來源/ CNBC、Electrive，作者：Charlie Wood、Nora Manthey

在每一部智能手機和平板電腦內部，都有一塊有著黑暗而復雜歷史的厚重磚塊：電池。

電池里的鋰可能來自南美洲的鹽灘，在那里，有一些世界上最干燥的地區，數月的蒸發消耗了數百萬噸的水。電池中的鈷可能來自剛果民主共和國，據說那里的兒童在從地上提取鈷時被炸死或致殘。收集各種原子并將它們組裝成一個能正常工作的電池，可能需要來自十幾個國家的數千人。然后，經過幾年的使用，廢棄的電池通常會被扔進垃圾填埋場和焚化爐。

隨著鋰離子電池從手持設備躍入汽車、卡車和家庭，企業家和學者們都在競相尋找重復利用這些珍貴材料的方法。投資者將數百萬美元的賭注押在了內華達州的Redwood Materials公司上，該公司可以從電子垃圾中開采金屬。

它的競爭對手Li-Cycle致力于解決電池運輸的物流難題。其他一些公司正在開發一種技術，可以在不完全損壞電池的情況下使電池恢復活力。通過從各個方面解決這個問題，這些團隊朝著一個目標工作：將耗盡的電池轉化為有價值的資源。

Li-Cycle聯合創始人兼執行董事長蒂姆?約翰斯頓（Tim Johnston）表示：“我們把所有的錢都花在制造電池，制造化學材料上，然后在循環的最后燒掉它們。這是不正確的。”

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業內人士對即將到來的電池“海嘯”既興奮又惶恐。據Li-Cycle的聯合創始人兼總裁阿杰?科赫哈（Ajay Kochhar）稱，全球目前已經丟棄了50多萬噸鋰電池，其中大部分是小型電子產品。

但隨著世界向電力經濟轉型，預計到2030年，世界對鋰離子電池的需求將增加10倍。鋰離子電池的爆炸式增長大部分將由電動汽車推動，這些汽車攜帶的電池重量超過1000磅。“我們正處于冰山的一角。”科赫哈說。

科赫哈和其他人認為這個問題是一個機會，可以用一個更“可循環”的系統來取代現在脆弱且有問題的供應鏈，這個系統用上一代電池的材料來制造下一代電池。他們不會為了回收而回收。據Statista估計，到2030年，僅鋰離子電池回收市場的年價值就可能達到180億美元，而2019年這一數字為15億美元。

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特斯拉聯合創始人的回收創業公司

領先美國市場的一家初創企業是Redwood Materials公司，它是特斯拉聯合創始人J.B.斯特勞貝爾（JB Straubel）的最新投資項目。

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在擔任特斯拉首席技術官的16年時間里，斯特勞貝爾意識到，在這些汽車的使用壽命結束后，他沒有對這些汽車進行加工的計劃。與手機不同的是，半噸重的汽車電池不能就這樣放在垃圾抽屜里閑置著。大多數電動汽車目前都處于鼎盛時期，但在未來五年內，早期的電動汽車將開始大量淘汰，屆時將掀起一場海嘯。

自2017年成立以來，Redwood Materials一直在為第一波浪潮做準備。這家初創企業位于卡森市，目前有兩家工廠處理附近特斯拉超級工廠生產的所有廢料和缺陷電池。

特斯拉超級工廠由松下和特斯拉共同擁有。僅松下廢品廠每年就提供約10億瓦的材料，其他12家合作伙伴也提供類似的數額，總計相當于每年約2萬噸材料。該公司最近還與零售巨頭亞馬遜合作，處理來自亞馬遜的電池。

從電池到原子

在對新到的電池進行分類后，Redwood Materials公司采用了專利工藝，包括燃燒電池，融化電池內的內容物，然后將其浸入液體中，浸出所需的元素（盡管具體的程序是根據電池類型量身定制的）。

該公司的一位發言人說，最終，這項技術可以回收電池中95%至98%的鎳、鈷、鋁、石墨和80%以上的鋰。這些材料大部分被賣回給松下，用于制造新的特斯拉電池。

“Redwood Materials已經組建了一個優秀的團隊，與我們合作，處理廣泛的廢物流，并開發原材料，然后我們就可以在我們的電池制造過程中使用。”松下能源公司的電池技術副總裁賽琳娜?米克拉扎克（Celina Mikolajczak）說。

在摩羯座投資集團和突破性能源投資公司的4000萬美元資助下，該公司目前正致力于提高卡森城工廠的產能。突破性能源投資公司是一家環境投資基金，亞馬遜創始人杰夫?貝佐斯（Jeff Bezos）和微軟聯合創始人比爾?蓋茨（Bill Gates）也在其中。

“輪輻”模式

約翰斯頓和科赫哈以類似的方式創立了Li-Cycle，于2016年將其推出。在此之前他們在Hatch（一家專門從事電池化學品的全球工程公司）共事。他們圍繞“中心和輻條”模式構建業務。

由于電池是火災隱患，安全運輸成本可能很高。為了降低距離，Li-Cycle打算在當地的“輻條”設備收集電池，將電池分成三部分：塑料外殼、混合金屬（如箔）和活性材料，如電池核心處的鈷和鎳——一種被稱為“黑色團塊”的黑色粉塵。

