未來10年百萬顆退役 電動車電池循環再生三面向( 08/25/2021 EIC環境資訊中心)
(綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校)隨著車廠和政府承諾增加電動車數量,預計到2030年將有1.45億輛電動汽車上路。雖然電動汽車可以在減少排放方面發揮重要作用,但它們也帶來潛在的環境定時炸彈——電池。
根據估計,從現在到2030年之間,將有超過1200萬噸的鋰電池退役。這些電池不僅使用大量的原材料,包括鋰、鎳和鈷,而且採礦可能影響氣候、環境和人權。電池的壽命結束時也會成為堆積如山的電子垃圾。
專家表示,隨著汽車業開始轉型,現在該規劃電池如何壽終正寢,減少對採礦的依賴並保持材料的循環流通。
電動車電池第二春
數億美元的資金正挹注回收相關的新創公司和研究中心,以找出如何拆卸廢電池和大規模提取有價值金屬的方法。
世界經濟論壇循環經濟專案負責人彭寧頓(James Pennington)說,如果我們想用有限的材料做更多事情,回收不應該是第一個解決方案,「首要最佳辦法是延長使用時間。」
隆德大學環境政策學者里希特(Jessika Richter)表示:「電動汽車電池首次退役時,其實還有很多電池容量。這些電池可能不再能夠推動車輛,但還可以儲存太陽能或風電場產生的電力。」
幾家公司正在進行試驗。能源公司Enel Group正在西班牙梅利利亞的一個獨立於國家電網的儲能設施中,使用從日產Leaf汽車退役的90顆電池。在英國,能源公司Powervault與法國車輛製造商雷諾合作,將退役電池用於家庭儲能系統。
建立鋰離子電池的第二春還有另一個好處:取代有毒的鉛酸電池。非營利組織Pure Earth的負責人富勒(Richard Fuller)說,只有大約60%的鉛酸電池用於汽車,另外有20%用於儲存太陽能,主要是在非洲國家。
富勒說,鉛酸電池在溫暖的氣候下通常只能使用兩年左右,因為熱會使它們劣化得更快,因此時常需要回收。然而,在非洲很少有設施可以安全地做好這件事。
相反地,這些電池經常在住宅後院裂開、熔化,使回收者及其周圍環境暴露於鉛,而鉛是一種沒有已知安全水準的強效神經毒素,會損害兒童的大腦發育。富勒表示,鋰離子電池是一種毒性更低、壽命更長的儲能替代品。
鋰離子電池回收競賽
彭寧頓說:「當電池真正用完的那一天,就該回收它了。」
鋰離子電池回收業背後有很大的力量在推動。特斯拉8月發表的衝擊報告中宣布,該公司已開始在內華達州的超級工廠建立回收設施,以處理廢電池。
附近的紅杉材料(Redwood Materials)由特斯拉前技術長史特勞貝爾(JB Straubel)創立。該公司在內華達州卡森市展開業務,7月份籌資超過7億美元,還計畫擴大業務。紅杉材料的工廠接收廢電池,提取銅和鈷等有價值的材料,然後將精煉金屬送回電池供應鏈。
然而,雖然電池回收變得越來越主流,重大的技術挑戰依然存在。
其中之一是回收商必須破解其複雜設計,以獲取有價值的組件。英國電池製造新創Aceleron聯合創辦人康明斯(Carlton Cummins)表示,鋰離子電池的設計很少考慮可回收性,「這就是回收商痛苦之處。他們很想做這樣的工作,但只有在廢電池送到達家門口時他們才能獲得相關資訊。」
康明斯和另一位聯合創辦人強丹(Amrit Chandan)特別指出一個設計缺陷:組件的連接方式。康明斯說,大多數組件都焊接在一起,這有利於電氣連接,但不利於回收利用。
Aceleron的電池用鎖固的方式將組件的金屬端點緊壓在一起,日後可以鬆開完全拆解,或移除和更換單個故障組件。
簡化拆卸也有助於減輕安全隱患。鋰電池處理不當可能會造成火災和爆炸風險。「如果能把它拆解成小組件,可保證不會傷害任何人,」康明斯說。
待改變的回收系統
即使解決了技術挑戰也無法保證成功。歷史上,建立妥善運作的回收業困難重重。
