鉅大LARGE | 點擊量：692次 | 2022年06月11日
電動汽車和固定儲能用鋰電池的循環經濟：驅動因素、障礙、促成因素和政策考慮
美國國家能源部可再生能源實驗室(NREL)的行業專家聯合于2021年二月公布了一份調查報告，并于2021年三月修訂。這份報告分析了美國電動汽車和電池儲能系統中使用的鋰電池循環經濟的驅動因素、障礙和推動因素，還分析了美國適用于鋰電池再利用、回收和處置的聯邦、州和地方法律要求，以及和違規相關的法律責任。最后，這份報告概述了美國明確解決大型鋰電池的再利用/回收和處置的政策和舉措。
這份調查報告表明，大型鋰電池儲能系統是美國和全球范圍內零碳能源轉型的重要組成部分。而專注于減少碳排放和提高電網彈性的國家政策和國際政策將繼續推動對電動汽車和儲能系統采用的鋰電池的需求。僅在美國，部署的電池儲能系統（用于支持可再生能源發電設施）的裝機容量預計將從2013年的523MW上升到2025年的7.3GW，預計到2035年美國將擁有4600萬輛電動汽車(EV)。
由于電動汽車和固定式儲能系統市場的快速上升和對電池的持續需求，導致了人們有關全球環境和電池供應鏈的擔憂。鋰電池中使用的關鍵材料（例如鈷、鋰、鎳、石墨、錳）儲量是有限的，并且僅在全球少數國家和地區開采。此外，這些電池原材料通常在環境和人類健康法規不太嚴格的國家和地區開采。到2050年，石墨、鋰和鈷的需求預計將新增近500%，假如鋰電池的市場需求趨勢持續下去，專家預計鎳將在5～6年內出現供應短缺情況。
此外，隨著電池儲能系統裝機容量的新增，廢舊鋰電池的數量也會新增。根據鋰電池具有10年工作壽命的假設，到2040年，美國僅用于電動汽車應用的鋰電池數量可能達到每年200萬塊。而由于發生早期故障（例如汽車碰撞和電池更換）以及電池儲能系統部署量超出早期預期而導致的退役，退役或報廢的鋰電池數將會新增得更多。
隨著美國第一代電動汽車電池逐漸報廢，全球對鋰電池關鍵材料的需求新增，美國行業利益相關者、監管機構和政策制定者開始考慮推動和實現環境可持續鋰電池管理決策的解決方法和行為，并確定鋰電池循環經濟的障礙。鋰電池的循環經濟原則試圖從"獲取-制造-消費-處置"的線性經濟系統轉變為允許產品和材料的長壽命、高性能以及再利用/回收的循環系統。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這份調查報告還有以下一些發現：
鋰電池循環經濟的驅動因素
新的市場機會、創造就業機會、供應鏈穩定性，以及減少對環境的負面影響是推動美國聯邦、州和地方對鋰電池的再利用和回收進行投資的驅動因素。鋰電池的回收市場將包括電動汽車和電池儲能系統應用以及要較少充放電循環的應用（例如無人機和叉車）。美國現有的有關電池業務（例如汽車拆解商、制造商、維修店、機械師、第三方回收公司和生命周期管理公司）可以擴展到包括鋰電池維修、回收、處理和運輸服務。
還可能會出現新的公司來供應再利用和回收的產品和服務，其中包括（1）電池的收集、運輸、拆卸；（2）用于識別電池化學成分的診斷和篩選測試；（3）維修、翻新、重新組裝、安裝、回收、逆向物流和轉售。此外，從鋰電池中回收關鍵材料（例如鋰、鈷、鎳、錳和石墨）可以減少美國對國外市場和進口的依賴，并促進國內生產和制造行業的發展。鋰電池的二次使用可以減少可重復使用產品的處置，而基于回收的鋰電池資源可以從垃圾填埋場轉向采用具有價值的材料。此外，通過二次利用延長鋰電池的使用壽命，可以減少能源輸出以及生產新的鋰電池所需的原始材料的獲取、運輸和精煉成本，從而降低其在生命周期中的環境影響。
成本節約、利潤新增、競爭力增強是新增對電池產品和工藝創新以及鋰電池再利用和回收的私有投資的驅動力。電池制造商和儲能系統所有者可以出售使用過的鋰電池以出現收入或捐贈鋰電池用于慈善用途并獲得稅收抵免。電池制造商可以通過重復使用從客戶保修退貨、電池廢料和其他退役鋰電池中回收的材料來降低制造成本。電池儲能系統所有者和第三方回收商也可以通過將回收材料出售到商品市場來出現收入。此外，從事再利用和回收等環境可持續商業實踐的公司可能會反過來提高消費者對電池回收市場的信心及其在市場上的整體競爭力。
鋰電池循環經濟面對的障礙
美國的鋰電池的再利用和回收市場剛剛起步，并且支持鋰電池再利用和回收的服務和基礎設施十分有限。此外，目前可用于鋰電池再利用和回收利用的基礎設施、流程和技術并沒有針對有效且經濟高效的材料修復或回收進行優化。因此，和更便宜、更容易獲得的電池處置方法相比，美國的再利用和回收方法不太容易實行并且成本更高。
