面向可持續社會的鋰離子電池的再利用&再利用和Dexcerials的保護元件

邁向永續發展的社會

有效處理廢棄鋰離子電池並重新利用其資源，對保護當今的全球環境構成了重大挑戰。本文探討了鋰離子電池再利用和回收的前景及相關工作，並採用了以下定義：

– 回收：拆卸與再利用電池
– 重複使用：利用現有電池

此外，本文也重點介紹了將於 2024 年推出的歐盟 (EU) 電池護照系統以及 Dexerials 的保護設備。

鋰離子電池的現狀

為了實現永續發展目標 (SDG)，電動車 (EV) 和再生能源在各種應用中的應用日益廣泛，導致鋰離子電池的使用量急劇增加。為了有效利用這些電池中的寶貴資源，人們開始關注城市採礦，這包括從廢棄電池中提取稀有金屬進行回收，以及將大型電動車電池重新用於其他用途。

然而，在許多國家，廢棄的鋰離子電池最終都被填埋。在日本，小型電池的回收流程已基本建立。在全球範圍內，截至2022年，回收率仍然較低，約5%。

回收小型鋰離子電池

要回收廢棄小型鋰離子電池，合適的收集方法至關重要。在日本，許多地方政府都制定了將鋰離子電池與其他廢棄物分開收集的規定，並規定了具體的收集方法和路線。

電池回收後，需放入真空加熱爐處理，然後進行酸浸、溶劑萃取及電解，以萃取回收鈷、鎳等稀有金屬。在此過程中，採取適當的安全措施至關重要，以防止易燃電解液和有害氣體的產生。

然而，鋰通常被當作礦渣處理，因為回收幾乎沒有經濟效益。此外，提取出來的稀有金屬並不總是被重新用作電池材料。

電池製造商正在透過標記陰極（電流從其釋放的正極）中所含的金屬來提高回收效率。回收設施隨後會根據這些資訊對廢棄電池進行分類，以確保其得到妥善處理。這些措施對於更有效率地回收電池和永續利用稀有金屬至關重要。

回收大型鋰離子電池

與小型電池相比，回收大型鋰離子電池（例如用於電動車 (EV) 和固定式儲能裝置的電池）面臨特殊的挑戰。這些電池體積龐大、重量沉重，形狀因製造商和型號而異，並且外殼堅固。此外，觸電和起火風險的增加也使其回收過程更加複雜。

從技術面來看，在回收過程中可以採用燃燒、酸溶和溶劑萃取等回收方法來回收鈷、鎳和其他金屬。然而，挑戰在於如何確保這些回收資源的純度和質量，並將回收成本保持在資源價格以下。尤其是那些用於重新用作電池材料的金屬，必須滿足極高的品質標準。

此外，開發回收流程、投資設施和營運工廠的相關成本是影響回收業務可行性的重要因素。鈷和鎳價格的波動也構成了商業風險。

大型鋰離子電池的回收利用對於永續能源利用至關重要。目前，全球正在積極研究和探索該領域，以期實現商業可行性。克服技術和經濟挑戰不僅有助於促進資源的有效利用，也有助於實現永續發展的社會。

歐洲的電池護照系統

歐盟將於2024年啟動電池護照系統，旨在提高電池全生命週期資訊的透明度和可追溯性。該系統將適用於容量超過2千瓦時的工業電池和電動車電池，包括進口至歐盟境內使用的電池。該系統旨在透過統一的數位平台管理整個價值鏈的訊息，確保從原材料開採和製造到使用、回收、再利用和最終處置的每個階段的透明度。

該系統將要求電池貼上二維碼標籤，確保護照資訊易於取得。這些標籤使消費者和相關經營者能夠輕鬆獲得電池的詳細資訊。

需要記錄的資訊的具體內容將在 2024 年確定的技術規則中概述。目前的修訂草案預計將記錄下面列舉的詳細資訊。

◆電池護照需記錄的資訊
礦山、材料來源、材料生產商、零件製造商、電池製造商、模組製造商、最終產品製造商、重量、用途、化學成分（材料比例等）、再生材料含量、ID、類型、型號、產品名稱、性能、耐久性、製造過程中的碳排放、危險材料、電池健康檢查、碳排放影響、
（資料來源：電池護照（globalbattery.org））