Li-Cycle可以直接將這些材料出售，或者將黑色團塊運送到一個“中心”工廠，然后將其浸泡在室溫下的液體中。約翰斯頓說，這樣可以以90%到95%的效率提取金屬——甚至是鋰，許多處理方式都很難有效地捕獲鋰。

該公司目前有兩個“輻條”在運行，一個在加拿大安大略省，另一個在紐約羅徹斯特，每年可以分解總共1萬噸的鋰離子電池。Li-Cycle公司最近宣布，計劃在羅徹斯特建立他們的第一個“中心”。

從2022年年底開始，該中心每年將能夠將25000噸的團塊（從65000噸電池中）分離成鋰、鈷、鎳和其他元素。和Redwood Materials一樣，該公司希望盡快擴張，目前已經籌集了約5000萬美元的資金。

“這是一個很大的空間，我們需要一個回收隊伍。”科赫哈說。

振興分子

但展望未來，研究人員指出，清除電池的原子部分的長期利潤可能非常微薄。電池的化學結構每年都在變化，例如，松下在2012年至2018年之間將特斯拉電池中的鈷含量削減了60％。這些變化可能需要不斷調整回收過程，同時也要使其利潤降低（鈷是最昂貴、最有價值的電池元件）。

一個更有效的方法可能是在更高的水平上回收電池，回收它們更大的分子結構，而不是原子。電池研究公司OnTo Technology的創始人、化學家史蒂夫?斯盧普（Steve Sloop）把電池比作公寓樓。與其把它推倒換木頭和磚，為什么不翻新呢？他說：“電池在制造上投入了大量的能源。我們正在努力節省這筆投資。”

就鋰離子電池而言，這意味著要更換鋰，因為每次充電和放電時，都會有一小部分鋰附著在電池的分子支架上。當電池中自由流動的鋰耗盡時，電池就沒電了。

去年9月，斯盧普發表了一個案例研究，描述了他的實驗室如何自動拆卸并粉碎回收的蘋果電池，將其活性材料浸泡在富含鋰的浴液中，使其恢復到原始狀態。最終的產品標志著第一個從工業原料中重新組裝的全燃料電池。

OnTo Technology只是一個追求“直接回收”戰略的組織。能源部資助了一家名為ReCell中心的研究聯盟，該聯盟也支持類似的項目。據領導這項工作的阿貢國家實驗室的運輸系統分析師琳達?蓋恩斯 （Linda Gaines）說，該中心目前正在組織一場不同類型的“再鋰化”的非正式競賽，看哪一種效果最好。

“再鋰化已經走過了很長的一段路，”她說，“這確實是我們可以考慮擴大規模的階段。”

擴大規模將是所有這些舉措面臨的主要挑戰。在實驗室中，將電池還原為原子，或者替換鋰，相對容易一些。但如何收集、運輸、分類、拆卸、處理和重新分配即將到來的數百萬噸材料，卻是個難題。

“這是一項即將上市的新技術。”伯明翰大學的材料科學家加文?哈珀（Gavin Harper）說，他參與了英國電池回收項目ReLib。“我們還沒有看到它將帶來的問題、挑戰和機遇。”

跨國回收網絡

在歐洲，對電動汽車電池合法的國際收集和回收解決方案的需求正在增加。現在，來自比利時、德國、意大利、荷蘭和挪威的領先電池收集公司已經聯合成立了Reneos SCE作為一個跨國網絡。

Reneos SCE的創始企業包括比利時bebat，德國GRS Batterien Service GmbH，意大利Cobat，挪威BatteriRetur和荷蘭Stibat。通過他們新的歐洲平臺，他們提供跨境收集、運輸、儲存、再利用、再處理或拆解電動汽車電池的回收，所有這些都符合各國的法律。

“回收、再利用或直接取走并送到客戶選擇的地點。所有這些機構都可以在所有歐洲國家收集電池，儲存、拆卸它們，然后進行處理。為此目的，我們有自己的合作伙伴；但我們也可以與客戶的首選合作伙伴合作。客戶可以通過‘跟蹤與軌跡’系統來密切跟蹤一切。”Reneos首席執行官菲利普?塞力斯（Philippe Celis）解釋說。

這些合作伙伴從電動汽車、工業和私人使用的鋰電池中收集鋰電池。“有了Reneos，我們可以為我們的國際運營客戶提供安全的解決方案，不僅在德國，而且在整個歐洲。我指的不只是法律安全，而是整個回收、運輸和回收過程的安全。”

Reneos的首席執行官塞力斯補充說：“通過匯集領先的專家，我們正在使歐洲成為電池回收中心，增強我們對亞洲和美國的競爭力。”從行業的角度來說，他說，該倡議吸引了大量的興趣。

例如，2019年10月，Reneos接手了Zero摩托車的廢舊電池收集和回收工作。該電動摩托車制造商在比荷盧、奧地利、捷克共和國、芬蘭、法國、德國、愛爾蘭、意大利、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典和英國都有授權經銷商。Reneos在各個國家的合作伙伴可以根據各自的法律和安全法規，在這些國家對電池進行的收集、運輸和加工。

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