cần được xử lý và khá tốn năng lượng, nhưng nó đã được ngành công nghiệp áp dụng rộng rãi. Phương pháp thủy luyện sử dụng dung môi nước để tách các vật liệu mong muốn bằng cách tách coban ra khỏi hợp chất. Các dung môi được sử dụng phổ biến nhất là axit sulfuric và hydro peroxide, nhưng cũng có nhiều dung môi khác. Cả hai phương pháp này đều không lý tưởng và cần nghiên cứu thêm để khắc phục những nhược điểm kỹ thuật của chúng. Pin lithi sắt photphat chiếm khoảng 30% thị trường xe điện Trung Quốc tính đến năm 2019. Mật độ năng lượng của loại pin này không cao bằng pin NMC, nhưng chúng không chứa các nguyên tố như niken và coban. Chúng cũng có thể an toàn hơn.

Trung Quốc cũng là nước dẫn đầu thế giới.Trong lĩnh vực khoa học và thương mại hóa lithium sắt photphat, công nghệ pin, công ty Trung Quốc, với công nghệ ampe tiên tiến, là một trong những nhà sản xuất hàng đầu trong lĩnh vực này. Điều này giải thích tại sao ngành công nghiệp trong nước lại có khả năng tái chế các loại pin này. Tuy nhiên, việc tái chế chúng lại khó khăn hơn về mặt kỹ thuật so với dự đoán. Một phần nguyên nhân là do chúng có hỗn hợp vật liệu đa dạng hơn, đòi hỏi thêm các công đoạn tiền xử lý tốn kém.và sau đó về mặt kinh tế, lithiumPin sắt photphat không chứa các kim loại quý như pin NMC (niken, đồng hoặc coban). Điều này dẫn đến tình trạng thiếu đầu tư vào lĩnh vực này. Tuy nhiên, có một số thí nghiệm thủy luyện đầy hứa hẹn đã có thể chiết xuất tới 85% lithium dưới dạng lithium cacbonat.Người ta dự đoán nó sẽ có giá khoảng 650 đô la.để xử lýmột tấn pin lithium sắt photphat đã qua sử dụng. Con số này bao gồm chi phí năng lượng và vật liệu, chưa kể chi phí xây dựng.Nhà máy. Khả năng thu hồi và bán lại lithium có thể giúp việc tái chế trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế, nhưng điều này vẫn chưa có kết luận cuối cùng. Liệu những phương pháp này đã được triển khai ở quy mô thương mại chưa? Khung chính sách năm 2018 đã đề ra nhiều vấn đề, nhưng vẫn còn một vài điểm cần cải thiện. Như chúng ta đều biết, trong cuộc sống, không phải mọi thứ đều được giải quyết một cách hoàn hảo. Có một vài lỗ hổng ở đây, vì vậy hãy cùng thảo luận một chút về một số câu hỏi chính sách vẫn còn bỏ ngỏ. Mục tiêu thống kê nổi bật khi công bố là tỷ lệ thu hồi nguyên liệu thô. 98% niken coban, mangan, 85% đối với lithium và 97% đối với các nguyên tố đất hiếm. Về mặt lý thuyết, tất cả điều này đều khả thi. Ví dụ, tôi vừa nói về việc thu hồi 85% hoặc hơn lượng lithium từ pin lithium sắt photphat. Tôi cũng đã đề cập rằng sẽ rất khó đạt được mức tối đa về mặt lý thuyết này do những bất hiệu quả thực tế và sự khác biệt trên thực địa. Hãy nhớ rằng, có rất nhiều cách để sản xuất, đóng gói, bán và sử dụng pin. Hiện nay chưa hề có sự tiêu chuẩn hóa nào như chúng ta thấy với các loại pin hình trụ được bán ở các cửa hàng tiện lợi 7-Eleven. Khung chính sách thiếu các khoản trợ cấp cụ thể và sự hỗ trợ của quốc gia để biến điều này thành hiện thực. Một mối lo ngại lớn khác là khung chính sách kinh tế không...Cần phân bổ ngân sách để khuyến khích việc thu gom pin đã qua sử dụng. Hiện có một vài chương trình thí điểm thu mua lại pin do các đô thị thực hiện, nhưng chưa có chương trình nào ở cấp quốc gia. Điều này có thể thay đổi, có lẽ bằng một khoản phí hoặc thuế, nhưng hiện tại các doanh nghiệp tư nhân phải tự bỏ tiền ra. Đây là một vấn đề vì các nhà sản xuất xe điện lớn hầu như không có động lực kinh tế để thu gom và tái chế pin của họ.

