摘要：向电动汽车的转变对于减少交通排放至关重要。但对电动汽车的需求猛增引发了人们对电池环境和人力成本的日益担忧。生产是能源密集型的，涉及各种各样的原材料，开采时可能会造成严重的环境和社会破坏。这就是为什么整个生产链需要密切监控和管理的原因。由于汽车电池在其使用寿命结
向电动汽车的转变对于减少交通排放至关重要。但对电动汽车的需求猛增引发了人们对电池环境和人力成本的日益担忧。生产是能源密集型的，涉及各种各样的原材料，开采时可能会造成严重的环境和社会破坏。这就是为什么整个生产链需要密切监控和管理的原因。由于汽车电池在其使用寿命结束时会对环境构成进一步的威胁，因此扩大再利用和回收规模也将是真正可持续地向低排放交通转变的关键。
在汽车、家庭和工业工厂中储存可再生能源的电池已成为全球脱碳战略的中流砥柱。压力很大，要确保它们不仅在使用阶段，而且在使用之前和之后都真正可持续。
民间社会团体呼吁世界各地的汽车制造商审查其电池采购实践，并确保供应链不依赖高度排放密集型或不道德和破坏环境的做法。电动汽车的快速普及也将导致废弃电池的大量增加。再利用和回收必须变得更加全面和高效，以避免在对环境有害的绿色技术废物中浪费宝贵的资源。促进循环使用不仅可以进一步改善电动汽车的环境足迹，还可以减少对关键原材料进口的依赖。德国工程协会 VDI 表示，电池材料更好的回收和循环概念具有“巨大”的生态和金融潜力。
根据欧盟委员会的数据，未来几年全球对电池的需求将呈指数级增长，到 2030 年将增长 14 倍，其中欧洲约占增长的五分之一。世界银行公布的数据显示，如果认真对待实现《巴黎协定》减排目标的努力，到本世纪中叶，对特定电池原材料的需求可能会增长 1,000%。这正在将这些资源的矿藏转变为日益具有战略意义的资产，可以与当今石油或天然气储量的地缘政治意义相媲美。
让电池更环保需要解决的问题很多，但很明显，电动汽车的整体生态足迹已经比内燃机技术小得多。虽然适当的回收可以确保 2020 年生产一辆普通电动汽车所需的原材料不超过 30 公斤，但根据绿色交通非政府组织交通与环境组织的说法，一辆内燃机汽车平均仅在运行过程中就燃烧了超过 17,000 升汽油——“相当于一堆 25 层楼高的油桶”。
向电动汽车的转变是一个千载难逢的机会，可以帮助减少全球当前资源开采实践对环境和社会的巨大影响。联合国环境规划署计算，全球温室气体排放量的约一半，全球生物多样性损失的近90%和水资源短缺问题，以及所有暴力冲突的很大一部分，最终都是由资源的开采和加工造成的。
电池的大部分体积由国际市场上广泛使用的资源组成，例如钢或铝。其中包括采矿业的初级资源和通过回收获得的次级资源。
相比之下，电池中其他几种关键材料的供应在地理上高度集中，生产商仍然缺乏可快速扩展的回收程序来将其保留在生产循环中。根据欧盟委员会的关键原材料行动计划，锂和钴是关键成分，到 2050 年，这两种金属的需求预计将分别增长 60 倍和 15 倍。
过去几年，锂生产一直由澳大利亚主导，其次是智利、阿根廷和中国。世界上最大的锂矿床集中在玻利维亚、智利和阿根廷这三个南美国家，它们合计拥有目前可用资源的60%左右。在干旱的阿塔卡马沙漠地区这个所谓的“锂三角”中，从盐水中提取锂的用水量已成为一个主要问题。
根据德国应用生态研究所 （Öko-Institut） 公布的数据，到 2030 年，全球将需要约 240,000 吨锂，到 2050 年将需要 110 万吨锂，以维持当前的电动汽车趋势。截至 2020 年，探明储量为 1700 万吨，但据信潜在资源要大得多。需求上升导致价格上涨，这意味着勘探和开采以前未知或无利可图的来源变得更具吸引力，例如，包括获取成本非常高的深海矿床。
捷克和德国边境的矿石山脉的一个锂矿被认为蕴藏的锂足以为大约 1000 万辆电动汽车提供动力。德国另一个可能变得更大的项目是一项试点项目，该项目旨在在莱茵河谷的地热开采项目中提取“世界上第一个”用于汽车电池的二氧化碳中性锂，这说明了可能与技术转变相关的各种新采购方法。从葡萄牙到挪威等地区的许多其他锂和其他贵金属项目表明，欧洲各国正在重新考虑其矿产资源供应。
已探明的锂储量已经是 2008 年的四倍。根据 Öko-Institut 的数据，如果包括已确定资源的全部潜力，大约有 800 亿吨锂可用。因此，德国资源机构 DERA 在其 2019 年关键原材料指数中将锂置于“中等风险”范围内。报告称，尽管目前供应在地理上集中，但采购国的“良好治理”可能会保证稳定供应。
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另一方面，对于钴，该机构认为风险要高得多，因为储量集中在政治不稳定或地缘战略考虑可能阻碍德国工业准入的国家。钴矿开采集中在刚果民主共和国 （DRC），占全球产量的 60%。其矿山中危险的工作条件和大量使用童工是臭名昭著的。根据德国联邦地球科学和自然资源研究所 （BGR） 的数据，近年来，刚果民主共和国还获得了大部分新采矿项目的投资。