此外，美國私人投資新的和擴展的鋰電池的循環經濟市場機會的動機或激勵也很有限。有關再利用和回收的鋰電池的價值和市場，可供投資決策參考的公開信息和數據有限。美國州和地方電網互連、消防、建筑和電氣法規對鋰電池的適用性通常不明確，因此難以確定可行的二次使用。還有，證明再利用和翻新鋰電池的質量、性能、安全性和技術可行性的公開信息和項目也很有限，這也可能影響消費者對鋰電池在電動汽車和電池儲能系統中再利用的信任和信心。此外，美國聯邦和各州固體廢物以及聯邦運輸法規則并沒有為鋰電池回收供應激勵，尤其是當處置的經濟性和可及性更加有利的時候。
鋰電池循環經濟的推動者
美國要制定激勵政策來推出鋰電池的循環經濟發展。美國政府資助的研究和開發(R&D)和分析可以通過供應有助于緩解市場不確定性的問題的答案，從而使私人投資能夠在新的和擴大的鋰電池市場機會的早期階段為鋰電池的再利用和回收。例如，車輛診斷和退化數據，以及在現場監測電池的改進方法可以幫助預期壽命預測，可用于為供應預測供應信息并幫助確定可行的二次使用的應用。這些政策還可以強制或激勵鋰電池的再利用和回收，這有關鋰電池的可持續材料管理實踐是必需的，直到市場成熟并且再利用和回收的經濟性比處置更具競爭力。例如，政府補貼、資助和獎勵可用于降低財務風險，并使私營公司的早期投資更加可行。制定的政策還可以強制重復使用或回收或禁止處置，還可以通過減少和處置相比的監管負擔和法律責任來激勵重復使用和回收。（注：本報告中廣泛使用"政策"，不僅包括美國聯邦、各州和地方法規要求，還包括政府舉措和目標）。
美國聯邦、州和地方法律要求
在這一報告中，還分析了適用于鋰電池再利用、回收和處置的聯邦、州和地方法律要求，以及和違規相關的法律責任。對美國州和地方互連、消防、建筑和電氣法規的分析表明，這些法規通常很復雜，而且由于司法管轄區不同而有所不同，通常并沒有明確針對電池儲能系統。事實表明，這些法規如何應用于電池儲能系統的可變性和模糊性造成了不確定性，可能會影響鋰電池在并網和離網應用中的重用。這份報告還根據1976年公布的資源保護和回收法案(RCRA)分析了美國聯邦固體廢物要求，這些要求可能適用于在回收或處置之前積累或儲存的大型鋰電池以及正在回收或處置的鋰電池。報告中發現，大型鋰電池通常被視為美國資源保護和回收法案(RCRA)危險固體廢物或通用危險廢物，要遵守嚴格的生成、處理、儲存、處理、回收和處置要求，這些要求會對不合規行為進行民事和刑事處罰。此外，用于資源回收的鋰電池通常以和處置鋰電池相同的方式進行監管，這不會為回收鋰電池供應監管激勵。此外，證據表明，有關鋰電池某些再利用和回收過程（例如，陰極再鋰化）是否會觸發資源保護和回收法案(RCRA)的監管，還存在混淆和管轄權差異。
鋰電池材料管理政策
這份報告概述了美國明確解決大型鋰電池的再利用/回收和處置的政策和舉措。并發現沒有美國聯邦政策解決電動汽車和電池儲能系統采用的鋰電池的重用或報廢管理選項。報告發現，北卡羅來納州和加利福尼亞州是美國公布了一些積極政策的州，其政策直接解決了電池儲能系統中使用的鋰電池的重用或報廢管理問題。例如，北卡羅來納州的法律要求州機構研究并推薦有關儲能系統電池的再利用、回收和處置的政策。同樣，加利福尼亞州的法律要求加利福尼亞州環境保護局進行研究，并提出政策建議，以實現100%再利用和回收電動汽車鋰電池的目標。夏威夷州也提出了一項法案，假如該法案獲得通過，將要進行全面的研究，以確定處理和回收清潔能源材料（包括電池）的最佳實踐。除了公布法規之外，加利福尼亞州還制定了一項由州主導的計劃，以研究電動汽車和電池儲能系統的鋰電池退役和報廢管理選項。這些最近的政策可能預示著一種日益上升的趨勢，即優先考慮用于電動汽車和固定電池儲能應用的鋰電池提前退役和報廢電池的可持續材料管理實踐。
這份報告的結果還基于法律和文獻研究。此外，包含了美國國家能源部可再生能源實驗室(NREL)的行業專家和各種電動汽車和固定電池儲能系統專家（包括學術和研究組織、行業協會、鋰電池制造商、鋰電池再利用/維修/回收公司、顧問以及美國聯邦和州監管機構以及政策制定者通過電話會議和電子郵件進行的交流。每次提出的問題都是專門針對行業利益相關者的專業領域量身定制的。雖然這份報告針對的是固定式儲能系統和電動汽車采用的鋰電池，但有關鋰電池再利用和報廢材料管理的大部分信息和相關相關經驗都源自美國對廢舊電動汽車鋰電池的加強管理。此外，本報告僅限于美國鋰電池儲能系統的監管、政策和市場分析。
該報告旨在為決策者供應信息，包括參和政策設計的決策者；該報告并不認可任何特定的政策機制，也沒有評估所有監管要求和政策可能對美國電池儲能系統市場或相關市場出現的影響。
作者：TaylorL.Curtis,LigiaSmith,HeatherBuchanan,andGarvinHeath
（未經授權，嚴禁轉載）
上一篇：鋰電池公司上半年業績亮眼
