电动车迈向普及，几乎是不可逆转的全球大趋势，但背后却衍生出一个令人头痛的问题：日后如何处理大量报废的车用锂电池？预计到2040年，全球将有780万吨锂电池要退役，加上近期锂、镍、钴等金属原料不断涨价，各国政府与企业已开始着手建立锂电池回收链，务求让电动车变成真正洁净的绿色交通工具。可是，锂电池的回收工序却远比一般电池复杂，如要大规模进行回收，更有不少技术难题有待克服。

锂电池构造复杂较难回收

   理论上，电动车锂电池寿命可以有8至10年，惟实际使用4至6年左右，电池容量便会衰减到80%或以下，不再适用于驱动电动车。估计到2025年左右，数以百万计的电动车电池将步入退役之龄。有业者预估，到2030年全球会有500万吨的废旧锂电池。国际能源署（IEA）更预测，及至2040年，每年会有逾780万吨锂电池需要报废。

   除海量废电池即将涌现外，欧盟新法规也迫使业者不得不面对电池回收的问题。2020年12月，欧盟执委会针对电动车颁布新的电池监管规定，提高对电池回收材料比率的要求。根据新规定，到2030年锂电池内的钴至少要有12%来自回收材料，锂与镍则分别要有4％。由是之故，锂电池回收现已成为全球电动车业界的关键课题。

   然而，比起传统电池（如铅酸电池），锂电池回收却困难得多。在传统电池回收工厂中，电池会被直接辗碎成粉状颗粒，跟着以火烧或酸液分解，再从中提炼有价值的金属物质。但锂电池因构造较传统电池复杂，所以回收处理流程也要繁复许多。

   锂电池由很多不同零件组成，其阴极材料包含多种重金属元素如锂、镍、钴、锰等，电解液中又含有六氟磷酸锂等高毒性物质；一旦处理不当而出现泄漏，势必造成严重的生态破坏。此外，锂电池要先经过放电、拆卸外壳和分离电极等步骤，才可重新冶炼；如果拆卸过程中操作不当，也会导致燃爆、触电与腐蚀等安全问题。因此，回收锂电池必须建立另一套处理机制。

现时报废锂电池的拆卸主要靠人手完成，如要降低回收成本，就需要改变人手拆卸这种低效率的方法。（图片来源：翻摄大众汽车官方YouTube影片）

废旧锂电池被拆卸后，取出内里的电芯，放入辗碎机中被粉碎成粉状颗粒，之后便可施以湿法或火法冶炼。（图片来源：翻摄大众汽车官方YouTube影片）

梯次利用：重组旧电池再用

   现时锂电池回收处理主要有两种方式：“梯次利用”与“再生利用”。所谓“梯次利用”，意指把老化的车用锂电池运用到其他途径，重新服役。锂电池容量降低至80%后，就不再适用于动力需求较强的电动车，惟却可应用于风力发电站的储能系统、或通讯基站的后备电源等。

   但不是随便把不同车厂的旧电池组合起来就能好好使用。电动车锂电池是按照不同车厂的特定车型来度身订造，故此电池结构与规格存在很大差异。就算是同一车厂、同一车型、同一批次的锂电池，报废时的剩余电容量、电压与内阻也未必完全一样。若然将差异太大的电池聚合在一起，可能会损害电池寿命。

   厂商回收锂电池后，必须先进行检测，再根据电池规格与剩余容量进行分类，然后才可重新组装成电池模块作其他用途。因此，制定标准化处理措施，鼓励回收端把相近状况的电池分类，便成为梯次利用大规模商业化的先决条件。

   电动车常用的锂电池可分为磷酸铁锂电池与三元锂电池。前者的主要成分是锂、铝、铁等平价金属，分解回收的经济价值较低，但其电池抗衰减程度却较佳，故适合应用在“梯次利用”。后者的主要成分为镍、钴、锰等贵价金属，回收价值较高，更适合直接“再生利用”。

再生利用：分解电池再提炼

   所谓“再生利用”，意指对报废锂电池进行放电、拆卸、分解、冶炼，从中回收锂、钴、镍、锰等有价金属，之后再利用这些金属材料来制造新电池。电池分解回收技术现有两大方案：“湿法冶金”（Hydrometallurgy）与“火法冶金”（Pyrometallurgy）。

   “湿法冶金”是把从锂电池拆下来的电芯溶于酸硷溶液，再从溶液中萃取锂、钴、镍、锰等。此法成本较低，回收率较高，所以是最主流的回收技术方案。酸硷溶液在使用后必需作中和处理，但却有不少回收商未有妥善这些废水，就排放到河道，造成水土污染，引发环保争议。