德国亥姆霍兹研究所的研究人员表示，仅电池生产的需求就可能超过已探明的钴资源，并主张进一步研究用更广泛使用的替代品取代钴。由于钴的许多缺点，汽车制造商特斯拉已经在尝试停止使用钴。
同样，锂的主导地位并非一成不变，因为它也可能受到其他具有更好特性的材料的挑战。然而，总的来说，对这两种元素和各种其他材料（例如镍、铜和石墨）的需求预计在未来几年将大幅增加。
许多大公司，如汽车制造商宝马和化工巨头巴斯夫，都试图提高其采购活动的透明度。但所谓的供应链法倡议中的许多非政府组织表示，鉴于与向电动汽车和可再生能源的转变相关的资源市场发生重大变化，个别公司的尝试是不够的。他们呼吁制定一项有效的法律，执行更好的资源采购标准，为公司创造一个公平的竞争环境。欧洲层面的现有供应链法案提案促使德国政府出台一项国家法律，但因忽视关键的环境方面而受到批评。
许多研究假设电动汽车电池的平均寿命在 8 到 10 年之间，但许多电池已经使用了更长的时间。未来的电池可能会持续更长时间，因为多家电池制造商表示，“百万英里”电池即将到来。这些可以比他们的车辆更耐用，并且可能会多次使用。
一旦电池的充电容量低于 80% 左右，电池通常不再适合在汽车中使用。目前，电动汽车电池寿命结束的数量仍然相对较低。汽车制造商大众汽车告诉 Clean Energy Wire，其目前对旧电池的处理主要限于“内部来源”，例如旧原型车型。客户的退货尚未发挥重要作用，但预计这种情况将在未来十年内发生重大变化。根据咨询公司罗兰贝格的数据，到 2030 年，欧盟的旧电动汽车电池数量可能达到 170 万吨。这些可能会满足当前钴或镍等有价值材料需求高达 30% 的需求。
由于缺乏既定的自动化程序，电动汽车电池在很大程度上需要手工拆卸。照片：大众汽车
与其拆卸电池进行回收，更有效的方法是使它们适合其他用途。汽车俱乐部ADAC表示，经过长达2500次充电循环的汽车电池的剩余容量仍约为75%，因此在那个阶段处理它们在生态和经济上都是不合理的。与在车辆中使用电池相比，作为固定存储单元的第二次生命应用对电池的压力要小得多。这意味着它们在从车辆上移走后可能会继续运行 15 年。这既可以发生在小规模中，也可以发生在连接大量电池的工业应用中，汽车制造商自己正在尝试这种方法。预计未来几年，对固定式电池存储的需求将迅速增长，以稳定以可再生能源为主的电网。
一旦电池完全超过其使用寿命，它们就会变成工业废物。鉴于已知的原材料采购困难和回收目前效率低下，电池的余生处理在改善其环境足迹方面仍然具有巨大潜力。根据交通与环境部的数据，到 2035 年，超过五分之一的锂和三分之二的钴将来自重复使用的电动汽车电池。“这与电池密度的提高相结合，将减少开采的影响，并显着减少对进口的依赖。”
据 Öko-Institut 称，某些材料（例如钢、铜和镍）的锂离子电池回收率已经高达 90%。但是，尽管在寻找尚未满足工业应用效率的新程序方面取得了进展，但其他材料（例如锂、锰或石墨）的回收率目前非常低。
研磨电池可以回收各种有价值的输入材料——但有些材料比其他材料更难分离和回收。照片：大众汽车
废弃电池不能存放在垃圾填埋场。根据《德国电池法》，该法本身基于 2006 年欧盟电池指令，零售商必须免费从客户那里收回电动汽车电池。然后，汽车零售商可以将报废材料转嫁给制造商。
虽然较小电池的组件可以通过燃烧处理，但大型和高能汽车电池中至少 50% 的材料必须回收利用。但该指令早于锂离子电池的迅速普及，因此它没有具体说明现在占主导地位的技术中使用的组件的材料流。因此，通过重复使用外壳中的金属和塑料，已经可以满足所需的回收水平，这要便宜得多，但电池内部的贵金属保持不变，据 ADAC 称。
电池完全放电并将电池从外壳中取出后，有两种基本方法可以回收电池内的有价值材料。成分可以熔化或研磨成颗粒，然后干燥和过滤以分离成分。据 UBA 称，回收工作通常侧重于回收贵金属（镍、钴、铜、铁和铝），并避免水银、镉或铅等重金属泄漏到环境中。例如，由此收集到的一些组件不会反馈到经济周期中，而是最终成为道路建设的填充材料——例如，这就是为什么需要对“回收”的确切含义进行新的、更严格的定义，该机构表示。汽车电池的环保设计没有行业标准。每个汽车制造商使用不同的型号，这使得自动化处置和回收程序变得困难。分离通常是手工完成的。
德国政府支持了多个行业和研究项目，旨在在回收量达到更高的水平之前提高回收能力（例如 LithoRec、LiBRi、LithoRec II、EcoBatRec、ABattReLife、New-Bat）。
欧盟委员会在 2020 年底在其循环经济行动计划的背景下提出了一项新的电池法规。该法规旨在取代 2006 年的现有指令，该指令仅涵盖零售和废物管理方面。相比之下，新法规分别涉及电池组件的安全处置、清洁和道德采购、可持续生产条件和循环经济方面，例如收集配额、第二次使用、耐用性或环保设计。它还规定，到 2024 年年中，只有带有碳足迹声明的电池才能投放市场用于电动汽车和工业存储。
来源：陈讲运清洁能源