我们都习惯了“电动汽车”一词,无论它指的是汽车、自行车、空中出租车还是任何使用电池的车辆。但如今电池无处不在,因为除了实现电动汽车之外,它们还装备了无数电器,或可用于与可再生资源结合构建可扩展的存储系统,以帮助减少我们的碳足迹。
电池随处可见,如果丢弃在垃圾填埋场,电池是由稀缺且污染严重的材料制成的;因此,人们对电池的可持续性和可回收性的担忧是完全合理的。电池需求增长如此之快,一些预测认为到 2030 年电池需求将增长 14 倍,欧盟占全球需求的 17%。电池需求的这种指数级增长促使欧洲机构采取了一系列举措,以遏制对环境的影响,并确保电池的生产和处理在其整个生命周期内(从原材料采购到最终贴标)都以安全、循环和健康的方式进行。
欧洲绿色协议
电池在整个生命周期中的可持续性对于实现《 欧洲绿色协议》设定的 2050 年实现气候中和的目标以及《绿色协议》的主要组成部分之一《循环经济行动计划》至关重要。气候变化和环境恶化对世界构成了巨大的生存威胁,欧洲也不例外。为了应对这些风险,《欧洲绿色协议》将把欧盟转变为一个现代化、资源高效、有弹性和竞争力的数字经济体。《欧洲绿色协议》也是摆脱新冠疫情引发的灾难的生命线。NextGenerationEU 复苏计划的 1.824 万亿欧元投资(7.5 亿欧元)和欧盟七年预算(1.074 万亿欧元)中的三分之一将为《欧洲绿色协议》提供资金。
欧盟电池法规
2023 年 7 月 12 日欧洲议会和理事会关于电池和废旧电池的第 2023/1542 号条例为欧盟内部的电池采购、使用和回收制定了监管框架,并将取代第 2006/66/EC 号指令。鉴于电池的战略重要性,为了确保所有运营商受到法律保护并避免市场扭曲,这些规则不仅审查电池的性能、安全性、收集、回收和二次寿命,还向最终用户和供应链中涉及的所有参与者(如制造商、进口商和分销商)提供信息。新法律生效后,将从 2024 年起逐步引入碳足迹、再生材料、性能和耐用性方面的可持续性要求。更全面的生产者责任延伸监管框架将于 2025 年中期开始实施,回收率也将逐步提高。对于便携式电池,目标在 2027 年将达到 63%,在 2030 年将达到 73%,而对于轻型车辆电池,目标在 2028 年将达到 51%,在 2031 年将达到 61%。所有回收的电池都必须回收,并且必须实现高水平的回收,特别是铜、钴、锂、镍和铅等有价值材料的回收。锂的材料回收目标在 2027 年将达到 50%,在 2031 年将达到 80%。所有回收的电池都必须回收,并且必须实现高水平的回收,特别是铜、钴、锂、镍和铅等有价值材料的回收。锂的材料回收目标到 2027 年将达到 50%,到 2031 年将达到 80%。所有回收的电池都必须回收,并且必须实现高水平的回收,特别是铜、钴、锂、镍和铅等有价值材料的回收。锂的材料回收目标到 2027 年将达到 50%,到 2031 年将达到 80%。
新规定还涉及将电池投放到欧盟市场的公司的社会义务,这些公司必须证明其制造电池所用的材料来源合理。必须明确识别和降低与电池制造原材料的提取、加工和交易相关的任何风险。欧洲立法者承认,电池对欧洲汽车行业至关重要,因为电动汽车的生产比内燃机 (ICE) 简单且劳动密集程度较低;因此,它们影响欧洲在这个重要行业的竞争力和弹性,并确保从电动汽车到内燃机版本的平稳过渡。
电池再制造和再利用
