電動(dòng)汽車電池是回收或再利用？?jī)烧叨家?/h1>

2022-12-12 14:00:31 來源: 電子創(chuàng)新網(wǎng)

作者：ADI汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務(wù)部高級(jí)技術(shù)總監(jiān)Gina Aquilano

【資料圖】

環(huán)顧四周：由于電動(dòng)汽車(EV)沒有內(nèi)燃機(jī)，您可能聽不到它們行駛的聲音，但越來越多的電動(dòng)汽車正在悄無聲息地成為道路上的主力軍。事實(shí)上，根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇的數(shù)據(jù)，2020年售出的電動(dòng)汽車達(dá)230萬輛，比五年前的電動(dòng)汽車銷量增長(zhǎng)了4倍。消費(fèi)者需求、電動(dòng)汽車電池充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展、以及城市和國(guó)家制定各種有利于電氣化的法規(guī)，共同推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了這一巨大轉(zhuǎn)變。雖然電動(dòng)汽車被吹捧為內(nèi)燃機(jī)和化石燃料的綠色替代品，但它有一個(gè)致命弱點(diǎn)：當(dāng)所有這些半噸重的電動(dòng)汽車電池?zé)o法再儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)汽車所需的足夠電能時(shí)，該怎么辦？

如今，電動(dòng)汽車電池回收是非常普遍的選擇，但這個(gè)過程只能回收部分原材料（例如鈷和鋰），而不是回收全部。然而，電動(dòng)汽車電池回收成本高昂，缺少監(jiān)管，并且缺乏明確的供應(yīng)鏈。

廢棄電池的成本不斷增長(zhǎng)

電池仍然是電動(dòng)汽車成本效率的主要關(guān)注點(diǎn)。電池是電動(dòng)汽車的核心，約占電動(dòng)汽車總成本的30%。但電池技術(shù)即將實(shí)現(xiàn)顯著改進(jìn)：電池化學(xué)和電子技術(shù)的重大進(jìn)步可降低成本，實(shí)現(xiàn)高效的電池再利用、梯次利用并促進(jìn)電動(dòng)汽車電池回收，為推動(dòng)電動(dòng)汽車的普及提供成本優(yōu)勢(shì)。

2021年電動(dòng)汽車統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和事實(shí) | 政策建議

在電池的首次使用和任何后續(xù)生命周期中進(jìn)行有效的電池健康監(jiān)測(cè)，這將有助于在電池買賣雙方之間建立信任?；谶@種信任，OEM可將電池作為資產(chǎn)來補(bǔ)償一些初始電池投資，并將其節(jié)省的價(jià)值間接轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者。

從2035年開始，每年廢棄的電動(dòng)汽車電池可能會(huì)達(dá)1000萬個(gè)（超過吉薩大金字塔的質(zhì)量）

如今有1000萬輛電動(dòng)汽車在路上行駛。到2025年，估計(jì)每年將售出1000萬輛電動(dòng)汽車。¹ 鑒于電動(dòng)汽車電池的平均有效壽命約為10年，到2035年，每年廢棄的電動(dòng)汽車電池總量將是吉薩大金字塔質(zhì)量（580萬噸）的1.3-1.5倍。²

1. 2020-2030年全球電動(dòng)汽車銷量（按場(chǎng)景劃分）-圖表-數(shù)據(jù) 與統(tǒng)計(jì)-IEA 2. 隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的騰飛，我們需要回收電動(dòng)汽車電池 (nationalgeographic.com)

先再利用，然后回收

電池再利用就是識(shí)別電池組中仍保留可用電量的電池單元，拆卸電池組并將這些可用的電池單元重新組裝的過程。這種替代回收的方法（或更準(zhǔn)確的說，這種過渡方法）正在以“電池梯次利用”的形式興起。當(dāng)汽車鋰離子電池的充電容量下降到原始容量的70%到80%時(shí)（通常在8到10年后），便無法再為汽車有效供電，就需要更換。這些不再使用的電池?cái)?shù)量不斷增加，由此帶來新的市場(chǎng)契機(jī)——“電池梯次利用市場(chǎng)”。

由于電池組成本占電動(dòng)汽車價(jià)格的30%以上，因此，明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境激勵(lì)因素可促使電池制造商、汽車制造商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)甚至保險(xiǎn)公司都積極培育梯次利用市場(chǎng)。最直接的途徑就是儲(chǔ)能系統(tǒng)(ESS)應(yīng)用，使舊電池組中仍可使用的電池單元能夠在可再生能源電網(wǎng)中得到重新利用，以存儲(chǔ)由風(fēng)能、太陽能、水力發(fā)電或地?zé)岚l(fā)電廠產(chǎn)生的多余電力。電動(dòng)汽車電池還可以拆卸成更小的電池模塊用于要求不高的用途，例如電動(dòng)工具、叉車或電動(dòng)踏板車。

