与其将其直接扔进垃圾填埋场,不如将废物送到**站显然是一种更环保的解决方案。
所有废弃碎片中的电池材料都是珍贵的“宝藏”,富含稀有金属,在被碎纸机压碎后可以恢复生机——无论是来自无线键盘、报废玩具,还是电动汽车的一大块退役电池。
聚焦汽车产业,动力电池作为电动汽车的“心脏”,不仅是“变废为宝”的概念创新,更是能否真正应对气候变化问题的问题。
《巴黎协定》指出,为了将全球变暖限制在15 以下,到 2030 年,全球道路上应增加 1 亿辆电动汽车,这意味着比今天的数字增加了 50 倍,但气候界早就意识到了这个数字的内在矛盾:虽然电动汽车在行驶阶段产生的直接排放接近于零,但动力电池制造过程本身就是一个排放大户, 因此,如果忽视电池的使用,实现这一目标也可能对环境造成适得其反的危害。
据长期关注高分子资源绿色回收的业内人士介绍,电极中所含的镍、钴、锰等金属物质,负极材料中的石墨,以及电解液中的挥发性溶剂,都会对水、土壤和空气造成污染。
中国是动力电池生产大国,因此也是退役人数最多的国家。 根据中国汽车技术研究中心的数据,2024年中国将生产约20万吨退役动力电池,到2024年将增加到78万吨。
目前,宝马中国围绕退役动力电池的生态建设,可以成为观察车企如何布局“负责任”的样本。
“智能”跟踪系统
为退役电池寻找“绿色家园”的前提是进行有效的生命周期管理,电池全生命周期的碳排放已成为国家、企业和研究机构关注的焦点,一些国家正在逐步将产品生命周期评估和碳足迹纳入国际绿色的必要考虑。
中国监管机构出台的政策也充分呼应了对电池生命周期管理的重视。 2024年,工业和信息化部等部委印发了《新能源汽车动力蓄电池使用管理暂行办法》及相关规定。
据悉,今年,宝马正式在国内推出电池溯源系统,确保动力电池全生命周期的可追溯性,经过几年的运行,将更新为该系统的“2Version 0“ - 宝马自主研发的高压电池全生命周期监控平台。
除了以往整车生产、整车销售和电池**信息的可追溯性外,全新升级的电池全生命周期管理系统“2版本 0 在实时电池状态和平台信息多样性方面进行了优化,变得更加智能。
华晨宝马高压电池全生命周期经理秦春流告诉华尔街,平台上的信息多样性是通过IT系统的升级和新模块的增加来实现的。
具体来说,在电池生产端,新系统与电池供应商开放数据,电池供应商提供给宝马的电池信息将在系统中自动同步宝马的研发方面还将研发和验证阶段的电池信息纳入管理系统进行管理物流端还引入了基于AI技术的智能物流功能,当电池退役时,系统会根据退役电池的位置和存放时间,自动规划最佳物流路线。
根据电池数量和每块电池的材质和状态信息,可以实时跟踪回收材料,从而实现电池原材料透明化的全闭环追溯。 早在上一代系统中,系统中的电池信息就已经与国家平台同步连接,更新后的系统利用区块链技术,进一步保证上传的数据不会被更改并同步给所有参与者。
华尔街还了解到,该系统主要利用更新前电池状态的物理溯源,每个电芯都会有一个独立的代码,类似于一张身份证,电池在整车生产、整车销售、电池**等生命周期各个阶段都有同步上传的信息,而升级后, 实现了“物理溯源”和“性能监控”的双重监控。
宝马的电池信息溯源已达到电芯级别,每个电池组、电池模组、电池都有专属的身份ID,可独立监控。
升级后的系统采用宝马集团与清华大学联合研发的电池健康评估算法,基于大数据,通过采集电池在车辆使用过程中的化学性能和性能,结合电池类型参数、每次充放电、平均工况等数据,估算电池寿命, 并且每 30 秒收集和更新一次数据。
“重生”带来的减碳效果。
根据联合国全球契约(UNGC)的测算,主流动力电池NCM、LFP在原材料获取阶段的碳排放量达到80%左右,其中NCM的正极材料含有镍、钴、锰等金属,都需要经过开采、冶炼等工艺, 这将消耗大量的化石能源。
电池的生产制造需要大量的电力和天然气。 其中,超净烘房是动力电池制造的主要碳排放,因为电池整个生产过程中有多个工艺步骤需要在真空干燥环境中进行,必须通过持续的能量来保持稳定的温度**。
芬兰公司Recser Oy和Lassila & Tikanojã最近进行的一项研究发现,与开采新金属相比,电池和使用金属可以减少50%至98%的温室气体排放,而新金属排放的温室气体明显少于通过初级生产获得的金属。
该研究还开发了系数来描述电池和蓄电池中七种金属的环境效益。 这些系数基于科学文献,并考虑了从采矿到**的整个金属生产链。 研究结果表明,**锰排放的温室气体比通过初级生产获得的原生锰少98%。 同样,镍和钴排放的温室气体分别比初级生产的同类产品少 98% 和 59%。
