路的尽头? 或不…

路的尽头? 或不…

十月8,2019
劳埃德·富勒

随着越来越多的锂离子电池开始涌入市场-以及即将到来的电动汽车海啸-迫在眉睫的是,需要创新来应对数百万寿命终了的电池,直到它们最终退休。 次生应用可以在多大程度上防止其关键原料浪费?

有一种流派认为,至少在整个生命周期内,电动汽车不能合法地视为绿色。 在电池本身中开采原材料对环境的影响将受到持续的审查,而在使用寿命终止之初,低排放电动汽车的好处可能会被其在使用过程中产生的废物所抵消。电池不再适合其原始用途。

回收还是不回收……?
当然,回收利用仍然是一种选择,尽管充满了挑战,但除了中国和韩国之外,很少有规模经济有意义且电动汽车生产水平很高的国家似乎已经掌握了如何以有利可图的方式回收固有有价值的关键原材料的方法。 。 因此,随着电池制造商和汽车制造商都希望采用更多的循环做法,越来越多的研究和应用了第二生命应用。

随着电池制造商和汽车制造商都希望采用更多循环实践,越来越多的研究和应用了第二人生应用

令某些人感到惊讶的是,被认为已超出其车载牵引力的EV电池仍保留其原始充电容量的70-80%,因此,Circular Energy Storage的创始人Hans Eric Melin认为“锂离子电池实际上从未消亡”。 尽管并不是所有的汽车和电池制造商都接受了电动汽车的第二寿命概念,但其中许多都是–并且这些趋势多年来一直引领着电动化的发展。

死前的生活
第二生命的主要应用自然是在能量存储中,从小型住宅系统到较大的集装箱化网格规模解决方案,但是对于这些价格低廉的锂离子电池,还是有一些新颖的模型可以为汽车制造商带来额外的收入流,降低日常运营成本,增强整体可持续发展议程,并最终使价值较高且越来越稀缺的金属和矿物质循环使用更长的时间,在某些情况下还要持续七到十年。 现实情况是,随着部分使用过的电池的隐喻性存储量的增长-原谅双关语,爆炸式增长-因此,将期望制造商拥有在环境和经济上均可持续的解决方案。

现实情况是,随着部分使用过的电池的隐喻储备的增长(原谅,双关语将爆炸),因此,制造商将有望获得在环境和经济上可持续的解决方案

韩国汽车制造商现代汽车(Hyundai)就是这样的汽车制造商,它在2018年与芬兰能源技术公司瓦锡兰(Wärtsilä)签署战略合作伙伴关系,将其废旧电池用于固定式能源存储后,看到了其在其他应用中的报废电池的未来系统。 此类技术可能是电动汽车电池最流行,最明智的第二用途,因为它们可以鼓励人们转向可再生能源。 而且,用于发电的可再生能源越多,电动汽车就越绿色。 这都是良性供应链整体绿色化的一部分。 最近,现代与太阳能公司OCI签署了谅解备忘录,以将其解决方案与OCI在韩国和美国德克萨斯州的电站集成,以评估EV电池在储能领域的可行性。

韩国搬家
当然,储能系统的环境案例是显而易见的。 我们不能总是依靠充足的风和阳光,因此它们可以通过在可用时充电并在以后放电来帮助调整诸如太阳能和风力涡轮机之类的电源的间歇性。 现代汽车已经使用Ioniq Electric和Kia Soul EV电池构建了1MWh的测试阵列。 该汽车制造商预计,到2025年,将有29GWh的二手电动汽车电池可用,而目前可用于储能市场的电池为10GWh,因此潜力巨大。

在我们走向许多行业的脱碳过程中,电气化具有巨大的潜力,但是为了最大程度地发挥这种潜力,至关重要的是,我们必须关注整个产品生命周期的可持续性

工业革命
副总裁朱莉·弗伯(Julie Furber)认为:“在许多行业实现脱碳的过程中,电气化具有巨大的潜力,但为了最大程度地发挥这一潜力,至关重要的是,我们必须专注于整个产品生命周期的可持续性。”康明斯电气化。 这家工业发动机制造商最近宣布与加利福尼亚大学圣地亚哥分校建立了多年合作伙伴关系,以测试可行的商业应用和技术方法来重复使用和重新利用EV电池。

次生应用在美国尤为重要,因为电池本身使用的关键材料取决于其他国家。 此外,根据美国能源部的数据,锂离子电池的收集和回收率不到5%。 对于去年成立电动化业务的康明斯来说,此次合作将提供有关其电池模块老化行为的宝贵数据。 圣地亚哥加州大学能源研究中心储能和系统主管Mike Ferry确认:“电池模块设计是使第二生命变得更加可行的关键方面,随着我们不断开发解决方案,这种经验将是不可估量的。”

