锂离子电池回收已在北美和欧洲起步

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


Photo-illustration: Edmon de Haro


年晚些时候,加拿大Li Cycle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。Li Cycle的联合创始人兼首席执行官Ajay Kochhar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(Circular Energy Storage)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Li Cycle,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alum J.B.Straubel公司的Redwood Materials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(ReCell Center)主任Jeff Spangenberger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。”


Photo: Li-Cycle
Workers sort lithium-ion batteries at Li-Cycle's recycling facility near Toronto.


Li Cycle将采用“spoke and hub”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Li Cycle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Circular Energy Storage的主管Eric Melin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80 metric kilotons锂离子电池可回收,而欧洲将有132 metric kilotons。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。”


Photo: ReCell
Materials that can be recovered from a lithium-ion battery include various metals and plastics.


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。”



14 Li-ion Battery-Recycling Projects to Watch

American Battery Technology: As part of this company’s focus on mining, extracting, and recycling lithium and other battery materials, it plans to open a battery-metals recycling plant in Incline Village, Nev., with an eventual capacity of 20,000 metric tons of scrap materials and end-of-life batteries per year.

Battery Resourcers: This Worcester, Mass., startup, a spin-off of Worcester Polytechnic Institute, is focused on making new cathode powders for lithium-ion batteries from postindustrial scrap.

Brunp Recycling Technology Co.: A subsidiary of the leading Li-ion battery maker CATL, Brunp is the largest recycler of those batteries in Asia (and therefore the world). Its new plant in China’s Hunan province reportedly can recycle 100,000 metric tons of lithium-ion battery scrap per year.

Ganfeng Lithium: The Chinese Li-ion battery maker plans to build a battery-recycling plant in Mexico, to sell minerals to electric-vehicle makers and suppliers, including Tesla and South Korea’s LG Chem.

Green Li-ion: The Singapore startup will open its second recycling plant in early 2021, which focuses on recycling Li-ion battery cathodes that are “99.9 percent pure.”

Li-Cycle: Later this year, the Canadian firm will begin constructing a US $175 million recycling plant in Rochester, N.Y. When finished it will be North America’s largest Li-ion–battery resource-recovery facility.

Northvolt: This Swedish battery startup, founded by former Tesla executives in 2016, already has an experimental recycling plant up and running and, with aluminum company Hydro, plans to open an 8,000-metric-ton-per-year recycling plant in Norway this year.

Primobius: This joint venture of Australia’s Neometals and Germany’s SMS Group will demonstrate Neometal’s proprietary recycling method with plans to scale up commercially in Europe.

ReCell Center: Funded through a 3-year, $15 million grant from the U.S. Department of Energy’s Vehicle Technologies Office, this research center is focused on longer-term methods such as direct cathode recycling.

Redwood Materials: Cofounded in 2017 by former Tesla CTO J.B. Straubel, the Carson, Nev., startup has positioned itself as a raw-materials supplier and will recycle electronic waste generally. It’s among five initial recipients from Amazon’s $2 billion Climate Pledge Fund.

ReLIB: Comparable to the U.S. ReCell Center, this R&D collaboration based at the Faraday Institution in Birmingham, England, is focused on improving the efficiency of EV battery recycling in the United Kingdom.

SMCC Recycling: A joint venture of South Korea’s SungEel HiTech Co., a battery recycler, and Metallica Commodities Corp., the company plans to open an “environmentally friendly” 5,000-metric-ton Li-ion recycling plant in Endicott, N.Y.

Tesla: For the past couple of years, Elon Musk has hinted that the EV maker will recycle its own batteries. Now it has reportedly begun doing so in China, where phase 2 of its Shanghai Gigafactory is wrapping up.

Umicore: A leading materials recycler with 11,000 employees worldwide, Umicore has since 2017 focused on “clean mobility,” including the recycling of all components of electric vehicles. Its Hoboken, Belgium, plant can handle 7,000 metric tons of Li-ion batteries a year.



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