鋰離子電池生產所需的鈷約70%僅產自剛果民主共和國，而該國正面臨頻繁的童工和盡職調查問題。一些分析師認為，歐洲關於材料原產地和盡職調查的規定是歐洲國家為保護自身權益所採取的戰略舉措。
（資料來源：電池護照：引領電動車市場的歐洲策略 | Bright Innovation（brightinnovation.jp））

大型鋰離子電池的再利用

隨著電動車 (EV) 市場的全球擴張，人們越來越關注電動車大型鋰離子電池的再利用。然而，電動車電池相對較新，目前尚無成熟的回收方法。傳統的小型電池回收方法應用於大型電池時會面臨技術挑戰，例如，由於電池與線束、電路板和冷卻組件相互連接，導致效率低下。

這種回收難度使得部分回收再利用相結合的方法成為可行的方案。大型電池預計將重新用於各種應用，包括大規模儲能和備用電源，以及電動車和其他行動應用。

事實上，歐盟預計，超過 70% 的電動車電池如果使用時間不超過 15 年，將被重複使用而不是回收。儘管隨著時間的推移而退化，這些大型高性能電池仍然可以有效運作。一旦電動車達到其車輛壽命，安裝的電池可以重新用作其他電動車的替代品，用於堆高機等車輛，或作為工廠或資料中心的固定儲存。另一種選擇是將它們重複用作家用蓄電池。

然而，長期使用的電池性能會下降，無法重複使用。在許多情況下，回收的電池都會進行回收潛力評估。

例如，一家日本汽車製造商與其合作夥伴合作開發了一套系統，用於分析和排序從電動車中拆卸的電池模組，以確保其永續性，以便在電動車、固定儲能和備用應用中重複使用。這些電池在回收後可使用10至15年，比傳統的備用鉛酸電池壽命更長。

如上所述，大型電池的再利用可望在電池的有效利用、減少環境負荷（減少廢棄物）方面發揮重要作用。
（資料來源：日產讓電動車電池重獲新生 | 日產故事 | 日產汽車公司企業資訊網站 (nissan-global.com)）

鋰離子電池再利用中保護裝置的必要性

迪睿合的鋰離子電池自控保護器 (SCP) 是用於監控鋰離子電池安全性的電池管理系統 (BMS) 的保護裝置。當充電或放電過程中出現任何異常時，SCP 會自動切斷電路，確保電池處於受保護狀態。

SCP功能類似保險絲，可以物理斷開電路。啟動後，它會留下斷路痕跡（歷史記錄），表示電池曾經出現問題或有危險風險。此痕跡不會消失。

另一種常見的電池保護裝置是場效電晶體 (FET)，它與SCP類似，能夠偵測異常並關閉電路。與SCP的主要區別在於，FET 會以電氣方式斷開電路，使電路在異常消除後恢復。

假設電池組溫度異常升高。發生這種情況時，場效電晶體 (FET) 將關閉電路。隨著電流不再流過電路，溫度逐漸降至異常閾值以下。

一旦異常消除，FET就會恢復電路。關斷和恢復都是FET的正常操作。即使某個單元損壞，FET也不會留下任何異常發生的痕跡（歷史記錄）。

讓我們將新的鋰離子電池 (在回收或再利用之前) 定義為第一代。包括筆記型電腦、電動工具、電動腳踏車和無人駕駛裝置在內的各種電子設備都使用這些第一代鋰離子電池組。在重複使用裝有 SCP 的第一代電池組時，可確保組成電池的電芯未經歷過任何可能使電池嚴重劣化的狀況，例如過度充電或過度放電，而造成危險。

第二代電池由重複使用電池組成。組成電池的歷史記錄（背景）是確保安全的關鍵因素。以汽車為例：從安全角度來看，重複使用從事故和維修記錄不明的汽車上拆下的關鍵零件存在風險。在重複使用零件時，了解其歷史記錄至關重要。

對於儲能設施中使用的電池組，確保安全是首要任務。重複使用的鋰離子電池必須配備新的保護裝置。此外，在退役後可重複使用的第一代電池中推廣使用保護裝置也具有巨大的潛力。

迪睿合的自控保護器 (SCP) 已應用於多起鋰離子電池組回收案例。預計這一趨勢將持續成長。隨著鋰離子電池回收流程的完善以及採用再生材料的電池的推廣，為電池配備保護裝置以確保安全將變得至關重要。

展望未來，迪睿合致力於確保鋰離子電池的安全，並支持電池市場的成長和更廣泛的應用，從而促進富裕和可持續發展的社會。