Từ năm 2008 đến năm 2015, chi phí sản xuất và chế tạo pin xe điện đã giảm từ 1000 USD/kilowatt giờ xuống còn 268 USD/kilowatt giờ. Xu hướng này dự kiến ​​sẽ tiếp tục trong vài năm tới. Việc giảm chi phí đã giúp pin trở nên dễ tiếp cận hơn bao giờ hết, nhưng đồng thời cũng làm giảm động lực thu gom và tái chế các loại pin này. Và vì các loại pin này cũng khác nhau, nên việc mở rộng quy mô các quy trình thu gom, xử lý sơ bộ và tái chế rất khó khăn, do đó toàn bộ hoạt động này trở thành gánh nặng chi phí đối với các nhà sản xuất, những người vốn đã hoạt động với biên lợi nhuận khá thấp.

Tuy nhiên, theo luật, các nhà sản xuất xe điện được ưu tiên xử lý và tái chế pin cũ đã qua sử dụng, và bất chấp tính không hấp dẫn về mặt kinh tế của toàn bộ dự án, họ vẫn tích cực hợp tác với các công ty lớn để thiết lập các kênh chính thức nhằm tái chế pin. Một vài công ty tái chế lớn đã mọc lên. Ví dụ như Tyson Recycling, Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp và công ty dẫn đầu thị trường GEM. Nhưng bất chấp sự tồn tại của các công ty lớn được cấp phép này, phần lớn ngành tái chế của Trung Quốc vẫn bao gồm các xưởng nhỏ, không được cấp phép. Những xưởng không chính thức này không có công cụ hoặc đào tạo bài bản. Về cơ bản, họ chỉ đến những nơi không chính thức để tái chế pin.Họ tháo dỡ những cục pin này để lấy vật liệu cực âm, bán lại cho người trả giá cao nhất và vứt bỏ phần còn lại. Rõ ràng, đây là một rủi ro lớn về an toàn và môi trường. Do việc lách luật và quy định này, các cửa hàng thu mua pin lậu có thể trả cho chủ sở hữu xe điện nhiều tiền hơn cho pin của họ, và do đó được ưu tiên hơn so với các kênh chính thức. Vì vậy, tỷ lệ tái chế pin lithium-ion ở Trung Quốc vẫn còn khá thấp vào năm 2015, khoảng 2%. Con số này đã tăng lên 10% vào năm 2019. Mặc dù có thể tốt hơn một chút, nhưng vẫn còn xa lý tưởng. Và khung chính sách năm 2018 không đặt ra mục tiêu về tỷ lệ thu gom pin. Một thiếu sót đáng chú ý. Trung Quốc đã và đang phải vật lộn với vấn đề này trên một loại pin khác, đó là pin axit chì, một công nghệ đã có từ 150 năm trước.Pin axit chì được sử dụng rất phổ biến ở Trung Quốc. Chúng cung cấp năng lượng chính cho ô tô và vẫn rất được ưa chuộng cho xe đạp điện. Điều này diễn ra bất chấp các quy định gần đây nhằm khuyến khích thay thế chúng bằng pin lithium-ion. Tuy nhiên, việc tái chế pin axit chì ở Trung Quốc còn rất xa so với kỳ vọng và tiêu chuẩn. Năm 2017, chưa đến 30% trong số 3,3 triệu tấn chất thải pin axit chì được tạo ra ở Trung Quốc được tái chế. Lý do cho tỷ lệ tái chế thấp này rất giống với trường hợp pin lithium-ion. Các cửa hàng thu mua pin trái phép lách luật và quy định, do đó họ có thể trả giá cao hơn nhiều cho pin của người tiêu dùng. Người La Mã đã chứng minh rằng chì không phải là chất thân thiện với môi trường nhất. Trung Quốc đã trải qua nhiều vụ ngộ độc chì nghiêm trọng trong những năm gần đây do việc xử lý không đúng cách này. Do đó, chính phủ gần đây đã cam kết sẽ trấn áp các cửa hàng trái phép này, ước tính có hơn 200 cửa hàng trên cả nước. Mục tiêu là đạt tỷ lệ tái chế 40% vào năm 2020 và 70% vào năm 2025. Xét đến việc tỷ lệ tái chế pin axit chì ở Mỹ đã đạt 99% kể từ ít nhất năm 2014, điều này không quá khó khăn.

