锂离子电池回收已在北美和欧洲起步

发布时间：2021-01-26 18:58:23来源：IEEE电气电子工程师

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受环境和供应链问题的刺激，LiCycle、Northvolt和GanfengLithium等公司都在建设回收工厂。

Photo-illustration:EdmondeHaro

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年晚些时候，加拿大LiCycle公司将在纽约州罗切斯特（Rochester，N.Y.）投资1.75亿美元兴建一座工厂，其原址是伊士曼-柯达（Eastman-Kodak）综合大楼。建成后，它将成为北美最大的锂离子电池回收厂。

该工厂的最终产能为25公吨的原料，通过公司的零废水、零排放工艺，回收95%或更多的钴、镍、锂和其他有价值的元素。LiCycle的联合创始人兼首席执行官AjayKochhar说：“我们将是国内最大的镍和锂来源之一，也是美国唯一的钴来源。”

该公司成立于2016年底，作为一个蓬勃发展的行业的一部分，致力于防止数万吨锂离子电池进入垃圾填埋场。2019年全球可回收的18万公吨锂离子电池中，只有略多于一半的锂离子电池被回收。随着锂离子电池产量的飙升，人们对回收利用的兴趣也随之高涨。

总部位于伦敦的循环能源储存公司（CircularEnergyStorage）是一家跟踪锂离子电池回收市场的咨询公司。该公司表示，全球约有100家公司回收锂离子电池，或计划很快进行回收。该行业主要集中在中国和韩国，那里也生产了绝大多数电池，但在北美和欧洲也有几十家回收初创企业。除了LiCycle，这一名单还包括总部位于斯德哥尔摩的Northvolt公司，该公司正与挪威的Hydro公司联合建设一个电动汽车电池回收厂，以及特斯拉alumJ.B.Straubel公司的RedwoodMaterials公司，后者的电子废物回收范围更广。

这些初创公司的目标是自动化、精简和清理劳动密集型、低效和肮脏的流程。传统上，电池回收要么燃烧它们以回收一些金属，要么将电池研磨并用溶剂处理产生的“黑色物质”。

美国能源部支持的电池回收研究合作机构雷塞尔中心（ReCellCenter）主任JeffSpangenberger表示，电池回收不仅需要更清洁，还需要可靠的盈利。Spangenberger说：“回收电池比开采新材料并扔掉电池要好。但是回收公司很难盈利。我们需要使其具有成本效益，以便人们有动力把电池带回来。”

LiCycle将采用“spokeandhub”模式，spoke处理旧电池和废电池的初步处理，黑色物质送入位于中心的hub，最终加工成电池级材料。该公司的第一个spoke位于LiCycle总部所在地多伦多附近；第二个刚刚在罗切斯特开业，未来的枢纽计划在2022年开业。

Kochhar说，循环工程师反复改进了传统的湿法冶金回收。例如，他们没有将电动汽车电池组拆成电池并放电，而是将电池组分成更大的模块，在不放电的情况下进行处理。

当谈到电池化学时，锂的循环是不可知的。主流的镍锰钴氧化物电池和磷酸铁锂电池一样容易回收。“这个行业没有统一性，”Kochhar指出。“我们不知道电池的确切化学成分，也不需要知道。”

到底需要回收多少电池？在演讲中，Kochhar提到了废旧锂离子电池的“即将到来的海啸”。随着全球电动汽车销量预计将从2020年的170万辆攀升至2030年的2600万辆，不难想象，我们很快就会被废旧电池淹没。

但是CircularEnergyStorage的主管EricMelin说，锂离子电池的寿命很长。电动汽车电池也可以重新用作固定存储。这些（用过的）产品仍然有很大的价值。

Melin估计，到2030年，美国将有大约80metrickilotons锂离子电池可回收，而欧洲将有132metrickilotons。他指出：“每家（回收）公司都在建立一个产能达数千吨的工厂，但回收的材料不可能比现有的多。”

ReCell的Spangenberger也认为，提高电池回收能力的需求暂时不会紧迫。这就是为什么他的研究小组专注于长期项目，包括直接阴极回收。传统的回收利用方法将阴极分解成金属盐，而将盐重新转化成阴极的成本很高。ReCell计划今年展示一种成本效益高的回收阴极粉末的方法，但这些方法还需要五年才能大规模应用。

