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    鋰離子電池的循環經濟(三):驅動因素、障礙、促成因素和政策考慮

    返回列表來源:柏艾斯 發布日期:2021-07-22 13:08:54瀏覽:-查看手機網址
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    2.3 驅動因素  

    某些因素可能會驅動美國鋰離子電池的循環經濟發展。在本節中,將討論可能促進管理決策和行為的關鍵因素,以推動鋰離子電池的重用/回收。表3總結了這些潛在推動因素。  

    表3.鋰離子電池循環經濟的潛在推動因素

    2.3.1.2回收

    專注于回收鋰離子電池的數量、價值和市場的研發和分析,有助于緩解美國回收鋰離子電池的市場不確定性和投資者風險。確定美國退役鋰離子電池當前和預計數量的研究提供了對回收材料潛在供應的洞察,而專注于回收材料的價值和市場的研發和分析為潛在需求和預期利潤提供了信息。  

    比較回收方法的技術經濟分析,可以為回收和回收技術需求提供了最具成本效益的方法。研究電池材料在不同條件下的性能以及對鋰離子電池生命周期各個階段的環境和經濟影響,還可以深入了解不同回收過程的影響。評估回收技術對環境和經濟的影響可以指導研發需求,并確保利益最大化和權衡最小化。此外,技術經濟分析可以告知回收的真實成本,不僅可以考慮鋰離子電池拆解(例如包裝拆除、模塊拆除和電池分離)和加工成本,還可以考慮基礎設施需求(例如收集中心和設備),逆向物流(例如分揀、處理和運輸)、運營費用和監管合規成本。  

    例如,ReCell中心的供應鏈分析和EverBatt模型提供了對鋰離子電池回收的經濟和環境影響以及回收可能對初級制造、供應和需求產生的影響估計。

    專注于改進回收技術的研發和分析可以鼓勵創新,提高鋰離子電池回收的整體經濟性,并使私人投資更加可行。專注于以高回收率優化高純度材料的更具成本效益回收的研發,將使回收的經濟性更具吸引力,并且在處置方面更具競爭力。

    而ReCell中心直接開展陰極回收方面的工作,是通過在鋰離子電池再制造中重新使用之前不需要再處理的過程來回收更高價值的材料(例如鋰)。此外,研發重點不僅是從電池的陰極,而且是從電解液、黑色物質以及電池的陽極部分回收關鍵材料,這將提供替代的生產來源,并將減少美國對國外資源的依賴。

    例如,ReCell中心的研究旨在從電池材料的電解質成分中回收鋰?;厥占夹g的研發也可能會考慮如何監管新技術和設計。美國的法規通常針對所使用的回收過程和被回收的材料;因此,某些回收過程比其他過程受到更嚴格的監管。而監管分析可以告知如何監管新的回收技術和流程,并最終可以告知特定回收技術的真實成本效益和整體可行性。  

    專注于回收基礎設施需求和逆向物流服務和運營的研發和分析,可以鼓勵創新,提高回收的整體經濟性,并使私人投資更可取。分析當前的回收基礎設施以及與處理、儲存、運輸和回收鋰離子電池的兼容性,可以告知基礎設施需求以及逆向物流服務和運營需求。此外,地理空間分析可以告知其他運營和服務的位置,例如收集站點和回收設施以提高逆向物流的效率。例如,美國能源部的鋰離子電池回收政策將激勵行業創造創新服務和流程,以在美國實現具有成本效益的鋰離子電池回收。具體來說,競爭和挑戰可以促使行業廠商創建可擴展的流程,這些流程可以回收美國90%的廢棄或用過的鋰離子電池。而潛在的激勵包括鼓勵電池收集的系統、有效的分類和分離技術、安全存儲和運輸的方法,以及降低與逆向物流相關的成本的解決方案。  

