亚马逊与松下和回收初创公司为电池海啸做准备

每部智能手机和平板电脑内都有一块厚厚的砖块，具有黑暗和复杂的历史：电池。轮渡来回充电的锂可能始于南美的盐滩，在世界上一些最干旱的地区，数月的蒸发消耗了数百万吨的水。缓冲材料以抵御日常充电破坏的钴可能来自刚果民主共和国，据称该国儿童受到残害并被杀害，并将其从地面提取。要收集各种原子并将其制成工作电池，可能需要来自十几个国家的数千人。然后，在使用了几年之后，用过的设备通常最终会进入垃圾填埋场和焚化炉。

锂离子电池已准备好从手持设备跳入汽车，卡车和家庭，企业家和学者们正竞相寻找一种方法来重复使用来之不易的材料。投资者押注着数百万美元，这是内华达州的一家红木材料公司可以开采电子废物中的金属。竞争者Li-Cycle旨在解决运输电池的后勤难题。其他公司正在开发该技术，以使失效的电池恢复活力，而无需将其完全分解。通过全方位地解决问题，团队朝着一个目标努力：将耗尽的电池转化成宝贵的资源。

Li-Cycle联合创始人兼执行董事长蒂姆•约翰斯顿(Tim Johnston)表示：“我们将所有这些钱都花在了制造电池，制造化学药品上，然后在周期结束时进行燃烧。”“那是不对的。”

业内人士对即将来临的电池“海啸”感到兴奋和不安。Li-Cycle的联合创始人兼总裁Ajay Kochhar表示，今天全球范围内人们已经抛弃了超过50万吨锂电池，其中大部分是小型电子产品。但是，随着世界向电力经济过渡，到2030年，人们对锂离子砖的需求预计将增长十倍。大部分爆炸将由电动汽车驱动，电动汽车携带的电池重达1,000磅以上。“我们处在冰山一角，”科赫哈尔说。

Kochhar和其他人将这个问题看作是一个机会，可以用更“循环”的系统代替当今脆弱且有问题的供应链，该系统可以使用上一代材料制造下一代电池。而且他们不会仅仅为了回收而进行回收。Statista估计，到2030年，仅锂离子电池的回收市场每年将价值180亿美元，高于2019年的15亿美元。

特斯拉联合创始人的回收初创企业

领先美国市场的一家新兴公司是Redwood Materials，这是特斯拉联合创始人JB Straubel的最新合资企业。在他担任特斯拉首席技术官的16年间，Straubel意识到没有计划在汽车使用寿命结束时对其进行处理。与电话不同的是，半吨重的汽车电池不能只用在垃圾抽屉的后部。目前大多数电动汽车都处于鼎盛时期(Straubel驾驶着他认为是地球上最古老的特斯拉-2000年代后期的Roadster原型车)，但是海啸将在未来五年内早期的电动汽车开始大规模退役时开始。 。

该公司目前正在借助摩ri投资集团(Capricorn Investment Group)和Breakthrough Energy Ventures(包括亚马逊创始人Jeff Bezos和微软联合创始人比尔·盖茨(Bill Gates))的环境投资基金提供的4000万美元资金，致力于提高卡森城工厂的产能。

轮辐模式

Johnston和Kochhar以类似的方式成立了Li-Cycle，并在一家专门从事电池化学品的全球工程公司Hatch合作后于2016年推出了Li-Cycle。他们围绕“集线与说话”模式构建了业务。

因为电池有火灾隐患，所以安全运输电池可能很昂贵。为了保持距离，Li-Cycle打算在当地的“辐条”设施收集电池，该设施将砖块分成三个部分：塑料外壳，混合金属(例如箔片)以及位于电池中心的活性材料(如钴和镍) —一种称为“黑团”的深色尘埃。

Li-Cycle可以直接出售这些材料，也可以将黑团块运送到中央“集线器”工厂，然后将其浸入室温下的液体中，约翰斯顿说，提取这些金属的效率为90%到95%，甚至包括锂，许多过程都难以做到这一点。有效地捕获。

该公司目前有两条辐条，一根在加拿大安大略省，一根在纽约罗切斯特，每年可分解总计10,000吨锂离子电池。Li-Cycle最近宣布了计划在罗切斯特(Rochester)建立其首个枢纽，从2022年年底开始，该枢纽每年将能够将25,000吨黑块(来自65,000吨电池)分离为锂，钴，镍和其他元素。像红木材料公司一样，该公司希望尽快扩大规模，迄今为止已筹集了约5000万美元的资金。

“这是一个很大的空间，我们需要一支回收商队伍，”科赫哈尔说。

振兴分子

但展望未来，研究人员指出，清除其原子部分电池的长期利润可能证明非常薄。电池的化学结构每年都在变化，例如，松下在2012年至2018年之间将特斯拉电池中的钴含量削减了60%。这些更改可能需要不断调整回收过程，同时也要使其利润降低(钴是最昂贵，最有价值的电池元件)。

一种更有效的途径可能是将电池回收到更高的水平，从而挽救它们更大的分子结构而不是原子。史蒂夫·斯洛普(Steve Sloop)是电池研究公司OnTo Technology的化学家和创始人，他将电池比作公寓楼。为什么不翻新木材和砖块，不装修呢?他说：“在制造[电池]上投入了大量精力。”“我们正在努力节省投资。”

对于锂离子电池，这意味着要更换锂，锂在每次充电和放电过程中都会一点点卡在电池的分子支架上。当电池中的自由流动的锂耗尽时，它会耗尽。九月，斯洛普(Sloop)发表了一个案例研究，描述了他的实验室如何自动拆卸和切碎召回的苹果电池，将其活性物质浸泡在富含锂的浴液中以使其恢复原始状态。最终产品标志着第一个从工业来源重新组装的完整燃料电池。

OnTo Technology只是追求这种“直接回收”策略的一个组织。能源部资助了一个名为ReCell Center的研究联盟，该联盟支持类似的项目。据阿贡国家实验室的运输系统分析师Linda Gaines称，该中心目前正在组织几种不同类型的“再锂化”之间的非正式竞赛，以查看效果最佳。

她说：“重新锂化已经走了很长一段路。”“确实是在我们可以考虑扩大规模的阶段。”

扩大规模将是所有这些举措所面临的主要挑战。在实验室中，将电池还原成原子或替换锂相对容易。但是，如何收集，运输，分类，分解，加工和重新分配即将到来的数百万吨的材料绝非易事。

伯明翰大学的材料科学家加文·哈珀(Gavin Harper)说：“这是一种即将上市的新技术。”他参与了英国电池回收项目ReLib。“我们没有看到它会带来的问题，挑战和机遇。”