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如何解决电动汽车电池的回收难题?

作者:凯时娱乐  来源:凯时娱乐官网  时间:2019-11-09 19:35  点击:

  电动汽车一直被视为解决环境危机的关键。道路上的电动汽车越来越多,高油耗汽车越来越少,燃烧的化石燃料越来越少,排放到大气中的温室气体也越来越少。但随着电动汽车的流行,它也带来了另一个环境挑战:这些车的电池报废后,该如何处理?

  《自然》杂志11月6日发布的一篇文章《电动汽车中锂离子电池的回收》(Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles)指出,这些电池的堆积已经成为一个急需解决的大问题。我们不可避免地需要回收大部分电池,但从锂离子电池中获取有用的材料既费劲又危险。所幸,我们还有希望。这篇论文的作者表示,一些制度上的改变——比如在设计电池时考虑到回收利用或者使用机器人自动拆卸——可能会改变电池的回收利用现状。另外,这些改进使得用旧电池为新电池制造提供所需材料成为可能,因此使电动汽车变得更加环保。

  2017年,全球电动汽车销量超过100万辆。该研究的作者们估计,仅这些汽车最终就会产生25万吨的废弃电池组。如果它们最终被扔进了垃圾填埋场,很可能面临“热失控”的风险,这是因为电池中的化学反应会导致电池升温,很有可能达到燃烧或爆炸的程度。

  但潜在的垃圾填埋场爆炸并不是回收电池的唯一理由。事实上,这些电池在从车里取出来后的很长一段时间内都是有用的。就像手机一样,随着时间的推移,电动汽车的电池也无法保持很好得充电和放电性能。所以,司机们要么换一个新电池或者换一辆新车。但是,用过的电池通常还可以保持新电池80%的充放电能力。

  市场中,一些针对首批上市的电动汽车电池的解决方案已经浮现。今年,丰田推出了一项计划,将旧的电动汽车电池与太阳能电池板搭配,为日本的7- 11便利店供电。由于重新利用这些电池可以赚到钱,找到二次利用的好处已经超过了回收成本。

  “如果你让它变得有利可图,人们就会去做。目前,还没有这样一个体系和基础设施(来回收电动汽车电池),所以目前这项业务的盈利状况还不明朗。”上述文章的作者之一,阿贡国家实验室分析师琳达·盖恩斯(Linda Gaines)表示。

  盖恩斯和其他共同作者们看到了一个正在浮现的机会,即用旧电池材料来满足对新型汽车电池的需求。锂电池制造需要用到钴——一种主要在刚果开采的矿物。但随着该地区钴的需求不断增长,这里又出现了使用童工和其他社会和环境问题。因此,伯明翰大学的研究员、上述文章的第一作者加文·哈珀(Gavin Harper)认为,在某些情况下,回收电池并将这些有价值的材料重新利用到新制造业中比电池的重复使用更有意义。“将钴从电池中提取出来,并在早期将其制成新电池不是更好吗?”他说道。

  首先,现在正在使用的电池在设计时并没有考虑到是否便于拆卸,也并不是用一种固定标准制造,因此很难实现自动拆卸。目前,很多工作需要有足够技能的人手工来完成,以避免在这个过程中伤害到自己。毕竟,这些东西可能会爆炸,也可能会产生有毒气体。电池中使用的密封剂和粘合剂的类型又非常强,这使拆卸工人的工作更加困难。

  这篇论文指出,机器人拆卸可以解决人类面临的安全风险,而且可以让拆卸过程足够快,以应对未来电池的大量供应。但是,只有提升未来机器人技能充分发挥它们的潜力。对于那些寻求更便宜原材料的制造商来说,这些设计上的改变也可能是一场胜利。更便捷的拆卸也有助于从电池中提取出更纯净,更有价值的材料,然后出售或用于新电池的制造。

  “‘为循环利用而设计’的想法是电池制造商应该牢记的。”盖恩斯说,“这种思维需要进入产品制造领域。”

  这篇文章的作者们计划开始对他们提出的解决方案进行试验,但机器人拆解电池的装配线仍需要数年时间,目前还没有确切的时间节点。

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