國(guó)外新車(chē)

大眾電池回收技術(shù)

文：吳韌彥

汽車(chē)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的一大挑戰(zhàn)是電池回收，按照電池普遍5到8年的使用壽命推算，2020年后將迎來(lái)第一波電池報(bào)廢高峰期。鋰電池中的鈷、鎳、錳都需要經(jīng)過(guò)開(kāi)采、冶煉，若不能妥善處理，最終會(huì)污染土壤和水。而這些材料也可能隨著需求的增長(zhǎng)，出現(xiàn)漲價(jià)和短缺。雖然人們都寄希望于電池回收，但鋰電池的回收，跟紙張、玻璃、鉛酸電池的回收性質(zhì)不同，鋰電池分離起來(lái)更困難，即便回收方式在改良，其中也大約只有一半的材料可被再次提取和利用。

至于解決方案，有多個(gè)方向，除了改良再生利用的技術(shù)，還有延長(zhǎng)電池的壽命，或是為退役后的汽車(chē)電池找到其他的用武之地，比如用作快充站、給工廠設(shè)備充電、用來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能或風(fēng)能等。也有車(chē)廠試圖減少某些材料在電池中的使用，比如特斯拉宣稱將在電池中逐步不再使用鈷。另一方面，電池回收商面臨著諸多困局。不同電池制造商采用不同的模塊、成分、電池類(lèi)型，這讓回收過(guò)程更低效也更昂貴。而出于對(duì)投入回報(bào)率的考量，他們需要在運(yùn)輸、處理電池所需的費(fèi)用，以及可再利用材料的價(jià)值之間，反復(fù)權(quán)衡。

目前全球約有100家公司正在從事電池回收業(yè)務(wù)或計(jì)劃開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)。知名公司包括Li-Cycle、Redwood Materials、Northvolt和Hydro等。加拿大公司Li-Cycle是電池回收業(yè)的佼佼者，他們的Spoke &Hub專利技術(shù)為濕法冶金工藝，能回收再利用95%的鋰電池材料，且能耗低、零排放，成本低于通過(guò)采礦獲得新材料。目前他們每年能處理5000噸鋰電池（全球每年需回收處理的鋰電池約為46.5萬(wàn)噸），與14家車(chē)企建立了合作關(guān)系，還計(jì)劃向歐洲、亞洲拓展業(yè)務(wù)。

與此同時(shí)，車(chē)企也開(kāi)始自建回收業(yè)務(wù)，比如今年1月大眾在德國(guó)薩爾茨吉特（Salzgitter）的試點(diǎn)回收工廠投入運(yùn)營(yíng)。該工廠只處理無(wú)法再次使用的電池，在處理前會(huì)進(jìn)行一輪專業(yè)評(píng)估。一般電池再處理是通過(guò)能量密集型的高溫熔煉，這會(huì)降低回收率，產(chǎn)生有害氣體，而他們先是通過(guò)機(jī)械粉碎，把零部件粉碎成顆粒，待干燥、過(guò)濾后，再使用水和化學(xué)制劑，進(jìn)入濕法冶金過(guò)程（后一過(guò)程由合作方完成）。

從中不只能回收鋁、銅、塑料，還包括了鋰、鈷、鎳、錳。他們的目標(biāo)是使回收率達(dá)到95%甚至是97%。試點(diǎn)工廠初始的年處理量約為3600塊電動(dòng)車(chē)電池，重量相當(dāng)于1500噸。有人可能會(huì)質(zhì)疑從舊電池回收來(lái)的材料，能否保有原有的質(zhì)量。大眾表示其效能跟新材料一致，他們還計(jì)劃將這些材料投入新電池的生產(chǎn)。

NEED TO KNOW

今年3月15日，大眾舉辦了一場(chǎng)電池日活動(dòng)，披露了一系列在電池上的新布局，包括在世界各地建電池工廠、將電池的制造成本減少50%、推出統(tǒng)一的方形電池設(shè)計(jì)、擴(kuò)大充電站的網(wǎng)絡(luò)、發(fā)布充電機(jī)器人等，還表達(dá)了對(duì)固態(tài)電池技術(shù)的青睞。他們希望能在降低電池成本、復(fù)雜度的同時(shí)，還能增加續(xù)航里程、改善性能。雙向充電也將是大眾的一個(gè)發(fā)力點(diǎn)。汽車(chē)本身可充當(dāng)“充電寶”，太陽(yáng)能等綠色能源將能儲(chǔ)存其中，車(chē)主可將其作為家庭用電的擴(kuò)充?；顒?dòng)當(dāng)日，作為瑞典電池制造商N(yùn)orthvolt的投資方之一，大眾還與之簽訂了為期10年、價(jià)值超過(guò)140億美元的訂單。

