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保時捷發(fā)布電池生命周期白皮書

2022-02-21 22:48:21·  來源：能源學(xué)人  
　
對當(dāng)前汽車電池循環(huán)經(jīng)濟挑戰(zhàn)的全面分析摘要：隨著社會對電動化乘用車和商用車的全球應(yīng)用的展開，關(guān)于汽車電池在電動汽車（EV）中使用后的命運的問題出現(xiàn)了。鋰離
對當(dāng)前汽車電池循環(huán)經(jīng)濟挑戰(zhàn)的全面分析
摘要：
隨著社會對電動化乘用車和商用車的全球應(yīng)用的展開，關(guān)于汽車電池在電動汽車（EV）中使用后的命運的問題出現(xiàn)了。鋰離子電池的有限可用壽命以及歐洲等國家關(guān)于電池回收和處理的規(guī)定都是值得考慮的問題。此外，社會對可持續(xù)解決方案的認(rèn)識和需求也在增加，人們要求提高材料的可追溯性，減少碳足跡，并增加回收配額。然而，在第二生命應(yīng)用中延長產(chǎn)品的壽命和通過回收更早獲得關(guān)鍵材料之間的關(guān)鍵沖突仍有待解決?？偠灾?，這些影響需要在汽車電池的后生命周期-"二次"生命周期中找到解決方案。在這篇白皮書中，作者使用早期市場的數(shù)據(jù)分析了二級生命周期，隨后得出了三個關(guān)鍵的啟示：
1、預(yù)測性電池分析將成為電池壽命周期管理的標(biāo)準(zhǔn)程序；
2、只有一定比例的廢舊電池可以用于第二生命的應(yīng)用；
3、電池回收可以支持原材料的供應(yīng)，并有可能成為經(jīng)濟上的吸引力。
背景介紹：
隨著電動汽車在大量領(lǐng)域的廣泛使用，鋰基電池的使用正在成為汽車部門的一個大眾市場業(yè)務(wù)。汽車牽引電池的生命周期是沿著兩個主要路徑進(jìn)行的：一次性壽命周期，持續(xù)到電池在車輛中的第一個壽命結(jié)束，以及隨后的二次壽命周期。在本白皮書中，重點在于后者。術(shù)語"報廢電池"(EoL)在這里被用來描述電動汽車中第一個壽命結(jié)束時的電池。對報廢電池進(jìn)行分析以確定其健康狀況（SoH），這為其進(jìn)一步的部署提供了寶貴的信息：在其第二次生命中的預(yù)期使用或直接走向回收。在每種情況下，電池都必須被收集和運輸。
關(guān)于第二次生命，EoL汽車電池的主要使用情況是在固定儲能系統(tǒng)（ESS）中使用，例如，用于電網(wǎng)穩(wěn)定或作為大功率充電（HPC）站的緩沖器。在這種系統(tǒng)中的任何使用，通常都需要對電池進(jìn)行修理、準(zhǔn)備工作和修改。第二次生命的另一個使用案例是將模塊作為再制造的備件在車輛中重新使用。后者仍處于早期階段。另一方面，回收可以在各種機械和化學(xué)過程中進(jìn)行，主要目的是重新獲得原材料，然后可以用來制造新的電池單元：換句話說，循環(huán)經(jīng)濟。電池的循環(huán)經(jīng)濟不僅可以減少電池的碳足跡，還可以減少對原材料供應(yīng)商的依賴。
圖1、電池壽命周期的階段
為了評估生命周期的下游過程，有必要對汽車鋰離子電池的安裝基礎(chǔ)進(jìn)行評估。如圖2所示，全球汽車電池的年需求量預(yù)計將逐步增加，2030年將達(dá)到4400 GWh，2040年將達(dá)到8300 GWh，20506年將超過11000 GWh。最近的政治舉措如歐洲的歐盟綠色協(xié)議和美國拜登政府實施的電動車戰(zhàn)略加速了這一增長。
圖2、全球年度汽車電池銷售和回報
基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)和預(yù)測，全球達(dá)到第一壽命的汽車電池數(shù)量可以通過一個數(shù)學(xué)模型來預(yù)測，該模型的平均車輛壽命為15年。技術(shù)故障和事故損失在整個EoL電池的數(shù)量中占少量，但最重要的是，車輛工作壽命的結(jié)束決定了電池第一壽命的結(jié)束。同樣的假設(shè)也適用于所有電池的化學(xué)成分。雖然今天的EoL電池數(shù)量幾乎可以忽略不計，但在中期的未來，可以預(yù)期會有大量的汽車電池返回。在2030年，報廢電池的總量可能達(dá)到330 GWh，2040年為2400 GWh，2050年為4900 GWh（見圖2）。