例如,鉛酸電池的回收率很高,部分原因是法律要求——汽車電池中多達99%的鉛被回收。但是,若最終經手的是不當的回收設施時,就會產生污染的可能。廢電池最後通常會交給個體戶回收商,因為他們支付的金額可能比正規回收商更高,後者必須承擔更高的營運成本。
鋰電池的毒性或許較低,但它們最終仍需要安全的回收處理。 「產品往往會往阻力最小的路線流動,所以必須讓正規處理路線阻力更小,」彭寧頓說。
立法可以提供一些幫助。雖然美國尚未實施強制要求鋰電池回收的聯邦政策,但歐盟和中國已經要求電池製造商支付建立收集和回收系統的費用。彭寧頓說,這些資金可以幫助補貼正規的回收商,使他們更具競爭力。
去年12月,歐盟提議全面修改其電池法規,其中大部分針對鋰電池,包括電池回收率要達70%,鈷、銅、鉛和鎳回收率要達95%,鋰回收率70%,以及2030年新電池中回收含量的強制性最低水準,以確保回收商有市場,並使它們免受商品價格波動或電池化學成分變化的影響。
里希特說:「這些法案還沒完全成型,但已經相當積極。」
資料也是一個辦法。歐盟和公私合作的全球電池聯盟(Global Battery Alliance, GBA)都在研究電池的「數位護照」,一種包含其整個生命週期資訊的電子紀錄。「我們正在考慮使用QR code或無線識別檢測設備。」GBA電池護照計畫負責人弗倫(Torsten Freund)說,如此可以報告電池的健康狀況和剩餘容量,讓汽車製造商用於再利用或回收設施。有關材料的資料可以幫助回收商了解鋰電池的無數化學成分。一旦回收變得更加普遍,護照還可以顯示新電池中回收成分的含量。
里希特說,另外值得注意的是,永續交通不僅僅是電動汽車,步行、騎自行車或乘坐公共交通工具不應被忽視。「重點是,我們可以在非永續的系統中擁有永續的產品。」
參考資料
衛報(2021年8月20日),Millions of electric car batteries will retire in the next decade. What happens to them?
https://www.theguardian.com/environment/2021/aug/20/electric-car-batteries-what-happens-to-them
完整內容請見:
https://e-info.org.tw/node/232064
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亞銅離子表示法 在 每日一冷 Facebook 的最讚貼文
【新年期間】按習俗每日一冷是公休。可是科宅編還是亂入友站,寫了些強制科普的冷知識,今天搬運過來。
這張 Pansci 泛科學的豬年科學賀年卡——泛科娘祝大家「豬鈰銣鐿」有一點微小問題......呃「#鈰」「#銣」「#鐿」三種元素非常的冷門,觀者不是很能懂其中的福氣所在。
沒關係!讓小編講給你聽。(顯示為一邊聽眼球中央電視台的正宗春晚一邊打字)
【鈰】讀 ㄕˋ 音同市——你沒聽過但一定用過的元素。
鈰(Cerium, Ce)的名字來自小行星帶天體穀神星(Ceres),但讀者不一定是天文迷,不一定很瞭小行星帶是啥,甚至可能還沒看超級值回票價的科幻影集《太空無垠》←堪稱傑作。
生活化一點的梗?好喔。打火機中的打火石,雖然稱為「石」但其實是一顆金屬合金。通常成分是鑭(唸藍)或鈰,加上銅或鐵的合金。鑭和鈰屬於鑭系元素家族的前兩個成員,是最活潑的。一般聽到最活潑會想到個子嬌小,但鑭和鈰其實是家族裡最胖的兩員。SciNote: 鑭系收縮
因為原子的半徑大,很難抓住最外側的電子,電子容易跑到氧氣那邊 → 然後鑭/鈰就很火爆的在空氣中自燃起來了。原來是潑辣,不是活潑XD。以上是打火石起火的原理。
鈰元素祝你打保齡球天天打火雞,很福氣不是嗎?
