到2040年將有5.59億輛電動汽車上路。但是電動汽車不會永遠使用下去。而且它們的電池并不總是充滿你想要浸出到環(huán)境中的那種材料，如果它們被隨意丟棄的話。政策制定者和研究人員已經(jīng)開始考慮如何處理電池的壽命結束問題，回收利用通常被視為一種選擇。卡內基梅隆大學(CarnegieMellonUniversity)的研究人員本周在《自然可持續(xù)性》(NatureSustainability)雜志上發(fā)表了一篇論文，探討了回收汽車電池的排放和經(jīng)濟成本。他們專門研究了三種陰極化學電池:鎳錳鈷氧化物(NMC)、鎳鈷鋁氧化物(NCA)和磷酸鐵(LFP)。前兩種陰極化學物質在乘用車中很常見，而LFP在公交車中也很常見(例如，公交車制造商比亞迪使用LFP電池)。由于電池的包裝對回收方法很重要，分析中將圓柱形電池(特斯拉制造的電池類型)與袋式電池進行比較。研究人員還比較了回收方法。這些包括pyrometallurgical回收(暴露的有價值的部分電池高溫,然后恢復這些金屬合金),濕法冶金的回收(浸出有價值的金屬從電池和分離所需的金屬產生的解決方案),和“直接陰極回收,”電池的陰極按原樣保留,但新的鋰添加這樣的電池恢復原來的性能。為了找到可避免的循環(huán)排放，研究人員對各種電池化學成分進行了生命周期分析。他們估算了碳排放、能源使用情況，以及提取和提煉材料、然后組裝和運輸新電池的成本，而不是生產回收電池。

再利用、再循環(huán)，最終，lfp陰極電池在任何回收環(huán)境下都無法避免額外的排放。該論文指出，這些公共汽車電池中使用的鐵材料已經(jīng)可以有效地進行開采。這導致“從回收材料中抵消的溫室氣體排放量較小，不足以抵消與回收過程相關的能源和溫室氣體排放。”目前，新的公共汽車電池似乎比回收的公共汽車電池更便宜，對環(huán)境也更好。然而，電動乘用車電池的情況更為復雜。對于NMC和NCA細胞來說，濕法冶金和直接陰極去除循環(huán)利用方法確實可以減少溫室氣體排放，但只有通過使用袋細胞直接陰極去除循環(huán)利用才能在統(tǒng)計上顯著減少排放。火法回收的效果就不那么直接了。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種回收方法在任何情況下都會增加與電池生命周期相關的排放，但這種方法回收的材料并不總是被重新包裝成更多的電池。這種方法在歐洲經(jīng)常使用，那里50%的總重量的電池需要回收。在陰極和電池罐材料被還原為金屬合金后，“其他不燃電池部件作為礦渣的一部分輸出，這些礦渣可以被用作水泥輸入材料，”論文指出。根據(jù)一份2018年的報告，水泥生產是地球上第三大人為溫室氣體排放源。這是在化石燃料的使用和土地使用變化(如森林砍伐)之后。但本周《自然》(Nature)雜志論文的分析沒有考慮非電池下游的環(huán)境影響，因此，火法冶金電池回收的影響仍然存在一些不確定性。

讓我們談談錢。回收電池的經(jīng)濟效益沒有回收電池的環(huán)境效益明顯。當然，經(jīng)濟效益的提高取決于特定電池化學所用金屬價格的波動性。例如，鈷的揮發(fā)性很強，近年來極其昂貴。回收鈷的能力有助于各國和企業(yè)減少對鈷的依賴，這可能也會帶來地緣政治和人道主義方面的好處。(該論文引用了2018年的一項研究，該研究表明，“剛果民主共和國手工業(yè)礦山周圍的人口尿液和血液中的鈷含量升高，可能對心臟、肺、血液和甲狀腺產生不利影響。”)這篇論文建議，如果回收汽車電池在經(jīng)濟上站不住腳，但卻顯示出明顯的環(huán)境效益，監(jiān)管機構可以介入，實施存款制度，為電動汽車電池回收提供資金或鼓勵。研究人員還發(fā)現(xiàn)，使用直接陰極去除技術回收的“再提純”電池的成本達到盈虧平衡。如果回收NMC陰極材料可以實現(xiàn)每公斤15美元或更少,如果回收NCA陰極材料可以實現(xiàn)在每公斤19美元,然后“refunctionalized陰極材料可以在相同的成本生產傳統(tǒng)的陰極制造方法,直接陰極回收經(jīng)濟競爭力,“紙幣。目前，許多電動汽車公司都在探索其他解決方案，比如將汽車電池作為建筑物的固定存儲材料進行再利用。