考慮到這些返回量，很明顯，在可預(yù)見的未來，回收材料只能供應(yīng)原材料需求的一部分，而且鑒于電動車市場的快速增長，這將不足以滿足所有的材料需求。因此，在可預(yù)見的未來，將不得不增加新的原材料，以滿足不斷增長的需求。然而，這一趨勢是明確的：雖然在2030年，EoL電池的容量只足以供應(yīng)新的汽車電池需求的7%，但在2050年，EoL電池的容量將相當(dāng)于新需求的43%，這對可持續(xù)性的原因以及支持原材料供應(yīng)是有利的。
目前在電池生命周期后期的挑戰(zhàn)主要是建立適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施和程序來收集、再利用和回收電動汽車電池。特別是世界上的工業(yè)化地區(qū)（如歐洲、中國），它們被認(rèn)為是電動車的早期采用者，已經(jīng)部分地制定了法規(guī)，以確保正確處理EoL電池。在這些地區(qū)，二手車的電池可以但不一定要免費交還給原始設(shè)備制造商（OEM）。在這種情況下，原始設(shè)備制造商將負(fù)責(zé)分析、臨時儲存、準(zhǔn)備以及包裝和物流，以便將其轉(zhuǎn)變成第二次生命或回收。在這種立法的情況下，原始設(shè)備制造商也必須承擔(dān)這些程序的費用。
其中一個關(guān)鍵的因素，同時也是一個不確定的來源，就是離開循環(huán)經(jīng)濟的車輛的剩余部分。盡管有立法，但由于囤積、不當(dāng)處置或出口到收集、再利用和回收過程落后于工業(yè)化國家的發(fā)展中國家，將不可避免地發(fā)生外流。發(fā)展中國家的收集、再利用和回收過程預(yù)計會落后于工業(yè)化國家。德國的歷史數(shù)據(jù)顯示，出口到發(fā)展中國家的報廢汽車（ELVs）比率約為10%。此外，有高達(dá)19%的ELV沒有統(tǒng)計記錄其去向。必須指出的是，歷史數(shù)據(jù)主要是指內(nèi)燃機ELV，由于發(fā)展中國家的充電基礎(chǔ)設(shè)施不足，全電動ELV的出口率預(yù)計會降低，至少在未來幾年是這樣。即使是留在循環(huán)經(jīng)濟中的電池，關(guān)鍵的問題是，一個無害環(huán)境的電池是否應(yīng)該用于潛在的第二次生命或直接回收，以及如何選擇最佳的路徑。在接下來的章節(jié)中，我們將以三個關(guān)鍵點的形式闡述當(dāng)前的挑戰(zhàn)和限制，以及對電池二次壽命周期的建議。首先，預(yù)測性電池分析的應(yīng)用是標(biāo)準(zhǔn)程序。隨后，將討論廢舊電池二次利用的可行性，以及通過支持原材料供應(yīng)的電池回收的經(jīng)濟吸引力。
預(yù)測性電池分析將成為電池壽命周期管理的標(biāo)準(zhǔn)程序
我們相信上帝；所有其他人必須帶來數(shù)據(jù)。這句話是統(tǒng)計過程控制的先驅(qū)William Edwards Deming說的，他簡明扼要地總結(jié)了數(shù)據(jù)測量和分析在幾乎所有應(yīng)用領(lǐng)域的價值。電池也不例外。然而，直到現(xiàn)在，電池數(shù)據(jù)的使用幾乎沒有用盡其潛力，很少有基于數(shù)據(jù)的方法被用來評估電池的真正價值和離其最終壽命結(jié)束的剩余時間。
