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亚马逊和松下以及回收创业公司为电池海啸做准备

导读 每一部智能手机和平板电脑里都有一块厚厚的砖头,上面有一段黑暗而复杂的历史:电池。在渡轮上来回充电锂可能始于南美洲的盐滩。在世界上

每一部智能手机和平板电脑里都有一块厚厚的砖头,上面有一段黑暗而复杂的历史:电池。在渡轮上来回充电锂可能始于南美洲的盐滩。在世界上一些最干旱的地区,几个月的蒸发已经消耗了数百万吨的水。钴可以缓冲材料,防止日常充电损坏,可能来自刚果民主共和国,据称那里的儿童被肢解、杀害,并被从地里挖出来。来自十几个国家的成千上万的人可能需要收集各种各样的原子,并将其制成工作电池。然后,经过几年的使用,用过的设备通常会被填埋和焚烧。

锂离子电池已经准备好从手持设备跳入汽车、卡车和家庭,企业家和学者们正在竞相寻找一种方法来重复利用来之不易的材料。投资者押注数百万美元,认为内华达州的一家红木材料公司可以从电子垃圾中提取金属。竞争对手李循环旨在解决运输电池的物流问题。其他公司正在开发这项技术,在不完全分解电池的情况下使失效的电池恢复活力。通过全方位解决问题,团队朝着一个目标努力:将耗尽的电池转化为有价值的资源。

Li-Cycle联合创始人兼执行董事长蒂姆约翰斯顿(Tim Johnston)表示:“我们把所有这些钱都花在了制造电池、制造化学品上,然后在周期结束时将其烧掉。”“这不对。”

业内人士对即将到来的电池海啸既兴奋又不安。Li-Cycle联合创始人兼总裁Ajay Kochhar表示,如今全球各地的人们已经放弃了超过50万吨的锂电池,其中大部分是小型电子产品。然而,随着世界向电力经济转型,预计到2030年,人们对锂离子砖的需求将增加10倍。大多数爆炸将由电动汽车驱动,电动汽车装有重量超过1000磅的电池。“我们处于冰山一角,”科赫哈说。

Kochhar和其他人认为这是一个机会,可以用一个更“循环”的系统来取代今天脆弱和有问题的供应链,该系统可以使用上一代的材料来制造下一代电池。他们回收不仅仅是为了回收。Statista估计,到2030年,仅锂离子电池的回收市场每年就将价值180亿美元,高于2019年的15亿美元。

特斯拉联合创始人的回收创业。

引领美国市场的一家新兴公司是Redwood Materials,这是特斯拉联合创始人JB Straubel的最新合资企业。在担任特斯拉首席技术官的16年里,斯特劳贝尔意识到没有计划在汽车使用寿命结束时处置它。与电话不同,半吨的汽车电池不能只放在垃圾抽屉的后面。目前,大多数电动汽车都处于全盛时期(斯特劳贝尔驾驶的是他认为是2000年代末最古老的特斯拉-Roadster原型车),但海啸将在未来五年早期电动汽车开始大规模退役时开始。

目前,公司致力于借助摩羯座投资集团和突破能源风险投资公司(包括亚马逊创始人杰夫贝索斯和微软联合创始人比尔盖茨)的环境投资基金,提升卡森市工厂的产能。

辐条模式

Johnston和Kochhar以类似的方式成立了Li-Cycle,并在与专门从事电池化学品的全球工程公司Hatch合作后,于2016年推出了Li-Cycle。他们围绕着“聚线说话”的模式建立自己的事业。

因为电池有火灾危险,所以安全运输可能很贵。为了保持距离,Li-Cycle打算在当地的“辐条”设施中收集电池,该设施将砖块分成三部分:塑料外壳、混合金属(如箔片)和位于电池中心的活性材料(如钴和镍)——一种被称为“黑球”的暗尘。

Li-Cycle可以直接出售这些材料,也可以将黑色块状物运输到中央“枢纽”工厂,然后在室温下将其浸入液体中。约翰斯顿说,提取这些金属的效率为90%至95%,甚至包括锂,这在许多工艺中都很难实现。有效捕捉。

目前,该公司有两根辐条,一根位于加拿大安大略省,另一根位于纽约罗切斯特市,每年可分解总计1万吨锂离子电池。李自行车最近宣布计划在罗切斯特建立第一个枢纽。从2022年底开始,该枢纽每年可将2.5万吨黑块(来自6.5万吨电池)分离成锂、钴、镍等元素。和红杉材料公司一样,公司也希望尽快扩大规模,目前已募集资金约5000万美元。

“这是一个很大的空间,我们需要一个回收团队,”科赫哈说。

活化分子

但展望未来,研究人员指出,移除电池原子部分的长期利润可能会非常微薄。电池的化学结构每年都在变化。例如,松下在2012年至2018年间将特斯拉电池中的钴含量降低了60%。这些变化可能需要不断调整回收过程,同时也减少其利润(钴。

是最昂贵,最有价值的电池元件)。

一种更有效的途径可能是将电池回收到更高的水平,从而挽救它们更大的分子结构而不是原子。史蒂夫·斯洛普(Steve Sloop)是电池研究公司OnTo Technology的化学家和创始人,他将电池比作公寓楼。为什么不翻新木材和砖块,不装修呢?他说:“在制造[电池]上投入了大量精力。”“我们正在努力节省投资。”

对于锂离子电池,这意味着要更换锂,锂在每次充电和放电过程中都会一点点卡在电池的分子支架上。当电池中的自由流动的锂耗尽时,它会耗尽。九月,斯洛普(Sloop)发表了一个案例研究,描述了他的实验室如何自动拆卸和切碎召回的苹果电池,将其活性物质浸泡在富含锂的浴液中以使其恢复原始状态。最终产品标志着第一个从工业来源重新组装的完整燃料电池。

OnTo Technology只是追求这种“直接回收”策略的一个组织。能源部资助了一个名为ReCell Center的研究联盟,该联盟支持类似的项目。据阿贡国家实验室的运输系统分析师Linda Gaines称,该中心目前正在组织几种不同类型的“再锂化”之间的非正式竞赛,以查看效果最佳。

她说:“重新锂化已经走了很长一段路。”“确实是在我们可以考虑扩大规模的阶段。”

扩大规模将是所有这些举措所面临的主要挑战。在实验室中,将电池还原成原子或替换锂相对容易。但是,如何收集,运输,分类,分解,加工和重新分配即将到来的数百万吨的材料绝非易事。

伯明翰大学的材料科学家加文·哈珀(Gavin Harper)说:“这是一种即将上市的新技术。”他参与了英国电池回收项目ReLib。“我们没有看到它会带来的问题,挑战和机遇。”

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