Xét về khía cạnh kỹ thuật và sinh tháiDo những khó khăn về kinh tế liên quan đến việc tái chế pin xe điện, ngành công nghiệp đã nghĩ đến các cách để tận dụng tối đa những thứ này trước khi chúng bị loại bỏ hoàn toàn. Lựa chọn khả thi nhất là tái sử dụng chúng trong các dự án lưới điện. Xét cho cùng, những viên pin này vẫn còn 80% dung lượng và có thể hoạt động thêm nhiều năm nữa trước khi hỏng hẳn. Hoa Kỳ dẫn đầu trong lĩnh vực này, đã thử nghiệm sử dụng pin xe hơi đã qua sử dụng cho các dự án lưu trữ năng lượng cố định từ năm 2002. Nhưng Trung Quốc cũng đã thực hiện một số dự án trình diễn thú vị. Một trong những dự án hoạt động lâu nhất là dự án năng lượng gió và mặt trời Trương Bắc ở tỉnh Hà Bắc. Dự án trị giá 1,3 tỷ đô la này là kết quả của sự hợp tác giữa doanh nghiệp nhà nước Trung Quốc State Grid và nhà sản xuất pin xe điện BYD, chứng minh tính khả thi của việc sử dụng pin xe điện tái chế để hỗ trợ và quản lý lưới điện. Nhiều dự án tái chế pin xe điện đã xuất hiện trong những năm gần đây ở Bắc Kinh, Giang Tô và đang phát triển mạnh. Chính phủ đang tập trung rất nhiều vào vấn đề này, nhưng tôi nghĩ cuối cùng nó chỉ ngăn chặn vấn đề tái chế hơn là giải quyết nó. Bởi vì kết cục không thể tránh khỏi của mọi viên pin là hoặc tái chế hoặc chôn lấp. Chính phủ Trung Quốc đã làm một công việc đáng ngưỡng mộ trong việc khuyến khích sự hình thành hệ sinh thái phát triển mạnh mẽ này. Quốc gia này là nhà lãnh đạo không thể tranh cãi trong một số khía cạnh của công nghệ pin và nhiều tập đoàn khổng lồ về pin có trụ sở tại đây. Họ có cơ hội thực sự thay đổi xu hướng khí thải ô tô. Vì vậy, theo một cách nào đó, vấn đề tái chế này là một vấn đề tốt cần giải quyết. Đó là một dấu hiệu cho thấy sự thành công của Trung Quốc. Nhưng vấn đề vẫn còn tồn tại và ngành công nghiệp vẫn đang trì hoãn việc thiết lập các mạng lưới, quy định và công nghệ tái chế phù hợp.

Chính phủ Trung Quốc có thể tham khảo chính sách của Hoa Kỳ để tìm hướng đi và khuyến khích, tạo điều kiện cho thói quen tái chế đúng cách của người tiêu dùng. Và cần trợ cấp cho các doanh nghiệp trong ngành công nghệ xử lý sơ bộ và tái chế, chứ không chỉ riêng ngành sản xuất. Nếu không, lượng năng lượng tiêu thụ và thiệt hại môi trường liên quan đến việc thải bỏ pin sẽ lớn hơn bất kỳ lợi ích nào chúng ta nhận được từ việc chuyển sang xe điện.