對電池的分析和有關(guān)其真正退化的透明度，將是將其分配到第二次生命或直接走向回收的重要推動力。描述電池退化影響的相關(guān)參數(shù)是健康狀態(tài)（SoH）。通常情況下，SoH被稱為當(dāng)前容量與最初規(guī)定容量的比率。然而，它實際上是一個通用的數(shù)字，可以基于各種電池技術(shù)參數(shù)的測量，如阻抗或內(nèi)阻，這些都可以作為確定SoH的因素。到目前為止，這些技術(shù)參數(shù)是通過特定的測試設(shè)備獲得的，這些設(shè)備通常要求電池在車間里要么仍在汽車內(nèi)，要么處于拆卸狀態(tài)。這很費時間，而且需要人工。目前的SoH測定程序是復(fù)雜的，并且在置信度方面仍有局限性。此外，SoH無法對電池的真正健康狀況作出準(zhǔn)確的結(jié)論。關(guān)于電池的真正健康狀況的確切結(jié)論，如果沒有進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，對電池的預(yù)期壽命進(jìn)行深刻的分析是不可能的。
更復(fù)雜的電池分析概念依賴于增強的傳感器技術(shù)和更廣泛的連接以及機器學(xué)習(xí)。在這種最先進(jìn)的電池分析概念中，參考電池在實驗室中進(jìn)行循環(huán)和測試，以提供一個基于人工智能的模擬模型，該模型反映了真實的電池-"數(shù)字孿生"。來自現(xiàn)場真實電池的運行（實時）數(shù)據(jù)，然后可以使用數(shù)字孿生體進(jìn)行處理和分析。雖然原始設(shè)備制造商已經(jīng)在收集車輛的運行數(shù)據(jù)（特別是在商用車領(lǐng)域，廣泛使用遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)），但收集車輛的實時電池數(shù)據(jù)大多沒有得到利用。在其他分析模型中，每輛車的數(shù)據(jù)可用于檢查相關(guān)的電池參數(shù)與預(yù)定的警告水平，檢測車隊內(nèi)的異常行為，或?qū)嶋H電池狀態(tài)與數(shù)字實驗室模型進(jìn)行比較。除了檢測異常行為和質(zhì)量問題外，歷史電池數(shù)據(jù)還可以確定電池特定的SoH，并預(yù)測EoL后第二次使用的可行性。整個過程在圖3中描述。
圖3、實時的車輛數(shù)據(jù)可用于分析電池SoH的二次使用情況
可以預(yù)計，來自實際車輛的電池數(shù)據(jù)的使用將急劇增加。事實上，國家立法甚至可能要求原始設(shè)備制造商在其車輛中加入部分此類功能。例如，中國已經(jīng)依法對電池數(shù)據(jù)進(jìn)行了實時監(jiān)測（RTM），這可以作為進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。但特定國家的立法，如數(shù)據(jù)隱私法案，將導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)不同的（實時）數(shù)據(jù)利用界限。
總而言之，預(yù)測性電池分析不僅是一種成本效益工具，可以減少經(jīng)銷商和車間的人工分析，而且還將出現(xiàn)使用實時電池數(shù)據(jù)的其他貨幣化模式，如基于實際處理數(shù)據(jù)的延長保修或二手電動車證書。特別是在第一壽命使用的后期，確定SoH和基于數(shù)據(jù)的EoL預(yù)測是確定電池在其剩余壽命周期中的命運的關(guān)鍵技術(shù)，因為只有在第一壽命結(jié)束時具有相對較高SoH的電池才有望適用于第二壽命的利用。
只有一定比例的廢舊電池可以用于第二生命的應(yīng)用
電池在車輛中的第一個壽命結(jié)束后，其整體壽命可能不會完全結(jié)束，但仍有可能在第二個壽命的應(yīng)用中重新使用，這取決于降解情況。根據(jù)一般慣例，如果汽車電池的SoH值低于最初額定值的70-80%，則被認(rèn)為達(dá)到了壽命的終點。此外，光學(xué)、功能或熱應(yīng)力可能會導(dǎo)致被宣布為關(guān)鍵電池。這些是有缺陷或損壞的電池（例如，來自墜毀的車輛），它們含有火災(zāi)或熱失控的風(fēng)險。關(guān)鍵電池在處理、包裝和運輸方面有更高的要求，不能用于第二次使用，必須直接回收。