即使电池海啸还没有到来，Kochhar说，消费电子和电动汽车制造商对Li-Cycle的服务感兴趣。Kochhar说：“通常，他们会推动供应商与我们合作，这对我们来说非常好，也非常有趣。”

Spangenberger说：“参与回收利用的研究人员对他们所做的事情非常热衷，这是一个巨大的技术挑战，他们想弄清楚，因为这是正确的做法。但同时，也有赚钱的机会，这就是吸引力所在。”

14Li-ionBattery-RecyclingProjectstoWatch

AmericanBatteryTechnology:Aspartofthiscompany’sfocusonmining,extracting,andrecyclinglithiumandotherbatterymaterials,itplanstoopenabattery-metalsrecyclingplantinInclineVillage,Nev.,withaneventualcapacityof20,000metrictonsofscrapmaterialsandend-of-lifebatteriesperyear.

BatteryResourcers:ThisWorcester,Mass.,startup,aspin-offofWorcesterPolytechnicInstitute,isfocusedonmakingnewcathodepowdersforlithium-ionbatteriesfrompostindustrialscrap.

BrunpRecyclingTechnologyCo.:AsubsidiaryoftheleadingLi-ionbatterymakerCATL,BrunpisthelargestrecyclerofthosebatteriesinAsia(andthereforetheworld).ItsnewplantinChina’sHunanprovincereportedlycanrecycle100,000metrictonsoflithium-ionbatteryscrapperyear.

GanfengLithium:TheChineseLi-ionbatterymakerplanstobuildabattery-recyclingplantinMexico,tosellmineralstoelectric-vehiclemakersandsuppliers,includingTeslaandSouthKorea’sLGChem.

GreenLi-ion:TheSingaporestartupwillopenitssecondrecyclingplantinearly2021,whichfocusesonrecyclingLi-ionbatterycathodesthatare“99.9percentpure.”

Li-Cycle:Laterthisyear,theCanadianfirmwillbeginconstructingaUS$175millionrecyclingplantinRochester,N.Y.WhenfinisheditwillbeNorthAmerica’slargestLi-ion–batteryresource-recoveryfacility.

Northvolt:ThisSwedishbatterystartup,foundedbyformerTeslaexecutivesin2016,alreadyhasanexperimentalrecyclingplantupandrunningand,withaluminumcompanyHydro,planstoopenan8,000-metric-ton-per-yearrecyclingplantinNorwaythisyear.

Primobius:ThisjointventureofAustralia’sNeometalsandGermany’sSMSGroupwilldemonstrateNeometal’sproprietaryrecyclingmethodwithplanstoscaleupcommerciallyinEurope.

ReCellCenter:Fundedthrougha3-year,$15milliongrantfromtheU.S.DepartmentofEnergy’sVehicleTechnologiesOffice,thisresearchcenterisfocusedonlonger-termmethodssuchasdirectcathoderecycling.

RedwoodMaterials:Cofoundedin2017byformerTeslaCTOJ.B.Straubel,theCarson,Nev.,startuphaspositioneditselfasaraw-materialssupplierandwillrecycleelectronicwastegenerally.It’samongfiveinitialrecipientsfromAmazon’s$2billionClimatePledgeFund.

ReLIB:ComparabletotheU.S.ReCellCenter,thisR&DcollaborationbasedattheFaradayInstitutioninBirmingham,England,isfocusedonimprovingtheefficiencyofEVbatteryrecyclingintheUnitedKingdom.

SMCCRecycling:AjointventureofSouthKorea’sSungEelHiTechCo.,abatteryrecycler,andMetallicaCommoditiesCorp.,thecompanyplanstoopenan“environmentallyfriendly”5,000-metric-tonLi-ionrecyclingplantinEndicott,N.Y.

Tesla:Forthepastcoupleofyears,ElonMuskhashintedthattheEVmakerwillrecycleitsownbatteries.NowithasreportedlybegundoingsoinChina,wherephase2ofitsShanghaiGigafactoryiswrappingup.

Umicore:Aleadingmaterialsrecyclerwith11,000employeesworldwide,Umicorehassince2017focusedon“cleanmobility,”includingtherecyclingofallcomponentsofelectricvehicles.ItsHoboken,Belgium,plantcanhandle7,000metrictonsofLi-ionbatteriesayear.

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