原标题：电动汽车时代即将到来 如何获得足够的电池变得非常重要
近年来，随着社会对环境污染问题的日益关注，用电动汽车取代燃油汽车已成为默认趋势。根据国际能源署的数据，2022年，无排放汽车和卡车可能占全球所有新车销量的13%，而两年前只有4%。到2030年，这个数字预计将增加到30%左右。各种驱动力共同推动电动汽车从小众选择走向主流。
电动汽车变得越来越普遍，人类对锂离子电池的需求也在飙升。更多地使用电动汽车是气候变化的好消息。然而，制造电池所需的金属供应短缺。到2050年，我们对锂的需求可能会增加20倍。在这种情况下，电池的回收利用变得非常重要。
相互完成的电池和电车
今天，我们能够吸引电动汽车时代的一个重要因素是电池技术的进步。
显然，电动汽车和电池技术不是近年来发明的技术。1800年，意大利物理学家亚历山德罗·伏特发明了人类历史上的第一个电池——伏特堆。由锌片(阳极)、铜片(阴极)和浸泡盐水的纸片(电解质)制成的原始电池证明了人工制造电力的可能性。
1881年，法国工程师古斯塔夫·特鲁夫制造了世界上第一辆电动汽车，并使用铅酸电池为汽车提供动力。然而，这辆车只有15辆km/h的速度和16km续航里程和整体效率甚至不如马车。由于当时电池技术和电动汽车技术有限，当时电动汽车并没有引起太多关注。
现在，由于电池技术的进步和社会对环境污染的关注，我们正迎来前所未有的电动汽车时代。事实上，交通电气化是一个相对确定的趋势。
一方面，锂离子电池具有能量密度高、安全性高的优点，能够支撑电动汽车的里程。目前，锂离子电池已成为电动汽车最重要的动力源，其发展经历了第三代技术的发展。其中，钴酸锂是第一代，锰酸锂和磷酸铁锂是第二代，三元技术是第三代。
另一方面，在应对全球气候变化、倡导新能源使用的背景下，传统汽车以燃料为动力源逐渐不被公众接受。在全球范围内，许多政府制定了相关政策，试图促进汽车制造商的业务变化，并鼓励消费者做出改变。
中国、日本、韩国、美国等主要国家都在大力发展新能源汽车，全球电动汽车销量呈增长趋势。2010年，新能源汽车被国务院认定为七大战略性新兴产业之一。作为中国战略性新兴产业之一，政府高度重视新能源汽车产业的发展。从研发环节的政府补贴、生产环节的双点，到消费环节的财政补贴、税收减免，再到使用环节的无限牌照、无限购买、运营侧的充电折扣，几乎涵盖了新能源汽车的整个生命周期。
美国加州和纽约州发布规定，到2035年，所有只使用化石燃料的汽车的销售将逐步淘汰，目标是到2037年将乘用车污染减少25%。2022年6月，欧盟通过的一项提案规定，新的燃油车将从2035年开始停止在欧盟销售。
业内人士认为，电动汽车将是未来10年世界上发展最快的行业之一。国际能源署发布的《清洁能源进展跟踪报告》指出，2021年全球电动汽车销量翻了一番，占整个汽车市场的9%。该报告预测，2022年电动汽车销量将再创历史新高，全球轻型汽车销量占13%。
可以预见，电动汽车的使用将在世界各地变得越来越普遍。
回收电池并不容易
然而，锂、钴、镍等动力电池的核心材料是稀缺资源，电动汽车的普及将不可避免地导致这些原材料的供应短缺。预计到2050年，全球对锂的需求将增加20倍。与此同时，自2020年以来，原材料短缺叠加新冠肺炎疫情的流行导致产能下降，“电池荒”已经给电动汽车行业带来了很大的麻烦。
国际能源管理局指出，传统汽车的平均消耗量约为33公斤，而电动汽车的平均消耗量超过200公斤，是传统汽车的6倍。这也意味着有足够的金属矿产来支持日益增长的电动汽车产量。现实是，矿产资源有限，随着市场价格的上涨，也将给电动汽车制造商带来巨大的业务压力。
考虑到动力电池平均4-6年的有效寿命和5-8年的使用寿命，结合2014年以来电动汽车的快速普及，我们在2021年底迎来了第一批退休高峰。10到15年后，数百万辆电动汽车将到期。
2020年2月，奥迪公开承认动力电池供应不足e-tron短暂停产；2021年1月，特斯拉首席执行官马斯克预计，即使电池供应商以最大速度生产，2022年及以后电动汽车电池供应仍将严重短缺；2021年3月，威来汽车创始人李斌也表示，今年第二季度电池供应将遇到最大瓶颈。