    與上一節(第2.3.1.1節)中的再利用討論類似,專注于電池設計標準化的研發可以提高回收效率。電池設計和材料成分以及電池組設計的創新可以使拆卸更容易。電池的標準化還可能實現自動化回收過程,以實現更高效的電池組拆卸、模塊拆卸和電池分離。

    專注于鋰離子電池未來設計的分析可以為回收鋰離子電池提供有價值的市場洞察力。而了解電池化學和設計的潛在變化(例如,將電池陰極化學從高鈷轉變為低鈷、高鎳含量)對于回收工作非常重要,因為它們對特定材料的供需以及這些材料的價值產生了有意義的影響。

    電池設計和化學的變化也可能影響預期壽命分析以及鋰離子電池進入回收供應鏈的數量和時間。同樣,了解鋰離子電池學和設計的演變也可以為回收技術需求提供信息。例如,美國當今大多數電池回收商都專注于回收主要存在于陰極中的關鍵材料。

    然而,鋰離子電池化學性質(包括陽極組成)的變化可能會影響回收技術的需求,并推動不僅從陰極而且從陽極和其他電池組組件中回收材料的愿望。  

    與上面關于再利用的討論(第2.3.1.1節)類似,對鋰離子電池回收的分析和技術可以指導鋰離子電池的安全處理、運輸和儲存,以及減少責任問題。此外,對聯邦、州和地方法規的分析和指導還可以減少與不合規相關的不確定性和風險。  

    2.3.2信息可用性和交換促成因素  

    信息的可用性和交換可以在促進鋰離子電池的再利用/回收方面發揮重要作用。增加電池儲能行業利益相關者可以獲得的關于鋰離子電池的信息量,以及它們之間的信息交換可能會在美國實現再利用/回收以及新的和擴大的市場機會。本節討論了信息可用性和交換因素,這些因素可以在美國實現鋰離子電池的再利用/回收。  

    給定鋰離子電池模型中有關成分、化學成分和材料濃度的可靠信息,可以降低與再利用/回收工作相關的成本和責任。

    與電池特定化學成分相關的標簽要求可以實現制造商與鋰電池材料管理利益相關者和二級市場的廠商之間的信息交換,從而為廢鋰電池的安全處理、運輸、儲存和再利用/回收提供信息。

    對于在鋰電池退役或退役之前停業的制造商,這種信息交換也可以作為權宜之計。這種共享的知識還可以消除安全拆卸電池以進行再利用/回收所需成本高昂的診斷篩查的需求。此外,透明的信息交流可以加強電池儲能行業不同利益相關者之間的關系,并有助于確保二次使用的鋰離子電池的安全處理。  

    2.3.3 經濟和市場推動因素  

    政府補貼、資助或獎勵可以通過降低財務風險和使早期投資更可取,使私營企業能夠投資于新的和擴大的電池儲能市場機會。本節討論了一些經濟和市場推動因素,這些因素可能支持鋰離子電池的再利用/回收以及美國的二級電池儲能市場機會。  

    再利用/回收操作或逆向物流服務,可以通過降低投資風險來幫助鼓勵私人投資。同樣,聯邦或各州直接為研發提供資金可以鼓勵鋰離子電池的設計和創新,這反過來又可以增加再利用應用、二級市場機會和回收效率。對研發和分析以及再利用/回收公司的商業或稅收激勵措施可以幫助行業利益相關者克服當前二級市場投資和資源回收的不確定性。  

    2.3.4 監管和政策推動因素  

    聯邦、各州和地方法律法規在消費品安全和可靠電力服務方面發揮著關鍵作用。法律法規也可能有助于確保鋰離子電池的安全處理、儲存、處理、運輸、再利用/回收和處置。這些政策還可以推動和實現鋰電池的循環經濟。而在缺乏監管的情況下,行業標準還可以為鋰離子電池的環境可持續管理決策和行為提供指導。本節討論了一些可能支持鋰離子電池的再利用/回收和美國二級電池儲能市場機會的監管和政策因素。  