Toyota Fuel Cell Module豐田燃料電池模塊

文：吳韌彥

雖然埃隆·馬斯克不屑于氫燃料電池，認(rèn)為其不可能成功，但也有汽車(chē)制造商并不理會(huì)他的論斷。比如豐田仍舊在此方向上不懈推進(jìn)。今年2月，豐田推出了燃料電池模塊，該模塊可用于卡車(chē)、巴士、火車(chē)、輪船以及發(fā)電機(jī)上，有望從今年春天開(kāi)始發(fā)售。該模塊基于豐田長(zhǎng)達(dá)28年的燃料電池開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)而打造。除了推出Mirai燃料電池轎車(chē)、Sora燃料電池巴士，此前豐田還和多種交通工具的公司展開(kāi)合作，包括出租車(chē)、餐車(chē)、醫(yī)療用車(chē)、鏟車(chē)、移動(dòng)供電車(chē)、輕重型卡車(chē)、巴士、火車(chē)、輪船等，甚至還計(jì)劃和日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）聯(lián)手推出月球車(chē)，以開(kāi)拓燃料電池的多元應(yīng)用。此舉還可增加對(duì)氫氣的需求，降低成本，加快基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，最終吸引更多的用戶。

第一代Mirai于2014年推出，去年年底豐田推出了第二代Mirai。除了降價(jià)、提高顏值外，第二代Mirai增加了一個(gè)氫氣罐，續(xù)航里程可達(dá)到650公里，加氫可在5分鐘內(nèi)完成，車(chē)主還能免費(fèi)加氫3年。第二代Mirai從前驅(qū)改成了后驅(qū)，運(yùn)動(dòng)感更強(qiáng)，預(yù)計(jì)銷(xiāo)售量可以達(dá)到第一代的十倍。Mirai在日本以外的國(guó)家銷(xiāo)量一般，還要面臨本田Clarity、現(xiàn)代Nexo等車(chē)型的競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)然最強(qiáng)勁的對(duì)手還是其他類(lèi)型的電池電動(dòng)車(chē)。Sora燃料電池巴士2018年起在日本開(kāi)售，在東京奧運(yùn)會(huì)前已有100多輛投入使用。

在數(shù)量始終增長(zhǎng)緩慢的前提下，將燃料電池的應(yīng)用拓展到其他行業(yè)，不失為一種突圍之道。對(duì)于重型車(chē)輛而言，氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)越發(fā)凸顯，更輕，加氫時(shí)間更短，而且續(xù)航里程預(yù)期將達(dá)到800～1200公里。

豐田新推出的模塊對(duì)Mirai上的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行了多處優(yōu)化，如電池堆組裝方式，空氣和氫氣的供給、冷卻和功率控制等。模塊分為垂直型（Type 1）和水平型（Type 2）兩種，重量分別為250千克和240千克，輸出功率為60千瓦或80千瓦，電壓范圍為400～750伏特。根據(jù)安裝位置和功率不同，模塊共有四種制式，還可以組合使用，以達(dá)到空間尺寸和動(dòng)力的要求。

豐田的燃料電池模塊還取消了加濕器，過(guò)程中產(chǎn)生的水將發(fā)生循環(huán)。模塊安裝便利，可與電動(dòng)機(jī)、逆變器、電池等電子儀器直接相連。內(nèi)置的升壓轉(zhuǎn)換器還簡(jiǎn)化了燃料電池產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造。模塊具有多個(gè)安全功能，如檢測(cè)氫氣泄漏并及時(shí)切斷，還能應(yīng)對(duì)高低溫、高海拔、多震動(dòng)等困難情境。在使用模塊時(shí)，用戶還能得到資深工程師的支持，選出最佳的布置和設(shè)計(jì)。

NEED TO KNOW

氫燃料電池廣泛推行中存在不少阻礙，如缺少加氫站，氫氣價(jià)格偏貴、不夠易得，電池中需要用到鉑，儲(chǔ)存氫氣時(shí)的冷卻液化增加了成本，以及氫燃料車(chē)的保值率不明等。為了加快這一進(jìn)程，豐田正在解決氫氣“綠色”供應(yīng)的問(wèn)題，并積極開(kāi)拓氫氣的多元應(yīng)用。氫氣一般是從化石燃料中提取，會(huì)在過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳，不過(guò)從農(nóng)業(yè)或是廢污工廠提取氫氣的做法，已逐漸增多。2020年3月，豐田在日本建造了世界最大的制氫工廠之一，使用太陽(yáng)能來(lái)制氫。在加州豐田甚至提出“牛到車(chē)”的燃料供應(yīng)模式，搜集牛排放的甲烷，再轉(zhuǎn)化成氫氣。在豐田設(shè)想的未來(lái)城市Woven City中，在陽(yáng)光充沛的地區(qū)，使用太陽(yáng)能的工廠能將海水變?yōu)闅錃?。另外，可再生能源發(fā)的電，也可以通過(guò)水電解的方式，轉(zhuǎn)化成氫氣（壓縮氣體或液體）儲(chǔ)存、運(yùn)輸。