電動(dòng)汽車電池的生命周期—從制造到首次應(yīng)用，然后（通過回收）到梯次利用。

新興的梯次電池市場(chǎng)在技術(shù)、質(zhì)控和實(shí)現(xiàn)方面并非毫無障礙。例如，當(dāng)今的電動(dòng)汽車電池使用電氣線束來監(jiān)測(cè)電池的充電狀態(tài)。在重新部署電池之前必須全部拆除這些線束（以及其他線束），這樣就會(huì)增加成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中考慮報(bào)廢拆卸將成為一種發(fā)展趨勢(shì)，其中設(shè)計(jì)人員可使用無線BMS(wBMS)技術(shù)擴(kuò)展硬連線電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(BMS)。無線BMS不僅可減小電動(dòng)汽車的尺寸、重量和材料成本，還可以針對(duì)電池組實(shí)現(xiàn)更安全、更具可擴(kuò)展性的機(jī)器人拆卸和組裝過程。

電池梯次利用：延長(zhǎng)電動(dòng)汽車電池的壽命

據(jù)估計(jì)，電池梯次利用可使電池的使用壽命延長(zhǎng)6至30年。但此期限最終取決于電池在首次應(yīng)用期間的使用狀況。那么，如果無線電池管理系統(tǒng)(wBMS)技術(shù)能夠在電池的整個(gè)生命周期內(nèi)無接觸采集電池?cái)?shù)據(jù)，則它還具有其他重要優(yōu)勢(shì)。這些重要數(shù)據(jù)可以整合到云中，并關(guān)聯(lián)到電池的安全特性。

我的電動(dòng)汽車電池能用多久？（以及使其更加耐用的3個(gè)技巧）—美國(guó)憂思科學(xué)家聯(lián)盟(ucsusa.org)

在確定讓電池進(jìn)入梯次利用之前，賣家可以使用這些數(shù)據(jù)生成健康狀況歷史記錄：電動(dòng)汽車車主對(duì)電池進(jìn)行過多少次完全/部分充電和放電？該電動(dòng)汽車是否曾發(fā)生過事故？從車輛的維修記錄能夠看出什么？此外，這種精細(xì)的健康狀況監(jiān)測(cè)也可應(yīng)用于邏輯上無法收集數(shù)據(jù)的地方：新電池或梯次利用電池是否正確存放在倉(cāng)庫中？在運(yùn)輸過程中是否發(fā)生過什么情況？

在使用和再利用之后，所有電池最終都會(huì)被分解和回收。無線BMS技術(shù)可以無接觸地大批量表征庫存信息，有助于快速制定再利用或回收決策。一旦決定了再利用還是回收，買賣雙方可通過運(yùn)用健康狀況數(shù)據(jù)（通過無線BMS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)）建立規(guī)范化的信任基礎(chǔ)，并在達(dá)成銷售價(jià)格之前公平地評(píng)估電池的價(jià)值。該行業(yè)甚至可制定一種評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將使用較少的AAA級(jí)電池與維護(hù)不善的電池區(qū)分開來。

可持續(xù)發(fā)展新領(lǐng)域期待電動(dòng)汽車電池的到來

電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展突飛猛進(jìn)，而在促進(jìn)環(huán)保交通方面，電池將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。雖然電池梯次利用是回收前的高價(jià)值中間步驟，但其成功與否取決于電池初始和后續(xù)應(yīng)用中的整體使用狀況。在進(jìn)行電池和BMS設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到電池的整體使用壽命。這可能需要電池供應(yīng)商和汽車制造商轉(zhuǎn)變思維方式，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，他們可以為創(chuàng)建具有環(huán)?？沙掷m(xù)性和經(jīng)濟(jì)可行性的新市場(chǎng)渠道發(fā)揮重要的作用。

除此之外，汽車行業(yè)正在制定許多與環(huán)境和社會(huì)相關(guān)的舉措，這些舉措在現(xiàn)在和將來都會(huì)產(chǎn)生效益。其中包括去掉電池化學(xué)成分中的鈷（因采礦方式存在爭(zhēng)議）；并減少鋁、塑料等汽車材料生產(chǎn)的排放——所有這些都是為了實(shí)現(xiàn)零碳汽車。*

ADI也在積極致力于實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，包括：在2050年或之前實(shí)現(xiàn)凈零排放，在2030年之前實(shí)現(xiàn)碳中和，在2030年之前將CO2和CO2e排放量、所有設(shè)施的用水量減少一半，等等。

因此，在不久的將來，人們都會(huì)因駕駛著環(huán)保的電動(dòng)汽車而感覺良好，更令人欣慰的是，其中的電動(dòng)汽車電池還會(huì)在梯次應(yīng)用中重生，在未來的汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)或其他應(yīng)用中繼續(xù)發(fā)揮它的作用。

*零碳汽車：減少材料排放 | 麥肯錫

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財(cái)年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問www.analog.com/cn。

關(guān)于作者

Gina Aquilano是ADI研究員，也是ADI公司汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務(wù)部的高級(jí)技術(shù)總監(jiān)，她致力于推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)和系統(tǒng)創(chuàng)新計(jì)劃，以支持未來發(fā)展。 她曾領(lǐng)導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)部門的先進(jìn)架構(gòu)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)，并設(shè)計(jì)了最近與通用汽車公司共同推出的無線電池管理系統(tǒng)。 她于2003年加入ADI公司，最初從事通信基礎(chǔ)設(shè)施無線電子系統(tǒng)方面的工作。 她擁有塔夫斯大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位(MSEE)和伍斯特理工學(xué)院電氣工程學(xué)士學(xué)位(BSEE)，并于2017年完成了MIT系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理課程。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 生命周期 電池回收 使用壽命

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