   “火法冶金”会将电池电芯跟石灰石、焦炭混合在一起燃烧。在高温之下，锂会变成气态的氧化锂，钴和铜会产生合金，铝则氧化成炉渣；接着把这些各自分离成气态或固态的金属加以分解后，便能再造成锂电池原料。

   相较之下，火法冶炼的分解速度比湿法为快，能够一次过处理更大量，且成分不同的旧电池。但是其设备投资成本却较高，过程中又容易产生有害气体，处理不好同样会损害自然环境。

被粉碎成颗粒的电芯，经过分解提炼后，便可从中回收铝、铜、钴、锂、镍、锰等有价金属。（图片来源：翻摄大众汽车官方YouTube影片）

湿法冶金是将锂电池电芯放入酸性或碱性的水溶液中，进行化学处理，从而分离杂质，提取当中的金属物质。（图片来源：Hydrometallurgy Section官网）

火法冶金藉由燃料或电能产生高热，再把锂电池电芯跟石灰石、焦炭混合燃烧，在高温下从电芯中提取金属材料。（图片来源：Metallurgy for Dummies网志）

Redwood：湿法火法双重治炼

   无论是湿法，或火法冶金，都各存有本身的弊端，于是有初创公司积极研究新的冶炼技术，希望能取而代之。特斯拉（Tesla）共同创办人JB Straubel离开旧东家后，于2017年成立的电池回收初创企业Redwood Materials，构想出结合湿法与火法的双重治炼方案，以提升回收效率。

   回收电池后，Redwood不会进行放电，而是用其残余电量连结转化器产生高温，跟着以火法把金属分离成不同形态，然后再用湿法提炼金属，宣称能成功回收电池中95%至98%的镍、钴、铝、石墨，以及80%以上的锂。

   Redwood现正跟特斯拉合作，处理其超级工厂的废弃材料与缺陷电池，平均每年能够处理2万吨材料。目前大部分回收材料都会卖给松下（Panasonic），用作制造新的Tesla电动车电池。另外，该公司于2021年9月开始跟福特汽车（Ford）合作回收锂电池，目标是到2025年产出的回收材料，足以制造100万辆电动车所需的锂电池。

Redwood Materials于2021年7月已完成7亿美元（约54.6亿港元）的融资，用于扩建美国内华达州的回收电池厂房。（图片来源：Redwood Materials官网）

OnTo Tech：再锂化激活电池

   近年锂电池的性能不断改进，其化学结构也随之而持续改变。以Panasonic为Tesla生产的锂电池为例，钴含量在 2012年至2018年间就大减60%。因为电池化学成分经常转变，所以回收处理流程亦要不断作出相应调整，使到回收商的营运成本也增加了。

   有鉴于此，电池回收方案商OnTo Technology决定另辟蹊径，不再回收电池的金属元素，改为针对“再锂化”（re-lithiation）进行技术研究。该公司创办人Steve Sloop把电池比喻为一栋大厦，拆卸重建的费用会很高，惟翻新大厦的成本却可以很低。

   OnTo Technology研究团队尝试以水热法和高温锻烧处理，以修复锂电池的阴极材料，让它回复到初始状态，再用于制造新电池。该公司宣称，再锂化过程中消耗的能源比一般冶炼为少，回收效率也较高，能够有效降低电池回收的成本与碳排放。

OnTo Technology现正进行再锂化技术研发，试图将锂电池的阴极材料回复到初始状态，让老化锂电池能够被激活再用。（图片来源：OnTo Technology官网）

细菌回收废电池金属物质

   最近，学术界对电池分解回收的研究更有新突破。英国高云地利大学（Coventry University）研发出一项“生物滤化”技术，能利用细菌分解电池，从中萃取有价值的金属。这种细菌只需在摄氏36度的培养箱中生长，很容易大量繁殖。

   相比起湿法、火法冶金，生物滤化既不用涉及有毒化学品，又毋须消耗大量能源，可说是更环保的替代方案。惟此技术仍处于试验阶段，要走出实验室，作商业化应用，似乎仍有一大段路要走。

  市调机构Statista估计，及至2030年，锂电池回收的市场规模将达到180亿美元（约1,400亿港元），远高于2019年的15亿美元（约117亿港元）。另一调查机构IDTechEx更推估，2040年全球锂电池回收市场产值上看310亿美元（约2,420亿港元）。

   由此视之，建立锂电池回收链，不仅能应对欧盟对车用锂电池的监管，还能抢捕潜力甚大的回收商机。相信未来会有更多公司加入战团，尝到研发更高效率的分解回收技术，让电动车变成真正环保的交通工具。

其实，生物滤化技术早已被应用在清理和回收电子废物中的材料。如今高云地利大学研究团队发现，电动车锂电池中的金属材料也可透过细菌分解进行回收。（图片来源：Pixabay）

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