工厂适合第二人生
奥迪还一直在研究自己的概念,以利用其“ e-tron”测试车中的废电池,包括在英戈尔施塔特生产工厂内的叉车和牵引车上的应用。 “每一个锂离子电池都代表着高能耗和宝贵资源,必须以最佳方式加以利用,”奥迪负责生产和物流的董事会成员彼得·科斯勒(PeterKössler)建议。 “对我们而言,可持续的电动汽车策略还包括对能量载体的明智的二次使用概念。”这些工厂主力电池以前由铅酸电池供电,铅酸电池需要拆卸和充电几个小时,而锂从e-tron借来的离子电池可以在正常停机时间将车辆停放在直接充电的地方。 这样既节省了空间,又消除了替换铅酸等效物所需的繁重的人工工作。 如果奥迪在全球16个生产基地将其全部工厂车辆转换为锂离子电池,则将节省数百万美元。

每个锂离子电池代表着高能耗和宝贵资源,必须以最佳方式使用

来自生产,物流和开发的奥迪项目团队已经致力于废旧电池模块的第二次使用,已经进行了大约两年的时间,在成功进行了首次测试之后,现在,奥迪正在研究第一批改装工厂车辆在日常生产中的潜力。 甚至可以想象,用过的电池模块可以用在电动汽车的移动式充电容器中或固定式储能系统中。

备份解决方案
里维安(Rivian)今年还透露了自己的第二人生计划,该公司将其开发车辆的电池与波多黎各阿德纳塔斯市的霍诺德基金会(Honnold Foundation)一起用于太阳能微电网项目,该项目预计于2020年启动。从0至60推动其惊人的R1T例如,英里/小时不仅要打开房屋中的灯,还需要更多的功率。 Rivian和Honnold基金会选择Adjuntas作为该项目的所在地,部分原因是2017年飓风Maria袭击了该镇,此后社区一直在努力挣扎。 如果成功,Rivian和Honnold的微电网计划可以帮助该镇主要广场附近的许多企业。 如果电力短缺,居民也可以拥有备用电源。

日产使用其LEAF电池进行的第二次合作已经得到了充分的记录,在2019年电子垃圾世界大会暨博览会上,伊顿的Distributed Energy部门负责人Dirk Kaiser将提供最新进展的最新信息。 他说:“作为动力存储单元的电池寿命远远超过了汽车的使用寿命。” “为了将商业可行的解决方案推向市场,不仅需要日产的电池专业知识,还需要伊顿提供的电源管理,控制和集成方面的经验。”部署的第一个模块将第二代LEAF电池与伊顿的不间断电源(UPS)技术和太阳能光伏技术可创建独立的储能和控制包,使客户可以在连接至电网或独立于电网的情况下管理能源消耗和供电。

为了将商业可行的解决方案推向市场,不仅需要日产的电池专业知识,还需要伊顿提供的电源管理,控制和集成方面的经验。

日产汽车在今年早些时候宣布了进一步的创新应用,其日产能源ROAM电源组采用了OPUS智能露营概念,该概念利用第二代日产EV电池在旅途中提供了长达一周的远程动力。 日产能源董事总经理Francisco Carranza透露:“我们的客户已经有能力通过日产的住宅存储解决方案来控制他们在家中的能源使用。” “现在,我们可以赋予他们完全的独立性,以体验'离网'的冒险。 新的Nissan Energy ROAM可以为最偏远的地区提供清洁,可持续的电力,并为所有人所享用。”

完美的伙伴关系
电池供电似乎是最终的良性循环。 至少,这是来自Connected Energy的Matthew Lumsden和雷诺集团的Jean-Denis Curt的信息,两家公司已经合作了一段时间,并且都在今年11月于法兰克福举行的E-Waste World Conference&Expo上发表演讲。 “我们的电池是专为苛刻的用途而设计的,” Curt的同事,雷诺集团电池业务和运营总监Amaury Gailliez说。 因此,它们的设计经久耐用,可靠。 当我们的电池不再以满负荷运行时,它们在静态使用中仍可提供高性能。 考虑到基本的能量存储将如何确保电网响应灵敏和有弹性,因此很难考虑对它们进行更好的利用。”

Lumsden补充说:“道路上越来越多的电动汽车意味着将来会有越来越多的存储单元,这些存储单元可以重复使用,而不必购买和/或制造新电池。” “与此同时,电池严格的设计标准保证了我们提供非常安全和可靠的产品。 将这些电池连接在一起成为集成单元,然后我们就可以使用它们来存储可再生能源,在高峰负载时间内平衡电网,等等。 这突然使能量存储便宜得多,更容易获得,并且所有人都可以使用。 发展储能还意味着开发负担得起的低碳电力,这对于包括电动汽车在内的所有部门都是好消息。 这确实是一个良性循环。”