EoL汽車電池再利用的主要使用案例可以在固定式儲能系統(tǒng)（ESS）中找到。隨著可再生能源的興起，用于削峰填谷、備用電源或成本優(yōu)化的能源供應(yīng)等使用情況的此類系統(tǒng)的需求將增長。這為新的和二手鋰離子電池帶來了巨大的市場潛力。儲能系統(tǒng)有不同的尺寸，服務(wù)于多種使用情況，例如，容量低于50千瓦時的家庭儲能系統(tǒng)。高功率充電站（HPC）的緩沖存儲器，容量大于100千瓦時，以及公用事業(yè)規(guī)模的MWh系統(tǒng)，可用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)的一次能源供應(yīng)，尤其是可再生能源。
在這種情況下，應(yīng)該提到的另一個使用案例是對廢舊電池進(jìn)行再制造，以作為備件再利用，這是一種傳統(tǒng)上適用于內(nèi)燃機某些部件的方法。原始設(shè)備制造商正在不斷調(diào)查，看看它是否可以成為電池的一個可行案例。在這種使用情況下，具有相對較高的SoH的模塊可以從EoL電池組中提取出來，并可能作為現(xiàn)場車輛的備件，單獨或重新組裝成整個電池組。然而，這些工作目前還處于早期階段。
從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，重新使用廢舊電池是值得的，因為它延長了電池的使用壽命，同時為不斷增長的ESS市場服務(wù)，否則就需要新電池。由于目前新電池在生產(chǎn)過程中仍然對環(huán)境造成很大的影響，因此，利用第二代電池可以與正在進(jìn)行中的電池生產(chǎn)相結(jié)合。由于目前新電池在生產(chǎn)過程中仍然會對環(huán)境造成很大的影響，利用第二代電池，再加上持續(xù)的生產(chǎn)優(yōu)化，肯定可以緩解這些影響。然而，當(dāng)涉及到舊電池的第二次生命的可行性時，需要考慮經(jīng)濟和技術(shù)的邊界條件。根據(jù)固定存儲的市場發(fā)展，對鋰基電池的ESS容量需求可能小于可用的EoL電池的容量。
2030年，ESS的需求將至少為每年107 GWh。這將不足以消耗2030年預(yù)計的330 GWh的EoL電池（圖2）。如果出現(xiàn)更積極的ESS應(yīng)用，二次電池安裝的潛在容量可能會增加。盡管如此，只有相關(guān)的無機物電池可以被帶入第二次生命過程，即那些被證明在技術(shù)上最合格的電池。對于ESS的使用，SoH在70-80%的范圍內(nèi)仍然是足夠的，二手汽車電池只要達(dá)到40-50%的SoH就可以使用（見圖4）。這里，"技術(shù)上"一方面是指SoH，另一方面是指電池化學(xué)。此外，那些缺乏必要的健康和可靠性的電池需要被分離出來，并應(yīng)直接進(jìn)入回收途徑。
圖4、不同汽車牽引電池化學(xué)成分的利用階段
然而，必須考慮到ESS在循環(huán)穩(wěn)定性、功率密度、冷卻、抗震性和安全性方面比汽車電池有其他要求，而且不同的電池化學(xué)成分以不同方式滿足這些要求。鎳-錳-鈷（NMC）電池的化學(xué)成分目前是汽車牽引電池的標(biāo)準(zhǔn)。除了鎳、錳和鈷的比例變化，NMC化學(xué)電池將繼續(xù)用于汽車牽引電池-至少在未來10年內(nèi)。另一方面，作為正極材料的磷酸鐵鋰（LFP）到目前為止主要用于消費類電池，但在汽車OEM中越來越受歡迎。雖然LFP電池目前只用于少數(shù)電動車，但它們的相對份額預(yù)計將在未來幾年內(nèi)增加。
在技術(shù)可行性方面，鑒于LFP電池的循環(huán)穩(wěn)定性和內(nèi)在安全性，通常似乎更適合于第二生命。NMC電池在這些規(guī)格上顯示出較弱的性能，這限制了它們在ESS中第二次生命的可用性（見圖4）。低成本的電池化學(xué)材料（主要是LFP）似乎將盡可能多地用于第二壽命的應(yīng)用中，因為它們在技術(shù)上更可行，并且缺乏昂貴的電池材料，使它們對回收有吸引力。如果對第二壽命存儲容量的需求超過了可用的LFP電池的數(shù)量，可能會出現(xiàn)用包括更有價值的金屬（如NMC）的化學(xué)材料進(jìn)行補充的情況。
