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回收再利用 新商機湧現

將電池外殼剝離後進行粉碎,浮選出塑膠原料等較輕的物質,再以磁選將不同金屬材料加以分類。工研院/提供
將電池外殼剝離後進行粉碎,浮選出塑膠原料等較輕的物質,再以磁選將不同金屬材料加以分類。工研院/提供

本文共1531字

經濟日報 工業技術與資訊

面對全球淨零碳排的目標,推行電動車已成為世界各國解決空汙與節能減碳的方法之一,全球鋰電池需求也跟著大增,然而這些汰役的鋰電池如何回收再利用,成為各廠爭相投入的發展重點。根據研究機構MarketsandMarkets預估,2020年全球鋰電池回收的市場規模約6億美元,2030年將增至107億美元,年增幅約19.4%,催生出新的電池回收新商機。

以美國為例,為了電池妥善再利用,能源部成立鋰離子電池回收技術研發中心「ReCell Center」,目標是發展具國際競爭力的電池回收產業,以降低對進口原物料的依賴,同時將電池成本降至80美元/kWh。日本經濟產業省於2020年成立「車用電池再利用工作小組」,近期除支持本田和日產等企業進行相關固態電池研究,也將從脫碳研究開發用途的2兆日圓基金中提撥約1,510億日圓,其中有1,205億用於能量密度較高的蓄電池和原材料研發,以及回收再利用技術。

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歐盟的「電池2030+」計畫提出永續電池的短、中、長期目標開發藍圖,從短期投入易拆解的電池設計、電池模組分選與再利用、進行電池數據收集與分析,到中期投入鋰電池材料的分選及回復,以及長期建構從礦業、電池材料、精煉廠、回收廠到電池芯/模組/系統廠商上中下游完整循環體系。

工研院投入鋰電池的循環技術,2020年開始建置小型濕法處理設備,萃取獲得的有價金...
工研院投入鋰電池的循環技術,2020年開始建置小型濕法處理設備,萃取獲得的有價金屬可導入電池或其他產業的再利用。工研院/提供

此外,許多國際大廠如由前Tesla首席技術長JB Straubel創立電池回收新創公司Redwood Materials、瑞典電池廠Northvolt、特斯拉、豐田、福斯等都投入打造電池回收、材料提煉、供應再利用的技術開發。

一輛電動車動力電池由數百顆鋰電池組成,目前鋰電池的循環方式有三大類,首先是將汰役電池重新整合,降階利用於儲能裝置或低速電動車;二是將完全失能的電池分解後的金屬材料回收;三是廢棄掩埋。

電動車使用的鋰離子電池,無論磷酸鐵鋰還是三元電池,都運用許多貴重金屬原料。目前鋰電池材料雖然可再利用,但各國鋰電池回收率都很低,加上近期因電動車熱賣導致材料價格波動劇烈,如正極材料的碳酸鋰,今年前三個月上漲95%,過去一年更大漲四倍。如何導入循環經濟思維,並建立妥善的回收機制,讓廢電池能妥善再利用是重要課題。

汰役電池的降階利用,等同賦予電池二次生命。車用電池的效能一旦降至八成,將面臨汰換,若轉為家戶或工業儲能,壽命可達15年以上,應用範圍包括不斷電系統、充電站等。為協助國內業者解決電池回收技術瓶頸,工研院陸續投入鋰電池循環回收技術,自2020年建置小型濕法處理設備,先將電池外殼剝離後進行粉碎,再以磁選以及溶液、吸附、電解方式萃取的「濕法」方式,或以熔煉、焚燒的「火法」階段,最後取得包括用於正極或化工觸媒的鈷鎳原料、煉鋼添加劑的碳材原料、銅/鋁再製原料、用於鑄造的鐵合金原料,以及用於塑膠再製品的再生塑膠料等材料,可再回用到工業製程使用,協助產業解決原料回用困境。

工研院開發的濕法提純技術,具有低成本低、少空汙的特色,能協助產業回收電池中多樣性的材料回用,例如氧化鈷、草酸鈷及硫酸鈷等金屬,可成為油漆、馬達的永磁材料、渦輪葉片的合金等材料,利用價值高。近年因回收成效良好,帶動台灣鋰電池回收數量明顯增加,2021年回收620噸,較前一年的350噸大增,未來還會呈現倍數成長,為廢棄鋰電池找到第二春。

鋰電池降階利用與材料回收潛在市場龐大,台灣具備完整的電池供應鏈,若能建立鋰電池回收標準並整合相關廠商,有機會成為亞洲鋰電池循環的示範基地。

工研院

工業技術研究院是國際級的應用研究機構,以科技研發,帶動產業發展,創造經濟價值,增進社會福祉為任務。工研院聚焦客戶新價值,擘畫「2030技術策略與藍圖」為解決方案,用科技創新翻轉生活,以市場需求為導向、發展解決方案、創建嶄新市場,引領產業社會邁向美好未來。

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