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廢鋰電池循環利用 成大資源系申永輝研究出眾

2019-09-17 09:43經濟日報 張傑

隨著3C產品與電動車蓬勃發展,近年鋰電池需求量與日俱增,但隨之而來的電池回收問題也不容忽視,日前在波蘭循環經濟團來台參訪成功大學時,資源工程學系申永輝教授團隊針對廢鋰電池循環利用作法,提出研究結果及看法,獲參訪團印象深刻。

成功大學資源工程學系申永輝教授(右)與研究團隊一同合影。 張傑/攝影
成功大學資源工程學系申永輝教授(右)與研究團隊一同合影。 張傑/攝影

根據澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)報告亦指出,澳州每年產生 3,300 噸廢鋰電池,但電池回收率僅有 2%,預計到 2036 年,澳洲廢棄鋰電池將高達 10 萬噸,如果加以回收利用,95%零件可以變成新電池或用於其他產業。

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成功大學資源工程學系申永輝教授研究團隊指出,鋰電池在日常生活相當常見,台灣鋰電池產業,面臨最大問題,在於電池回收分類及降階規格,其中正極材料占鋰電池總成本40%,三元廢鋰電池(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)中的鈷、鎳、鋰比例約為30%、28%、10%,這些金屬都是一次資源,若能將正極材料中的鈷、鎳、鋰等重金屬進行有效回收,不僅可實現材料循環利用,尤其是金屬鈷,由於產量稀少、價格較貴,如果得到有效回收,將可緩解國內礦產資源不足。

研究團隊指出,研究技術主要致力鋰電池逆向工程,透過物理分選與濕式冶金,針對台灣鋰電池芯與模組商製程下腳料及廢棄鋰電池,做有價金屬萃取分離與精煉以及有害物質的安定化,透過實驗室試量產連續式設備操作與合作廠商提供之實廠設備操作驗證,最終產出高純度電池級(battery grade) 硫酸鎳、硫酸鈷、碳酸錳與碳酸鋰。

以回收分類來說,由於國內鋰電池種類眾多,製造來源及成份多有不同,如何建構有效回收機制及生產者使用延伸的制度,需要產官學三方一同研擬,以先進的追蹤管理方式完善廢鋰電池的末端處理,使之形成完整的迴圈,而在廢鋰電池降階使用來看,唯有電動車製造商,因掌握電池規格與性能,有機會率先帶頭推動。

根據研究證明,電動車電池每充電一次僅行駛較短的里程,或是充電過於頻繁,電池的功率便會下降,一般電動車電池平均壽命約8年,這些「降階」的鋰電池,可用較小功率的儲電使用,像是太陽能電場及風電場貯存電力,或是其他領域儲電使用。

研究團隊說,廢鋰電池回收處理,有助於形成「生產-回收-降階使用-再生產」的循環鏈,解決國內廢鋰電池污染和廢物利用的問題,亦可實現電動汽車長遠發展,緩解我國金屬資源緊缺及創造循環經濟新里程。

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