圖5、基于SoH和化學(xué)的回收與第二生命的評估
綜上所述，未來可能會有更多的二次電池的使用，但作為一般準(zhǔn)則，其可行性一方面取決于SoH，另一方面取決于電池的化學(xué)成分（見圖5）。具有合適的化學(xué)成分和足夠的SoH的電池可以被用于二次使用。但就其經(jīng)濟可行性而言，必須考慮到額外的成本，因為幾乎所有的二次電池都必須經(jīng)過再利用的過程?？紤]到這些頂層工藝和新電池價格的快速下降。不能保證再利用的舊電池在經(jīng)濟上能與新電池競爭-這在很大程度上取決于個人的使用情況。二手電池的潛在折扣的經(jīng)濟性仍未得到解決-這也是先進(jìn)分析技術(shù)至關(guān)重要的另一個原因。
電池回收可以支持原材料供應(yīng)，并可能在經(jīng)濟上具有吸引力
回收是指對電池的部件進(jìn)行分解，以回收其原材料?；厥者^程的配置和效率是電池循環(huán)經(jīng)濟的直接推動因素。在這種情況下，有必要提到的是回收的吸引力與鎳和鈷直接相關(guān)。每個電池的收入潛力約為30%。關(guān)于越來越流行的LFP電池，應(yīng)該注意到，由于缺乏有價值的金屬，其回收的經(jīng)濟吸引力將降低。因此，鎳和鈷含量高的電池化學(xué)制品在以下回收過程的成本和收入分類中被關(guān)注-特別是NMC。
NMC111是汽車牽引電池的標(biāo)準(zhǔn)材料混合物，直到近年來被NMC622所取代，NMC622是目前占絕大多數(shù)的新汽車牽引電池的標(biāo)準(zhǔn)。因此，預(yù)計NMC111將主要出現(xiàn)在未來10年內(nèi)回歸的電池中。而NMC622將是此后EoL電池的主要電池化學(xué)成分。目前的材料研究顯示，鎳的含量不斷增加（80-90%），而錳和鈷的含量則不斷減少，例如NMC811，預(yù)計將在未來十年成為標(biāo)準(zhǔn)。
回收過程本身通常在第一步考慮對電池組進(jìn)行拆解和放電。此后，目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是將濕法冶金與火法冶金或機械預(yù)處理相結(jié)合。圖6中描述了一個當(dāng)代的過程鏈。該過程本身或子過程的組合因不同的應(yīng)用和公司而異?；厥樟看笥?,000噸/年的回收廠已經(jīng)被證明是可以成功的。
圖6、當(dāng)代回收工藝概述
目前，大多數(shù)工業(yè)工廠都沒有回收陰極以及電解液中的鋰。除了收入潛力外，這可以為回收業(yè)務(wù)的可持續(xù)性和經(jīng)濟可行性做出重要貢獻(xiàn)。因此，鋰回收工藝的整合有望成為未來電池回收商的必修課，這也是德國應(yīng)用生態(tài)研究所等研究機構(gòu)的預(yù)期。必須注意的是，只有在使用黑粉作為輸入質(zhì)量的情況下，即在使用機械處理作為預(yù)處理而不是火法冶金的情況下，才能在濕法冶金過程中回收鋰。
當(dāng)代回收工藝可以以高回收率回收電池材料（見圖6）。然而，即使有高效的回收過程，循環(huán)經(jīng)濟也取決于舊產(chǎn)品的收集率?？v觀整個全球鋰離子電池市場，目前只有約50%的報廢電池能被回收商回收。可持續(xù)的生命周期也需要得到極大的關(guān)注。最近的歐盟立法提案顯示了65-75%的收集目標(biāo)，并對新電池單元中回收材料的最低比例規(guī)定了目標(biāo)。就回收效率而言，歐盟估計鋰基電池的65-70%可以被回收。這樣的監(jiān)管框架將加快回收活動，并有可能增加數(shù)量和規(guī)模經(jīng)濟。雖然今天的回收工廠主要是利用不足，但在未來的幾年里，負(fù)載率將會增加。這也將對這些工廠的運營成本產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，預(yù)計其運營成本將急劇下降。