※FYI 火雞就是連續三個全倒。
【銣】讀 ㄖㄨˊ 音同如——比黃金貴,比鞭炮還炸的元素。
在地殼當中,銣元素的含量不算少,但是因為並沒有礦物極度富含銣,所以提煉它就很難有經濟效益,這就是為啥銣的售價比黃金還貴了。但銣的用途其實也很少,考慮供需效應之下,就沒有讓它太貴。說起來整個週期表裡的元素,大半售價都比黃金貴,不能說有多獨特XD
銣身為鹼金族裡第二胖的成員(僅次於銫,鋰鈉鉀銣銫),因為一樣的原因,越胖就越容易氧化。所以銣也會在空氣中自燃,丟到水裡甚至會爆炸。
銣的英文名字 Rubidium (Ru) 來自拉丁文的赤紅色 rubidus,但是讀者知道了這點反而容易在化學考卷上慘遭扣分。因為在老師很愛考的「焰色反應」中,銣的答案和鉀一樣,都是『紫』色的。(超不常用的,考這幹嘛啦!)所謂赤紅色,只有使用三稜鏡把火焰的光分成彩虹,進行所謂的「光譜分析」之後,才會看到有幾條特徵的赤紅色光譜線和鉀區別。
拿含有銣的鹽,進行焰色反應實驗時,如果你選擇使用本生燈就會遇到一個相煎何太急的狀況——銣元素正是德國化學家本生先生(Robert W. Bunsen)發現的。
額外一冷。在 google 搜尋列打「銣」,會跑出「銣雅鉻雷射」這個搜尋建議。這個醫美名詞在科學上是以訛傳訛,有兩重錯誤。第一重:這裡的銣是錯字,應該是「釹」(Nd, Neodymium,釹音同女),這是與銣完全不同的元素,是另一種稀土元素。至於「雅鉻」,和鉻元素或 Jacob 沒有關係,它指的是「釔鋁石榴石」(YAG, Yttrium aluminum garnet),是固體雷射中,被電激發產生雷射的核心零件。所以正解為 Nd:YAG 摻釹釔鋁石榴石雷射,唸完全名之後戰鬥力陡增 87 點!
【鐿】讀 ㄧˋ 音同意——家和萬事興,稀土族人多到叫名字都是一場記憶的試煉。有沒有一種福氣XD
鐿是鑭系元素家族15員之一,因此也是稀土元素。和大部分鑭系元素一樣......它的冷知識相當難寫XDDD,因為它們的應用,大多都是非常專門的高科技與尖端工業用途,沒有太多生活化知識好寫。
那,先講講稀土吧,稀土元素有17種,讓科宅很困惑,鑭系明明就只有區區15員(但名字我始終背不齊,就和眾多外甥外甥女的名字一樣),怎麼多了兩個亂入的呢?
原來兩個亂入者是 #釔 和 #鈧。這是因為在富含稀土元素的礦物「獨居石」裡面,常常也含有較多的釔和鈧存在,這是因為他們的離子半徑相似,容易在結晶中和鑭系待在一起,就被歸類為一個小圈圈。
「稀土」的稀是少,那土是什麼?在早年的化學術語中,土(Earth)的意思是氧化物。陶瓷和玻璃廣義上都是土,因為它們都已經被氧化到極點了,不會繼續氧化,因此通常很耐燒耐熱,所謂 #死豬不怕熱水燙 就是這個意思。
釔和鐿,不只中文很像,英文也是 Yttrium (Y) 和 Ytterbium (Yb) 很容易眼花。這不是巧合,而是命中注定。因為鐿和釔,它們的出生地是同一個鎮出產的同一種礦物!那是瑞典斯德哥爾摩郊外的一個礦場小鎮:以特比 Ytterby。礦物則叫做加多林石(Gadolinite),這種黑黑的石頭裡面,可以分離出大半個稀土元素的家族成員,其中就包含釔和鐿。於是兩種元素就(先後)用了同一個小鎮的名字來命名。
最離譜的是,Ytterby 小鎮的名字其實一共命名了四種稀土元素。另外兩種是 #鋱(Terbium, Tb) 和 #鉺(Erbium, Er),有沒有瑞典人很缺乏創意的八卦。但也因為這樣,四種元素的冷知識就一次滿足啦。
至於加多林先生,是一位芬蘭的化學家,他也是第二個名字被拿來命名一種元素的科學家,以他為名的元素是 釓(Gd, Gadolinium),中文字唸法是ㄍㄚˊ,二聲嘎。他的名字變成元素名是間接所致,是因為先被拿去命名礦物加多林石的關係。
鈧元素的名字也和這個魔性的小鎮有一點點相關,鈧 Sc, Scandium 就是表示它來自「斯堪地那維亞」半島('Scand'inavian peninsula)就是瑞典所在啦。
咳咳,還沒完,稀土大家族裡面,還有另外兩隻的名字和瑞典有關。首先是鈥,中文念作火,英文是 Holmium (Ho),就是來自斯德哥爾摩 Stock'holm'。還有銩,中文唸丟,英文 Thulium (Tm) 來自古地名 Thule「圖勒」,這個名字傳統意思是「北方遠得要命的地方」。
好啦,沒想到一則冷知識就可以讓我們熟悉17個稀土元素裡面11個成員的名字,小編也太會扯淡啦。
下列是17個稀土元素,後15為鑭系元素,括號中的前文沒提到:
鈧釔;鑭鈰(鐠)釹(鉕釤銪)釓鋱(鏑)鈥鉺銩鐿(鎦)
#強制科普就是沒有人問你但你硬要回答
#文長慎入
#文長慎入寫在後面是有屁用喔