中国努力让电动汽车更加环保

据俄罗斯卫星通讯社sputniknews报道,中国电池制造商当代安培科技有限公司 (CATL) 计划建造一座电池回收厂,为此将投资近50亿美元。全球最大电动汽车电池制造商宁德时代正计划与湖北宜华化工股份有限公司合资。如果合资成功,中国将能把全球环保标准提升到一个全新水平。

电动汽车,至少乍一看,似乎比配备传统内燃机的同类汽车更加环保。这些车辆不会直接将二氧化碳排放到大气中。而机动车在污染环境中占很大比例。研究表明,在中国汽车占所有氮氧化物排放量的12%至36%、所有VOC排放量的37%-43%、所有PM2.5排放量的16.8%。在其他国家这些比例当然可能不同。但总体上讲,汽车无疑是最大的空气污染源之一。
正是因为这个缘故,许多国家都在努力向电动交通过渡。欧盟预计到 2030 年将有 3000 万辆电动汽车出现在欧洲道路上。当然这个份额并不很大,考虑到共约有 2.9 亿辆汽车在欧洲注册。但是它们的百分比会很快发生变化。欧盟已经通过了一项到 2050 年减少排放和实现碳中和的计划。到2035年计划完全停止生产内燃机新车。可见随着传统车辆的老化和淘汰,基于新能源的电动汽车等车辆将进入更广泛的流通领域。
与此同时,就目前的技术发展水平而言,电动汽车还存在一些明显的不足。中等价位的汽车续航里程较短——150-250 公里。高档汽车在一定程度上解决了这个问题:超级电池一次充电可让车主行驶 500 多公里——与充满燃料的车辆相同。但是电池充电时间比给传统汽车加油要长得多。此外,在恶劣气候条件下,例如在寒冷的天气中,性能会降低。因此电动汽车还不能成为通用汽车,尽管对于排放问题最为严重的城市环境而言,它已经是减少环境污染的一个很好的解决方案。

但这里存在一个重要的细微差别。如果发电依赖于不可持续的能源,例如煤炭,则电动汽车的效果会显着降低。事实上它们的工作需要燃烧煤,因此就会有二氧化碳排放到大气中。可见,特斯拉司机启动冒烟的燃气发电机为汽车充电的笑话也就离现实不远了。

电动汽车对环境的另一个威胁是电池。其他类型的电池,例如铅酸电池,人们已经学会如何回收和再利用,而电动汽车中使用的锂电池的回收则没那么简单。首先,锂的提取在技术上是极其困难的,并且对环境非常有害。其次,完全处理此类电池也很危险,因为它们含有毒成分。因此锂的回收再利用可以很好地解决这个问题。上海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所副教授胡鸣若在接受卫星通讯社书面采访时指出,实际上中国电池制造商宁德时代也恰好准备从事这方面的生产。

胡明若专家说:“我认为主要还是与资源和环保问题有关。据《Nature》研究文章显示,在智利开采锂矿若使用卤水提锂工艺,每吨锂都需要1900吨的地下水去支撑开采,这将导致整个地下水水位的下降,造成严重污染。相比之下,若是采用循环方式,即通过旧电池采集,则一吨锂只需要28吨旧电池(相当于256辆电动汽车)即可。这说明从旧电池里面回收锂资源比直接从矿井开采要环保得多。宁德时代作为中国生产锂电池最大的一家公司,若一直保持较大产量,那么后续一些环保问题将是它不得不考虑的。另外,宁德时代直接对动力电池回收,这可能也说明了另一个问题:电池的梯级利用还没有做好。按照理想的目标应该是退役的动力电池用于储能,但是由于退役动力电池的性能差异、检验检测等技术问题,直接用于储能可能并不能满足经济性和安全性,这也让宁德直接面对了电池的回收问题。”
汽车电池回收技术在世界范围内尚未普及,尽管一些汽车制造商正试图以某种方式解决这个问题。例如,日产在制造过程中使用来自其 Leaf 汽车的旧电池——电池安装在工厂卡车上。大众汽车也是这样做的,它也在德国开设了一家加工厂。但专家们一致认为,电动汽车的电池回收份额不超过其总数的5%。
问题是锂电池由数百个单独的锂离子电池以及许多其他成分组成。如果我们采用机械加工,那么产品就会变成由锂、锰、钴和镍组成的所谓的 “黑色物质”。这样的物质很难用于再生产——成分的分离是一项极其昂贵且复杂的技术过程。第二种方法是在可回收电池的拆卸过程中手动分离成分。一方面,在这个过程中,不同的成分很容易相互分离。但是,另一方面,锂电池在受到外部影响时很容易着火或爆炸。此外,它们还含有毒成分。因此,这样的生产过程对员工来说是危险的,往往对环境也有危害。
目前还没有统一的电池回收标准。因此,如果成功,宁德时代就可以制定自己的标准,用于指导全球其他市场参与者。胡明若专家指出,中国仍然是最大的电动汽车市场,解决电池回收问题对中国来说很重要。

胡明若专家接着说:“当前锂电池从开始生产到最后报废回收的整个环节都还不太成熟,全球各个国家基本上也都处于正在向上研发的阶段。实际上关于这方面可查阅的资料并不多,我们可以看到,日本方面暂时没有公司有比较成熟的方案,美国能源部也是于2019年才刚成立了电池回收实验室(recell center)。这说明世界范围内关于锂电池的回收总体技术仍然不成熟。只是与其他国家相比,中国是世界最大的电动汽车市场,过高的电池使用量让中国更加需要去解决回收问题。毕竟未来若是使用量持续扩大,还会涉及能源危机问题。”
世界上没有多少电池制造商。去年中国宁德时代以26.1%的市场份额位居世界第一。韩国的 LG 化学紧随其后,市场份额几乎相同。紧随其后的是松下、三星、比亚迪。据彭博新能源财经统计,2019年中国占全球电动汽车锂电池产能的73%。

在技​​术方面宁德时代已经遥遥领先。 2020年该公司就已经研发出寿命周期为200万公里的电池——是正常电池寿命的十倍。特斯拉、大众等多家车企已经与宁德时代签署了相关产品供应协议。因此,可以说,中国厂商研发的锂电池回收技术很有可能未来会应用到大部分电动汽车上。