一项涉及广东省电池回收企业重点实验室的研究计算了NCM电池的碳排放量,发现正极材料正常使用原始材料生产1吨电池的温室气体排放量达到289吨;**电池生产的正极材料正极材料温室气体排放量达到398吨,但同时可以获得碳酸锂、硫酸锰、硫酸钴等产品,相当于温室气体排放量减少214吨,减少温室气体排放363%。
我们还测量了生产中消耗的所有电力使用绿色能源的情景,发现正常使用原始材料产生的温室气体排放量也将减少46%,如果正极材料同时由**电池生产,温室气体排放量将减少90%。这一比例高达7%。 一位参与这一过程的研究人员告诉《华尔街观察》。
宝马提供的数据也支持类似的观点。 2024年,宝马集团与中国合作伙伴采用创新合作模式,实现了国内电动汽车电池原材料的首次闭环**,退役电池中的关键原材料,如钴、镍、锂等,可以完全复制并返回宝马国内电池生产体系,用于生产新的宝马电池。 与使用原始原材料相比,该措施节约了资源,并减少了约70%的二氧化碳排放量。 据悉,目前闭环车型已覆盖所有在国内销售的宝马电动车型,截至11月,累计动力电池原材料超过1000吨。
华尔街从业内了解到,通过闭环模式获得的再生电池原材料主要是来自消费者的再生动力电池,而网点多为汽车销售服务4S店、汽车维修厂等,将退役动力电池包装运输到电池再利用企业。
宝马在经销店建有符合相关施工标准的专用电池**储藏室,满足特定的温度和湿度要求,配备摄像头、烟雾探测器系统、保险箱等,采用统一的消防和管理规章制度。 目前,国内已有400多家经销商设立了电池储藏室,预计明年全国所有经销商将完成升级改造。 同时,还为经销商开发了手机小程序,经销商可以通过该小程序上传电池数据并提交**物流单证**。 通过与经销商的合作,宝马希望每一位宝马新能源车主都能享受到更安全、更省心、更放心的电池售后和一流的服务。
“退休不停歇”创新梯队利用模式
对于高剩余容量的退役电池,宝马已经能够通过多种梯次利用模式进行再利用,是国内首家实现动力电池梯次利用的汽车制造商。 梯级利用是指电池本身没有损坏,但由于衰减(一般容量小于80%时),不足以继续支持电动汽车的使用,可以降级到次优,可以用于相同或降级级别的通信基站的储电和备用电源等场景。
据相关研究,梯次利用根据电池容量的衰减程度分为四个阶段:使用阶段电池容量不低于80%;当电池容量在60%-80%时,可用于梯次利用和封装再造,梯次利用后可应用于储能、通信基站、备用电源等领域当电池容量为20%-60%时,将直接拆解成单个电池,然后重新组装供用户使用当电池容量低于20%时,将直接报废。
梯次利用可以说是延长电池整个生命周期的一个非常好的方法,即尽可能地延长电池的寿命。 “2024年,我们和华友在叉车上循环循环使用退役动力电池时,只用在托盘车上,而今天在宝马沈阳生产基地,不仅是托盘车,其他各种类型的叉车都在使用梯次利用电池。 ”
据葛汉明介绍,在铁西工厂利达厂区,绿色电梯储能项目于今年5月正式启动运营,将宝马ix3退役电池模组改造成梯级储能柜,改造成配备光伏组件的“绿色光伏储能综合站”,满足工厂日常用电需求。
我们的方法是与华友回收等合作伙伴共同创新,先在内部进行长期测试验证,验证通过后再进行更广泛的推广,例如未来在经销商门店引入梯级储能设备,用于存储屋顶光伏发电。 在这些测试和验证中,我们解决了遇到的技术问题。 格雷厄姆说。
华晨宝马中国新能源汽车事业部总监葛汉明秦春流补充道,梯次利用与传统**不同,是行业内相对前沿和探索性的课题,因此内部会做大量的研究工作,“包括我们与清华大学合作的电池健康状况研究, 主要用于级联利用。 当我们对产品非常有信心时,我们会将梯队产品推向市场,因此会经过一个相对较长的验证过程。 ”
华晨宝马高压电池业务发展高级经理胡晓松告诉华尔街,验证过程不仅是对技术的验证,也是对应用场景的验证,包括级联产品应该在哪里使用,它们能为用户带来什么好处。
由于梯次利用项目的安全考虑,目前梯次利用项目仍处于项目试点阶段,因此梯次项目使用的退役电池比例仍然相对较低。 胡晓松表示,由于目前梯次利用场景大多仍是储能,出于对储能安全性的审慎考虑,现在主要应用于自有工厂的建设项目。
目前,宝马沈阳生产基地共有38台物流设备已使用退役动力电池进行梯次利用,并且与宝马在动力电池领域的其他探索一样,这一数字将持续增长。
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