    2.3.4.1再利用

    與鋰離子電池再利用相關的明確且一致的美國聯邦、州和地方法規可以減少監管不確定性、責任問題和整體投資者風險。專門針對電池儲能系統的互連、消防、建筑和電氣法規可以實現鋰電池的安全可靠安裝,幫助確定鋰離子電池可行的二次應用,并提高消費者對鋰電池再利用的信心,此外,美國司法管轄區更加一致的法規可以降低與合規相關的監管復雜性和責任及其相關成本。  

    強制或鼓勵鋰離子電池重復使用的政策可以為電池儲能系統實現循環經濟。而禁止處置鋰離子電池的聯邦和州法規為鋰離子電池的再利用提供了對鋰離子電池再利用嚴格監管的豁免,要求再利用鋰離子電池或鼓勵再利用可以實現可持續的管理決策和行為,并且它們可以對鋰離子電池的再利用進行更多的早期投資可取。例如,北卡羅來納州和加利福尼亞州已通過法律研究和推薦政策,分別鼓勵將鋰離子電池用于固定式電池儲能系統和電動汽車。  

    最后,行業標準可以在缺乏監管的情況下為鋰離子電池的再利用提供指導。例如,UL公司的標準討論了對電池組、模塊和電池以及最初用于其他目的(例如電動汽車)的電化學產品進行分類和分級的技術,以確定它們在重新使用的應用中的可行性。UL公司的標準和類似標準可為重新利用的鋰離子電池的安裝提供可靠性和安全性指導,并提高消費者對二次使用鋰離子電池產品的信心。  

    2.3.4.2回收  

    與基于回收的鋰離子資源回收相關的明確且一致的美國聯邦、州和地方法律法規可以減少不確定性、責任問題和整體投資者風險。例如,有關RCRA固體和危險廢物法規如何適用于某些鋰離子電池回收過程的明確性和指導,可以減少監管不確定性和責任問題,并為回收技術的研發提供信息。同樣,關于美國交通部法規等其他監管計劃的指南及其對廢舊鋰離子電池的適用性可以告知回收電了的真實成本。此外,美國各地的統一法規可以降低與合規性相關的監管復雜性和法律責任及其相關成本,其方法可以減少與法規對在不同司法管轄區回收的鋰電池的適用性相關的不確定性。

    與上一節(第2.3.4.1節)中的再利用討論類似,強制或鼓勵回收的政策也可以為鋰離子電池實現循環經濟。例如,某些材料(例如鉛酸電池)在回收時會受到不太嚴格的資源保護和回收法(RCRA)監管。具體來說,在回收之前生成、運輸、再生、收集和儲存廢鉛酸電池但不執行實際回收的人員被排除在資源保護和回收法(RCRA)危險廢物法規之外,并根據替代監管控制進行監管,這條法規對鋰離子電池的類似排除可能會鼓勵回收鋰離子電池而不是處置。  

    在缺乏監管的情況下,自愿性行業標準和行業主導的舉措也可能鼓勵報廢舊鋰離子電池的環境可持續管理決策和行為。例如,類似于NSF/ANSI457光伏模塊和光伏逆變器可持續領導標準的自愿性行業標準可以鼓勵美國的鋰離子電池回收。NSF/ANSI457標準建立了專注于光伏組件和逆變器可持續性能標準的認證要求,其中包括報廢鋰離子電池管理和回收設計,并且可以為鋰離子電池制定類似的標準。相比之下,可以為鋰離子電池回收建立行業主導的倡議,例如美國太陽能工業協會(SEIA)的國家光伏回收計劃。該計劃匯集了回收供應商和光伏制造商的服務以形成一個首選合作伙伴網絡,可以經濟高效地回收報廢的光伏組件。該計劃等行業主導的舉措可以讓利益相關者更容易找到負責任地管理其退役鋰鋰離子電池的公司,從而實現鋰離子電池的回收。

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