锂电池应用非常广泛,不少人以为电动车和锂电池都是比较环保的选择。但其实锂离子电池中含有多种化学物质和重金属元素均会对环境造成有机污染,生产过程同样对环境带来严重污染。一直以来,锂电池的回收率低,大量的废弃锂电池也为会造成严重的环境生态危机。
近来,情况或许有机会改变,美国能源部已成立锂离子电池回收技术研发中心「ReCellCenter」,让废弃锂电池再生。而香港一家科创公司GRST则研发出水性制造及回收电池技术用作生产环保锂电池,让锂电池真正成为绿色产品。
为了不让电池成为环保大敌,美国能源部已成立锂离子电池回收技术研发中心「ReCellCenter」,为废弃锂电池找到第二春之余,还可以降低锂矿过度开发而出现供应短缺的风险。
近年来锂离子电池应用范围越来越广泛,从智能型手机、笔记本电脑到电动车、储能系统,锂离子电池可说是无处不在,只不过在电池寿命殆尽后,随之而来的是庞大的废弃锂离子电池。先前加拿大电池回收公司Li-Cycle便指出,随着电动车购买量逐年攀升,2030年将产生1,100万吨废弃锂电池。
锂电池含有钴、锂、碱与石墨等材料,虽然说这些资源都可以再次利用,但各国的锂电池回收率都相当低,美国回收率甚至低于5%,若没有妥善回收机制,未回收的锂电池将产生庞大环境污染,且电池的锂、钴等核心元素产量也有限,更不能一直开采矿场。
对此,美国能源部上月宣布,将斥资1,500万美元在阿贡国家实验室展开为期3年的研究计划,以及成立全新电池回收研究中心「ReCellCenter」,并集结阿贡实验室、橡树岭国家实验室、国家再生能源实验室与各大大学人才,希望可以携手研究锂电池回收与制造技术,最终迎头赶上中国与其他国家的发展进度。
未来计划则将专注在以下4项领域中:
从电池锂阴极中回收材料,希望能以低成本加工法直接将材料用到新电池中。
创造兼具低成本与高效的回收方法,进而开发新的收入来源。
从回收电池进一步开发出新的电池设计,让未来的电池更容易被回收。
开发与使用新的建模、分析工具。
美国专家指出,锂盐产地主要集中在南美洲、非洲以及澳洲,钴则是以刚果为主,最近因贸易战跟美国龃龉不断的中国,更是锂电池制造重地,能源部能源效率和再生能源办公室助理秘书DanielR.Simmons表示,过度依赖将不利于国家安全。
且预期未来锂电池的需求还会持续增加,ReCellCenter主任JeffSpangenberg表示,未来十年内将会有愈来愈多车厂投入电动车研发,再加上最近也将迎来电动车电池退役潮,现在是展开电池回收研究最佳时机。
■环保锂电池「ebatte」
2015年于香港成立的绿色科技公司GRST,研发出水性制造及回收电池技术,可用作生产环保锂电池「ebatte」。据称能降低电池能源及材料消耗,生产过程亦不会带来污染,目前已向全球多个地区申请99项专利。
整体能源消耗较传统方法少
传统的电池生产过程,会采用具有毒性的有机溶剂,形成隔膜分隔正极及负极,回收时较常利用燃烧或强酸方法,亦会排出挥发性有机物,过程消耗能源,更会造成污染问题。GRST团队研发出水性制造和回收电池技术「WATMAR3」,利用水性黏合剂取代有毒溶剂,毋须花成本及资源回收有毒物质,而水性工艺亦有助降低生产温度及减低使用干燥房,整体能源消耗比传统方法少,过程更不会造成污染。
目前技术可有效回收超过9成的金属(如钴及铜)及有价值的电极材料,再用来生产新的锂电池,制造过程的用水,亦不会被污染,可以重复使用。有别于传统的生产模式,讲求产品回收与生命周期的死循环式供应链(ClosedLoopSupplyChains),除了有助减少废物堆填,节省能源和金属等原材料,减低有害物质排放,亦可以降低对锂矿开采的需求,为工人提供更安全和健康的工厂环境。
■WATMAR3技术通过针刺及高压测试,可减低因为刺穿及过量充电引致爆炸的情况出现。
盼出售技术应用各产业
花上数千万元成立公司及研究所,GRST主席黄星雄却强调不是要「争生意」,GRST不会担当生产商角色,抢占锂电池市场,而是希望透过出售水性制造及回收电池技术,让技术应用在不同产业上。汽车、航运、便携式充电器、智能手机、平板计算机、能源储备等,都是目标的合作对象。由于新技术能节省近5成能源,整体生产成本将有望减低约8%。
投身绿色产业的黄星雄自言甚环保,平日少用即弃胶樽,未有胶袋税之前,亦已养成自备环保袋的习惯。目睹全球暖化等环境问题,他说很想为这个社会出一分力,希望环保锂电池技术可以带来新的产业链,订立全新生产标准,推动未来零废弃的制造过程。
■GRST总部设于香港,负责申请专利工作,研发中心则位于顺德,具备电池生产及回收设施。
倡电池纳入CEPA范围
虽为初创公司,但创办愿景却不短浅。长远而言,黄星雄希望香港成为全球首个拥有死循环式绿色能源生态的城市,意指供应链活动需考虑产品的生命周期及可持续发展,减少对环境的影响,事实上,近年全球各地对死循环式城市管理的呼声亦日益渐高。他亦希望可在本港设立专门钻研可持续技术,并提供生产、回收及培训的研发中心,培养本地的绿色能源人才。
不过,要实现这个宏愿并非容易,黄星雄认为需要政策配合,推动电池绿色生产及回收技术,建议将电池纳入更紧密经贸关系安排(CEPA)范围内,促进大学与产业合作研究及开发绿色电池技术。