同時，電池回收與行業(yè)的外部因素密切相關(guān)?；厥盏慕?jīng)濟可行性在很大程度上取決于電池原材料。原材料的可用性和市場價格的發(fā)展將是電池回收商業(yè)案例中的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)。為了評估經(jīng)濟可行性，來自回收材料的收入必須與回收工廠的運營成本以及處理、包裝和運輸?shù)某杀具M(jìn)行比較。處理成本對整個過程的貢獻(xiàn)較低，但由于涉及到人工勞動，預(yù)計將保持穩(wěn)定。包裝和物流成本預(yù)計將穩(wěn)步下降，并將對整體業(yè)務(wù)盈利能力產(chǎn)生重大的成本影響。因此，通過規(guī)模經(jīng)濟可以減少成本的潛力。
除了成本方面的規(guī)模經(jīng)濟外，原材料收入是杠桿經(jīng)濟可行性的主要貢獻(xiàn)者。電池的原材料價格在歷史上有很大的波動性，原材料的稀缺性可能會發(fā)生，這取決于原始設(shè)備制造商的電氣化戰(zhàn)略和隨后的需求。這種材料的稀缺性將不可避免地導(dǎo)致原材料價格的上升。此外，必須考慮到碳定價的經(jīng)濟性可以積極促進(jìn)回收的整體經(jīng)濟可行性。目前，電池生產(chǎn)是二氧化碳密集型的，除了其他杠桿外，電池回收也是減少二氧化碳排放的一種手段。由于回收而節(jié)省的二氧化碳在很大程度上取決于所使用的回收工藝。雖然火法冶金工藝由于能源需求較大而造成較高的二氧化碳排放，但純水法冶金工藝具有較高的二氧化碳減排潛力。平均來說，考慮到火法和濕法冶金，可以假設(shè)每千瓦時回收的電池可以節(jié)省20公斤二氧化碳當(dāng)量。隨著世界各國政府對二氧化碳和其他溫室氣體（GHG）的排放進(jìn)行定價，減少電池材料的開采和提煉過程將最終帶來經(jīng)濟效益。在主要的二氧化碳定價現(xiàn)貨市場之一，基于上限和交易結(jié)構(gòu)的歐洲排放交易系統(tǒng)（EUETS），二氧化碳價格已經(jīng)逐漸上升，2021年的價格在30至55歐元/噸二氧化碳當(dāng)量之間。研究機構(gòu)和非政府組織要求更高的二氧化碳價格。
由于原材料和二氧化碳價格的發(fā)展不確定，對電池回收的經(jīng)濟吸引力計算了兩種情況，如圖7所示。這兩種情況都考慮了從NMC111到NMC622到NMC811的過渡。

圖7、整個回收價值鏈的成本和收入結(jié)構(gòu)
在方案（情景A）中，假設(shè)原材料價格穩(wěn)定發(fā)展，沒有考慮二氧化碳的影響。在這種情況下，在運輸、包裝和工廠運營方面，鑒于EoL電池的數(shù)量不斷增加，電池回收的盈利能力將只因成本方面的規(guī)模效應(yīng)而得到提高。在方案（情景B）中，由于可能出現(xiàn)的資源稀缺，假設(shè)原材料價格上升，這可能是OEM加速電氣化戰(zhàn)略的結(jié)果。在這種情況下，回收材料的市場價格也將上升。
此外，每千瓦時節(jié)省20公斤二氧化碳當(dāng)量或每公斤電池節(jié)省3公斤二氧化碳當(dāng)量，以及每噸二氧化碳當(dāng)量5歐元（2020年）、100歐元（2025年）和150歐元（2030年以上）的二氧化碳價格已被應(yīng)用。這兩種效應(yīng)將與方案A的成本節(jié)約一起帶來進(jìn)一步的經(jīng)濟效益。
到目前為止，考慮到目前的成本水平以及原材料和二氧化碳的價格，回收（是不盈利的。如方案A所示，僅靠成本節(jié)約可能很難將其變成一個積極的商業(yè)案例。如方案B所示，原材料價格的上漲加上避免的二氧化碳排放所帶來的經(jīng)濟效應(yīng)，是實現(xiàn)盈利的必要條件，該方案將在2025年和2030年之間實現(xiàn)收支平衡。然而，這兩種情況下的盈利能力仍然受到電池化學(xué)過渡的影響，因為有價值的材料，特別是鈷，目前在電池中被減少。