在此背景下，电池回收技术引起了电动汽车行业的关注。传统汽车的铅酸电池可以广泛回收，但新能源电动汽车的锂离子电池不容易回收。
众所周知，废电池是一种污染性很强的垃圾。特别是巨大的动力电池，含有大量的重金属、电解质、溶剂和各种有机辅助材料，集各种有毒污染物于一体，处理不当会严重污染土壤和水源，也会产生有毒气体排放。因此，简单的填埋或焚烧不适合处理退役电力电池。因此，为了实现锂电池的再利用，“拆解回收”与“梯次利用”成为必然选择。
拆解回收，即拆解回收有价值的金属元素，包括火法回收和湿法回收两种主流处理工艺。其中，“火法回收”则更为常见——回收商首先机械地粉碎电池，然后燃烧，留下一堆燃烧的塑料、金属和胶水，最后用几种方法提取金属，包括进一步燃烧。而“湿法回收”将电池材料浸泡在酸池中，产生金属负荷的汤。
当然，无论是火法回收还是湿法回收，都有其优缺点。比如，“火法回收”回收商不需要知道电池的设计或成分，甚至不需要知道电池是否已经完全放电，但能源消耗很大。湿法回收可以提取不易燃烧获得的材料，但可能涉及对健康有害的化学物质。但无论是哪种方法，不可避免的是——温室气体将产生大量废物并排放。
从循环经济的角度来看，梯队利用比火法或湿法冶炼容易得多。梯队利用是指动力电池在达到设计使用寿命时，通过修复、改装或再制造，在适当的工作位置继续使用的过程。退役动力电池经相关检测确定性能后，可依次用于低功率电动汽车、电网储能、家庭储能等领域。电池性能进一步恶化后，低于 回收利用标准。
但目前锂电池梯次利用路线的整体发展相对缓慢。一方面，梯队利用需要对退役动力电池进行充分的评价和测试，以确定其性能。检测筛选后，可根据不同用途重组退役电池，稳定重组后电池组的电压和电流，最后重新包装投入使用。但目前，基于容量衰减机理分析的电池寿命预测模型还不够完善，更不用说以下步骤了。
另一方面，从经济效益的角度来看，梯队利用涉及的反向物流系统相当复杂，中间环节很多。在梯队利用过程中，电池制造商、回收商和研究人员仍然需要解决许多问题，这使得梯队利用比直接拆卸和回收更麻烦。直接回收比直接回收更容易。不仅如此，复杂的过程还严重增加了电池梯队使用的成本，甚至出现了重组电池和新电池价格倒挂的现象——旧电池比新电池贵。
巨大的电池回收市场
虽然电池回收并不容易，但它仍然催生了一个巨大的市场。
根据咨询公司Circular Energy Storage根据数据，2021年，世界上有60多万公吨可回收锂离子电池及相关制造废料。预计到2030年，这一数字将超过160万公吨。目前，为了找到标准化、环保的回收技术，许多科研实验室都在努力改进电池回收技术。
电动汽车可观的发展前景也吸引了越来越多的企业进入电池回收行业，如Redwood Materials和Li-Cycle，他们从公共和私人投资者那里获得了数十亿美元，并开始扩大业务规模。其中，Redwood Materials从废电池中回收钴、锂、镍等有价值的金属，采用湿法冶金工艺。Li-Cycle声称其专有的旧电池回收工艺可回收高达 95% 有价值的材料。
2021年，工业和信息化部、科技部、生态环境部、商务部、国家市场监督管理总局联合发布了《新能源汽车动力电池梯队利用管理办法》。文件建议鼓励梯队利用企业与新能源汽车生产、动力电池生产、报废机动车回收拆解等企业达成协议，加强信息共享，利用现有回收渠道高效回收废动力电池进行梯队利用。
相关政策还推动大量企业进入电池回收轨道。数据显示，截至2022年8月底，中国现有电力电池回收企业已超过6万家。宁德时代、威来汽车等新能源企业和汽车制造商也在大力推进旧电池回收。
2015年，宁德时代通过收购邦普循环动力电池回收；2022年5月，宝马集团宣布与华友循环在新能源汽车领域合作，打造闭环电力电池材料和梯队利用的创新合作模式；8月，广汽埃安与赣丰锂业建立合作关系，将在锂资源开发、中游锂盐深加工、废电池综合回收等方面进行深入合作。
可以预见，未来几十年，随着电动汽车的发展，动力电池需求将迎来指数级增长，单靠制造不足以满足这一需求，这也是麻省理工科技评论将电池回收列为2023年的原因“世界十大突破性技术”原因之一。虽然新的回收过程并不完美，但电池回收工厂将为世界创造满足气候目标所需的材料供应。