国外新车

大众电池回收技术

文：吴韧彦

汽车电动化转型的一大挑战是电池回收，按照电池普遍5到8年的使用寿命推算，2020年后将迎来第一波电池报废高峰期。锂电池中的钴、镍、锰都需要经过开采、冶炼，若不能妥善处理，最终会污染土壤和水。而这些材料也可能随着需求的增长，出现涨价和短缺。虽然人们都寄希望于电池回收，但锂电池的回收，跟纸张、玻璃、铅酸电池的回收性质不同，锂电池分离起来更困难，即便回收方式在改良，其中也大约只有一半的材料可被再次提取和利用。

至于解决方案，有多个方向，除了改良再生利用的技术，还有延长电池的寿命，或是为退役后的汽车电池找到其他的用武之地，比如用作快充站、给工厂设备充电、用来储存太阳能或风能等。也有车厂试图减少某些材料在电池中的使用，比如特斯拉宣称将在电池中逐步不再使用钴。另一方面，电池回收商面临着诸多困局。不同电池制造商采用不同的模块、成分、电池类型，这让回收过程更低效也更昂贵。而出于对投入回报率的考量，他们需要在运输、处理电池所需的费用，以及可再利用材料的价值之间，反复权衡。

目前全球约有100家公司正在从事电池回收业务或计划开展相关业务。知名公司包括Li-Cycle、Redwood Materials、Northvolt和Hydro等。加拿大公司Li-Cycle是电池回收业的佼佼者，他们的Spoke &Hub专利技术为湿法冶金工艺，能回收再利用95%的锂电池材料，且能耗低、零排放，成本低于通过采矿获得新材料。目前他们每年能处理5000吨锂电池（全球每年需回收处理的锂电池约为46.5万吨），与14家车企建立了合作关系，还计划向欧洲、亚洲拓展业务。

与此同时，车企也开始自建回收业务，比如今年1月大众在德国萨尔茨吉特（Salzgitter）的试点回收工厂投入运营。该工厂只处理无法再次使用的电池，在处理前会进行一轮专业评估。一般电池再处理是通过能量密集型的高温熔炼，这会降低回收率，产生有害气体，而他们先是通过机械粉碎，把零部件粉碎成颗粒，待干燥、过滤后，再使用水和化学制剂，进入湿法冶金过程（后一过程由合作方完成）。

从中不只能回收铝、铜、塑料，还包括了锂、钴、镍、锰。他们的目标是使回收率达到95%甚至是97%。试点工厂初始的年处理量约为3600块电动车电池，重量相当于1500吨。有人可能会质疑从旧电池回收来的材料，能否保有原有的质量。大众表示其效能跟新材料一致，他们还计划将这些材料投入新电池的生产。

NEED TO KNOW

今年3月15日，大众举办了一场电池日活动，披露了一系列在电池上的新布局，包括在世界各地建电池工厂、将电池的制造成本减少50%、推出统一的方形电池设计、扩大充电站的网络、发布充电机器人等，还表达了对固态电池技术的青睐。他们希望能在降低电池成本、复杂度的同时，还能增加续航里程、改善性能。双向充电也将是大众的一个发力点。汽车本身可充当“充电宝”，太阳能等绿色能源将能储存其中，车主可将其作为家庭用电的扩充。活动当日，作为瑞典电池制造商Northvolt的投资方之一，大众还与之签订了为期10年、价值超过140亿美元的订单。

Toyota Fuel Cell Module丰田燃料电池模块

文：吴韧彦

虽然埃隆·马斯克不屑于氢燃料电池，认为其不可能成功，但也有汽车制造商并不理会他的论断。比如丰田仍旧在此方向上不懈推进。今年2月，丰田推出了燃料电池模块，该模块可用于卡车、巴士、火车、轮船以及发电机上，有望从今年春天开始发售。该模块基于丰田长达28年的燃料电池开发经验而打造。除了推出Mirai燃料电池轿车、Sora燃料电池巴士，此前丰田还和多种交通工具的公司展开合作，包括出租车、餐车、医疗用车、铲车、移动供电车、轻重型卡车、巴士、火车、轮船等，甚至还计划和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）联手推出月球车，以开拓燃料电池的多元应用。此举还可增加对氢气的需求，降低成本，加快基础设施的建设，最终吸引更多的用户。

第一代Mirai于2014年推出，去年年底丰田推出了第二代Mirai。除了降价、提高颜值外，第二代Mirai增加了一个氢气罐，续航里程可达到650公里，加氢可在5分钟内完成，车主还能免费加氢3年。第二代Mirai从前驱改成了后驱，运动感更强，预计销售量可以达到第一代的十倍。Mirai在日本以外的国家销量一般，还要面临本田Clarity、现代Nexo等车型的竞争，当然最强劲的对手还是其他类型的电池电动车。Sora燃料电池巴士2018年起在日本开售，在东京奥运会前已有100多辆投入使用。

在数量始终增长缓慢的前提下，将燃料电池的应用拓展到其他行业，不失为一种突围之道。对于重型车辆而言，氢燃料电池的优势越发凸显，更轻，加氢时间更短，而且续航里程预期将达到800～1200公里。

丰田新推出的模块对Mirai上的燃料电池系统进行了多处优化，如电池堆组装方式，空气和氢气的供给、冷却和功率控制等。模块分为垂直型（Type 1）和水平型（Type 2）两种，重量分别为250千克和240千克，输出功率为60千瓦或80千瓦，电压范围为400～750伏特。根据安装位置和功率不同，模块共有四种制式，还可以组合使用，以达到空间尺寸和动力的要求。

丰田的燃料电池模块还取消了加湿器，过程中产生的水将发生循环。模块安装便利，可与电动机、逆变器、电池等电子仪器直接相连。内置的升压转换器还简化了燃料电池产品的开发和制造。模块具有多个安全功能，如检测氢气泄漏并及时切断，还能应对高低温、高海拔、多震动等困难情境。在使用模块时，用户还能得到资深工程师的支持，选出最佳的布置和设计。

NEED TO KNOW

氢燃料电池广泛推行中存在不少阻碍，如缺少加氢站，氢气价格偏贵、不够易得，电池中需要用到铂，储存氢气时的冷却液化增加了成本，以及氢燃料车的保值率不明等。为了加快这一进程，丰田正在解决氢气“绿色”供应的问题，并积极开拓氢气的多元应用。氢气一般是从化石燃料中提取，会在过程中产生二氧化碳，不过从农业或是废污工厂提取氢气的做法，已逐渐增多。2020年3月，丰田在日本建造了世界最大的制氢工厂之一，使用太阳能来制氢。在加州丰田甚至提出“牛到车”的燃料供应模式，搜集牛排放的甲烷，再转化成氢气。在丰田设想的未来城市Woven City中，在阳光充沛的地区，使用太阳能的工厂能将海水变为氢气。另外，可再生能源发的电，也可以通过水电解的方式，转化成氢气（压缩气体或液体）储存、运输。