发展储能还意味着开发负担得起的低碳电力,这对于包括电动汽车在内的所有部门都是好消息。 这确实是一个良性循环

那么,在使用电动汽车电池进行储能方面,我们期望看到哪些未来发展? Lumsden预测:“从商业角度来看,我相信电池可用性的增长将继续推动大型储能项目以及工业和商业场所的大量储能项目。” “例如,我们目前正在运行并正在构建容量为60kW至6MW的E-STOR系统,但我们预计到2020年将部署商用20MW系统。最终,我希望储能将成为许多人正常的能源消耗组织。 我们的目标是保持其相对于其他技术的商业可行性。”

Gailliez同意:“可以肯定的是,我们正在寻找真正的巨大潜力。” “看看电池容量的增长:我们从22kWh电池的汽车开始,不久我们将达到100kWh的水平。 即使这些设备在其初生时损失了20%的容量,仍然有很多可以利用的能力。 未来几年内将要行驶的数百万辆电动汽车代表着数百万秒的生命,以支持更高效,响应速度更快的电网。”

看一下电池容量的增长:我们从使用22kWh电池的汽车开始,不久我们将达到100kWh的水平。 即使这些人在初生时损失了20%的能力,仍然有很多可以借鉴的能力

这种思维方式也可以扩大规模。 雷诺的高级电池存储项目的目标是到2020年在欧洲建立有史以来最大的固定式能源电池存储系统,并使用电动汽车电池。 有了这样的计划,电动汽车电池的循环经济使其有可能同时促进可再生能源的使用并加速向智能电网的过渡。 电动汽车电池的第二生命周期只有在额外使用几年后才能进入回收阶段。 在他们的旅程结束时,面临的挑战是如何以一种可处理的方式处理废旧电池,以便在汽车行业或邻近行业中快速重新使用它们所包含的资源。 这就是循环循环的推动力之一-短循环再利用的思想。

准备推出
虽然参加电动汽车聚会的时间已经晚了,但很少有汽车公司希望像大众汽车那样积极地使车队电气化,部分原因是因为赶上了追赶者,也可能是由于“柴油门”丑闻。 大众已经记录在案,表示计划在未来十年内推出近70种新的电动车型。 因此,未来十年在其电动平台上建造的预计车辆数量将增加到2200万。 因此,大众汽车公司将在2023年之前为车队的电气化投资超过300亿欧元-而且,它也认识到,从废弃电池中挖掘这些金属比在地下挖掘矿石要便宜。 要减少交通运输的碳影响-不仅要从驾驶时的车辆,而且要从原材料到垃圾场的整个生命周期内,严格控制电池的回收利用。 为了应对这一挑战,大众汽车的报废策略是双重的:便携式充电器和节能回收。

大众汽车计划生产一个便携式快速充电站,该站可容纳360kWh的电能,一次最多可为四辆汽车充电。 它被设计为使用与大众汽车的MEB电动汽车底盘相同的电池组,因此,当这些电池组达到使用寿命时,它们便有第二职业作为充电站。

不过,到某个时候,所有电池都失去了保持能量的能力,因此,这就是大众汽车的萨尔茨吉特组件工厂的一个项目开始起作用的地方,该项目有望成为其电池回收业务以及电池生产合资企业的新家与瑞典的Northvolt。 萨尔茨吉特中心计划在2020年实现初期回收能力,每年回收约1200吨EV电池,相当于约3,000辆汽车的电池。 从长远来看,大众汽车希望回收其电池组中约97%的所有原材料。 如今,这一比例约为53%,萨尔茨吉特的工厂预计将其进一步提高至72%。

在未来几年中,处理报废电池将是一项巨大的业务,但要真正实现电池的大规模回收利用还需要时间。

当然,最后的决定要归因于Hans Eric Melin,他一直是E-Waste World Conference&Expo的电动汽车和电池回收轨道的指导者,并且是锂离子所有事物的公认全球专家。 他总结说:“到2025年,四分之三的废旧电动汽车电池将被重新使用,然后进行循环再利用,以收获原材料。在未来几年中,处理报废电池将是一项巨大的业务,但这将需要时间。直到电池的实际回收将达到可观的规模。”

汉斯·埃里克·梅林(Hans Eric Melin)将在电子垃圾世界大会暨博览会上作主题演讲,题为“ 电动汽车电池-循环工业的关键(摘要)。 会议 将于11月14日星期四至11月15日星期五在德国法兰克福展览中心的Kap Europa举行。 要注册此高度集中的,由解决方案驱动的活动,请单击此处 有关赞助和展览的机会,请发送电子邮件至peter@trans-globalevents.com

电池是迄今为止电动汽车中最昂贵和最有价值的组件。 通常,它的使用寿命也比车辆本身更长。 这些因素改变了汽车行业的一切–从零部件采购到报废策略。 就像任何重大变化一样,这既带来挑战,也带来机遇–但同时也创造了一个全新的参与者和活动格局,不仅对汽车公司造成影响,而且对汽车经销商,车间,能源提供商,电池制造商,回收商和汽车制造商也产生了影响。废物收集者。 唯一可以肯定的是,汽车行业将需要比以往任何时候都更加循环,甚至可能比其他任何行业都更多。

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