可充电电池包括铅酸电池 (LAB)、锂离子电池 (LIB)、镍氢电池和镍镉电池。2018 年,LAB 占全球可充电电池容量的近 72%(按千兆瓦时计算)。LAB 主要用于汽车应用(约占全球需求的 65%)、移动工业应用(例如叉车和其他自动导引车)和固定式电力存储。根据一些预测,在欧盟层面,LAB 技术在数量上到 2025 年仍将是主流,但由于成本下降,锂离子市场增长非常迅速。LAB 的价格保持相对平稳,在 50 至 150 美元/千瓦时之间,而 LIB 价格已从 2018 年的每千瓦时 200 至 500 美元降至 2023 年的每千瓦时 130 美元以上。不幸的是,电池制造能力主要在亚洲国家,而欧盟仅在价值链的下游部分占有一席之地。
再制造涵盖了广泛的技术步骤,既可以对可用电池进行,也可以对废旧电池进行。对于废旧电池,再制造可以看作是为再利用或重新利用做准备。对于旧电池,再制造的目的是恢复其原有的性能。从这个意义上讲,再制造可以看作是再利用的一种极端情况,意味着拆卸和评估电池的单元电池和模块,以及更换一定数量的这些电池和模块。为了将再制造与单纯的再利用区分开来,将电池容量恢复到其原始额定容量的至少 90% 应被视为再制造,并需要应用特定的制度。通过推广电池“第二次生命”的概念,该法规允许将电动汽车电池重新用于储能、电网稳定或其他应用。
标签和BMS
自 2027 年 1 月起,电池应贴上标签,以便识别,同时显示其主要特性。电池或电池包装上的各种标签还将提供有关使用寿命、充电容量、单独收集、有害物质的存在和安全风险的信息。根据电池的类型,QR 码将允许访问与正在使用的电池相关的信息。可充电工业电池和电动汽车电池应包含电池管理系统 (BMS),用于存储确定电池健康状态和预期寿命所需的信息和数据。该系统应可供电池用户和其他代表其行事的运营商使用,以方便重复使用、重新利用或再制造。新规则要求在 2026 年 1 月 1 日之前建立电池信息电子交换系统,并为投放市场或投入使用的每块工业电池和电动汽车电池签发电池护照(即电子记录)。
欧盟可持续电池法规制定了多项有关BMS的规定,BMS 是一种控制可充电电池(一个或多个电池,称为模块)的电子电路,旨在最大限度地提高其在储能和电池寿命方面的整体性能。BMS 可保护电池免受深度放电、过温和过压的影响,这些情况可能是由极快充电和极高放电电流引起的。它还在模块内提供电池平衡功能,监测电池的健康状况,并将电池状态传达给微控制器等更高级的系统。换句话说,BMS 可估计电池的运行状态,包括其充电状态、健康状态和剩余能量。
该法规规定了 BMS 必须满足安全标准。正确的标签可告知最终用户 BMS 的功能、使用和安全预防措施。 这有助于安全处理和做出正确的决策。该法规涵盖 BMS 的整个生命周期,从生产到再利用和回收,旨在使其安全、可持续且具有竞争力。 正确处理和回收 BMS 组件也至关重要。BMS 应包含软件重置功能,方便需要上传不同 BMS 软件的操作员进行重复使用或重新利用。一旦使用重置功能,原始电池制造商将不再对因电池商业化后上传的 BMS 软件而导致的任何安全/功能漏洞负责。
非欧盟电池制造
欧盟可持续电池法规主要关注在欧盟境内销售的电池,但其范围超出了欧盟边界,影响着全球的电池制造商。向欧盟出口电池的非欧盟制造商必须遵守与欧洲制造商相同的道德标准和采购惯例,才能保持竞争力,并通过对其供应链进行明确评估进入欧盟市场。该法规鼓励电池技术、回收和循环经济实践方面的创新。非欧盟制造商可以从研究合作和专业知识交流中受益,以改进自己的产品和服务。由于电池对全球环境有影响,欧盟对可持续性的关注影响着全球的行业实践,非欧盟制造商也可以通过采用类似的方法来减少其影响。