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电动汽车和固定储能用锂离子电池的循环经济(三):驱动因素,障碍,促成因素和政策考虑

作者:刘伯洵 来源:优德88手机中文版 发布时间:2021-07-21 浏览:
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2.3 驱动因素  

某些因素可能会驱动美国锂离子电池的循环经济发展。在本节中,将讨论可能促进管理决策和行为的关键因素,以推动锂离子电池的重用/回收。表3总结了这些潜在推动因素。  

表3.锂离子电池循环经济的潜在推动因素

2.3.1.2回收

专注于回收锂离子电池的数量,价值和市场的研发和分析,有助于缓解美国回收锂离子电池的市场不确定性和投资者风险。确定美国退役锂离子电池当前和预计数量的研究提供了对回收材料潜在供应的洞察,而专注于回收材料的价值和市场的研发和分析为潜在需求和预期利润提供了信息。  

比较回收方法的技术经济分析,可以为回收和回收技术需求提供了最具成本效益的方法。研究电池材料在不同条件下的性能以及对锂离子电池生命周期各个阶段的环境和经济影响,还可以深入了解不同回收过程的影响。评估回收技术对环境和经济的影响可以指导研发需求,并确保利益最大化和权衡最小化。此外,技术经济分析可以告知回收的真实成本,不仅可以考虑锂离子电池拆解(例如包装拆除,模块拆除和电池分离)和加工成本,还可以考虑基础设施需求(例如收集中心和设备),逆向物流(例如分拣,处理和运输),运营费用和监管合规成本。  

例如,ReCell中心的供应链分析和EverBatt模型提供了对锂离子电池回收的经济和环境影响以及回收可能对初级制造,供应和需求产生的影响估计。

专注于改进回收技术的研发和分析可以鼓励创新,提高锂离子电池回收的整体经济性,并使私人投资更加可行。专注于以高回收率优化高纯度材料的更具成本效益回收的研发,将使回收的经济性更具吸引力,并且在处置方面更具竞争力。

而ReCell中心直接开展阴极回收方面的工作,是通过在锂离子电池再制造中重新使用之前不需要再处理的过程来回收更高价值的材料(例如锂)。此外,研发重点不仅是从电池的阴极,而且是从电解液,黑色物质以及电池的阳极部分回收关键材料,这将提供替代的生产来源,并将减少美国对国外资源的依赖。

例如,ReCell中心的研究旨在从电池材料的电解质成分中回收锂。回收技术的研发也可能会考虑如何监管新技术和设计。美国的法规通常针对所使用的回收过程和被回收的材料;因此,某些回收过程比其他过程受到更严格的监管。而监管分析可以告知如何监管新的回收技术和流程,并最终可以告知特定回收技术的真实成本效益和整体可行性。  

专注于回收基础设施需求和逆向物流服务和运营的研发和分析,可以鼓励创新,提高回收的整体经济性,并使私人投资更可取。分析当前的回收基础设施以及与处理,储存,运输和回收锂离子电池的兼容性,可以告知基础设施需求以及逆向物流服务和运营需求。此外,地理空间分析可以告知其他运营和服务的位置,例如收集站点和回收设施以提高逆向物流的效率。例如,美国能源部的锂离子电池回收政策将激励行业创造创新服务和流程,以在美国实现具有成本效益的锂离子电池回收。具体来说,竞争和挑战可以促使行业厂商创建可扩展的流程,这些流程可以回收美国90%的废弃或用过的锂离子电池。而潜在的激励包括鼓励电池收集的系统,有效的分类和分离技术,安全存储和运输的方法,以及降低与逆向物流相关的成本的解决方案。  

与上一节(第2.3.1.1节)中的再利用讨论类似,专注于电池设计标准化的研发可以提高回收效率。电池设计和材料成分以及电池组设计的创新可以使拆卸更容易。电池的标准化还可能实现自动化回收过程,以实现更高效的电池组拆卸,模块拆卸和电池分离。

专注于锂离子电池未来设计的分析可以为回收锂离子电池提供有价值的市场洞察力。而了解电池化学和设计的潜在变化(例如,将电池阴极化学从高钴转变为低钴,高镍含量)对于回收工作非常重要,因为它们对特定材料的供需以及这些材料的价值产生了有意义的影响。

电池设计和化学的变化也可能影响预期寿命分析以及锂离子电池进入回收供应链的数量和时间。同样,了解锂离子电池学和设计的演变也可以为回收技术需求提供信息。例如,美国当今大多数电池回收商都专注于回收主要存在于阴极中的关键材料。

然而,锂离子电池化学性质(包括阳极组成)的变化可能会影响回收技术的需求,并推动不仅从阴极而且从阳极和其他电池组组件中回收材料的愿望。  

与上面关于再利用的讨论(第2.3.1.1节)类似,对锂离子电池回收的分析和技术可以指导锂离子电池的安全处理,运输和储存,以及减少责任问题。此外,对联邦,州和地方法规的分析和指导还可以减少与不合规相关的不确定性和风险。  

2.3.2信息可用性和交换促成因素  

信息的可用性和交换可以在促进锂离子电池的再利用/回收方面发挥重要作用。增加电池储能行业利益相关者可以获得的关于锂离子电池的信息量,以及它们之间的信息交换可能会在美国实现再利用/回收以及新的和扩大的市场机会。本节讨论了信息可用性和交换因素,这些因素可以在美国实现锂离子电池的再利用/回收。  