上述立法要求在新電池中加入最低比例的回收材料，這可以進(jìn)一步提高經(jīng)濟可行性。在這種情況下，對回收材料的強勁需求可能導(dǎo)致回收收入的急劇增加，回收材料的價格甚至有可能超過新材料的價格。雖然目前還無法預(yù)測，但必須考慮到這種特殊的影響。對于代工廠來說，踏入回收市場可能是一個值得的方法，以參與一個潛在的有利可圖的業(yè)務(wù)，并支持原材料供應(yīng)。然而，OEM的主要障礙是缺乏對電池的所有權(quán)。除了制造商經(jīng)營的車隊（如原型車、汽車共享車等），主機廠并不擁有電池。除了通過電池租賃（只有少數(shù)原始設(shè)備制造商采用），回購是重新獲得電池所有權(quán)的唯一真正概念。雖然在OEM經(jīng)銷商處發(fā)生的二手車和電池可能有可行的解決方案，但從非OEM地點（如拆解商或獨立二手車經(jīng)銷商）回購和收集將是一個主要的障礙。
過去，隨著廢品供應(yīng)的增長，出現(xiàn)了第三方控制的收集系統(tǒng)，用于收集有價值或易耗的汽車部件（如鉛酸電池和催化轉(zhuǎn)換器）。專門的公司專門處理這些高價值的部件，并能夠圍繞其收集形成盈利的商業(yè)模式。同樣對于電池來說，建立一個第三方售后市場也不是不可能的事情?？梢灶A(yù)計，現(xiàn)有價值創(chuàng)造鏈中的參與者（例如，原材料生產(chǎn)商、電池制造商、回收商和廢物管理公司）將擴大他們的活動領(lǐng)域，以獲得電池在壽命結(jié)束時的神經(jīng)點。如果主機廠愿意進(jìn)入回收市場，他們將需要開發(fā)新的概念，以重新獲得EoL電池的所有權(quán)。
結(jié)論：
EoL電池既可以直接回收，也可以在第二生命期應(yīng)用中重新使用。關(guān)于第二次生命，必須考慮技術(shù)和經(jīng)濟障礙。不僅儲能市場可能太小，無法消化所有EoL汽車電池，而且還需要考慮到技術(shù)可行性方面的妥協(xié)。這對NMC電池來說尤其如此。這導(dǎo)致了一個結(jié)論，即主要是LFP電池將被用于第二生命系統(tǒng)。
總而言之，可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)可以鼓勵第二次生命，在某些條件下，這將是一個值得的方法。因此，預(yù)測性電池分析是二次電池生命周期的重要推動力，而新的商業(yè)模式將在第一次使用電池期間的實時數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。然而，對于個別使用情況，必須考慮電池化學(xué)、SoH和經(jīng)濟邊界條件。
無論電池是否有第二次生命，在生命周期的最后階段，大部分電池都會被回收利用。因此，監(jiān)管框架可以支持諸如收集目標(biāo)、新電池中回收材料的強制性比例以及目標(biāo)回收效率等措施?；厥者^程可以以高回收率回收原材料，但目前要用原材料銷售的收入來支付前面的成本（處理、包裝、運輸和回收工廠的運營）是很有挑戰(zhàn)性的。原材料銷售的收入來支付前面的成本（處理、包裝、運輸和回收工廠的運營）是一個挑戰(zhàn)。Eol電池數(shù)量的增加將導(dǎo)致成本方面的規(guī)模效應(yīng)。在收入方面，二氧化碳的節(jié)約可以對未來的盈利能力起到很大作用。另一個因素是原材料定價。如果原材料的稀缺性和隨后的價格上漲是可以預(yù)期的，那么回收業(yè)務(wù)的盈利能力將得到提升。
代工廠的關(guān)鍵成功因素是預(yù)測原材料需求，開發(fā)概念以重新獲得所有權(quán)，并在市場上進(jìn)行戰(zhàn)略定位。垂直整合（通過合作或整合他們自己的回收業(yè)務(wù)）將是一個值得代工廠采用的方法，這不僅是為了在市場上占有一席之地，也是為了對沖原材料的匱乏。
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