给定锂离子电池模型中有关成分,化学成分和材料浓度的可靠信息,可以降低与再利用/回收工作相关的成本和责任。

与电池特定化学成分相关的标签要求可以实现制造商与锂电池材料管理利益相关者和二级市场的厂商之间的信息交换,从而为废锂电池的安全处理,运输,储存和再利用/回收提供信息。

对于在锂电池退役或退役之前停业的制造商,这种信息交换也可以作为权宜之计。这种共享的知识还可以消除安全拆卸电池以进行再利用/回收所需成本高昂的诊断筛查的需求。此外,透明的信息交流可以加强电池储能行业不同利益相关者之间的关系,并有助于确保二次使用的锂离子电池的安全处理。  

2.3.3 经济和市场推动因素  

政府补贴,资助或奖励可以通过降低财务风险和使早期投资更可取,使私营企业能够投资于新的和扩大的电池储能市场机会。本节讨论了一些经济和市场推动因素,这些因素可能支持锂离子电池的再利用/回收以及美国的二级电池储能市场机会。  

再利用/回收操作或逆向物流服务,可以通过降低投资风险来帮助鼓励私人投资。同样,联邦或各州直接为研发提供资金可以鼓励锂离子电池的设计和创新,这反过来又可以增加再利用应用,二级市场机会和回收效率。对研发和分析以及再利用/回收公司的商业或税收激励措施可以帮助行业利益相关者克服当前二级市场投资和资源回收的不确定性。  

2.3.4 监管和政策推动因素  

联邦,各州和地方法律法规在消费品安全和可靠电力服务方面发挥着关键作用。法律法规也可能有助于确保锂离子电池的安全处理,储存,处理,运输,再利用/回收和处置。这些政策还可以推动和实现锂电池的循环经济。而在缺乏监管的情况下,行业标准还可以为锂离子电池的环境可持续管理决策和行为提供指导。本节讨论了一些可能支持锂离子电池的再利用/回收和美国二级电池储能市场机会的监管和政策因素。  

2.3.4.1再利用

与锂离子电池再利用相关的明确且一致的美国联邦,州和地方法规可以减少监管不确定性,责任问题和整体投资者风险。专门针对电池储能系统的互连,消防,建筑和电气法规可以实现锂电池的安全可靠安装,帮助确定锂离子电池可行的二次应用,并提高消费者对锂电池再利用的信心,此外,美国司法管辖区更加一致的法规可以降低与合规相关的监管复杂性和责任及其相关成本。  

强制或鼓励锂离子电池重复使用的政策可以为电池储能系统实现循环经济。而禁止处置锂离子电池的联邦和州法规为锂离子电池的再利用提供了对锂离子电池再利用严格监管的豁免,要求再利用锂离子电池或鼓励再利用可以实现可持续的管理决策和行为,并且它们可以对锂离子电池的再利用进行更多的早期投资可取。例如,北卡罗来纳州和加利福尼亚州已通过法律研究和推荐政策,分别鼓励将锂离子电池用于固定式电池储能系统和电动汽车。  

最后,行业标准可以在缺乏监管的情况下为锂离子电池的再利用提供指导。例如,UL公司的标准讨论了对电池组,模块和电池以及最初用于其他目的(例如电动汽车)的电化学产品进行分类和分级的技术,以确定它们在重新使用的应用中的可行性。UL公司的标准和类似标准可为重新利用的锂离子电池的安装提供可靠性和安全性指导,并提高消费者对二次使用锂离子电池产品的信心。  

2.3.4.2回收  

与基于回收的锂离子资源回收相关的明确且一致的美国联邦,州和地方法律法规可以减少不确定性,责任问题和整体投资者风险。例如,有关RCRA固体和危险废物法规如何适用于某些锂离子电池回收过程的明确性和指导,可以减少监管不确定性和责任问题,并为回收技术的研发提供信息。同样,关于美国交通部法规等其他监管计划的指南及其对废旧锂离子电池的适用性可以告知回收电了的真实成本。此外,美国各地的统一法规可以降低与合规性相关的监管复杂性和法律责任及其相关成本,其方法可以减少与法规对在不同司法管辖区回收的锂电池的适用性相关的不确定性。

与上一节(第2.3.4.1节)中的再利用讨论类似,强制或鼓励回收的政策也可以为锂离子电池实现循环经济。例如,某些材料(例如铅酸电池)在回收时会受到不太严格的资源保护和回收法(RCRA)监管。具体来说,在回收之前生成,运输,再生,收集和储存废铅酸电池但不执行实际回收的人员被排除在资源保护和回收法(RCRA)危险废物法规之外,并根据替代监管控制进行监管,这条法规对锂离子电池的类似排除可能会鼓励回收锂离子电池而不是处置。  

在缺乏监管的情况下,自愿性行业标准和行业主导的举措也可能鼓励报废旧锂离子电池的环境可持续管理决策和行为。例如,类似于NSF/ANSI457光伏模块和光伏逆变器可持续领导标准的自愿性行业标准可以鼓励美国的锂离子电池回收。NSF/ANSI457标准建立了专注于光伏组件和逆变器可持续性能标准的认证要求,其中包括报废锂离子电池管理和回收设计,并且可以为锂离子电池制定类似的标准。相比之下,可以为锂离子电池回收建立行业主导的倡议,例如美国太阳能工业协会(SEIA)的国家光伏回收计划。该计划汇集了回收供应商和光伏制造商的服务以形成一个首选合作伙伴网络,可以经济高效地回收报废的光伏组件。该计划等行业主导的举措可以让利益相关者更容易找到负责任地管理其退役锂锂离子电池的公司,从而实现锂离子电池的回收。

关键字:锂离子电池

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