吳笙卉、方家振、林欣蓉、謝少棟、曹申、潘金平/工研院材化所
一、前言
隨著電動車市場快速發展，對於鋰電池需求量逐年提升，同時也面臨到動力電池廢棄量處理議題。根據IDTechEx報告，2020年全球將有14 GWh(相當於約10萬噸鋰電池)汰役鋰電池產生，2040年更有機會達到每年780萬噸汰役鋰電池。當動力電池用盡(End-of-life)，依照其殘存電量或健康狀態可決定其回收途徑─梯次再利用或材料回收程序。一般從電動車汰役之動力電池仍有70-80%殘存電量，雖無法作為車用，但足以作為定置型儲能系統應用。目前主要車廠如Nissan、Renault、BMW、Volkswagen、比亞迪針對其電動車用電池之降階循環利用已開始進行規劃。然而電動車大廠Tesla卻表示其動力電池不參與降階使用之規劃，而是將廢棄鋰電池導入其專屬材料回收體系。
梯次利用也有諸多考量的因素及限制，目前中國電動車廠基於安全及長壽命之因素，大多使用鋰鐵磷正極(LFP)。根據比亞迪，相較於具高能量密度的鋰鎳鈷錳三元系正極(NMC)或鋰鎳鈷鋁正極(NCA)，LFP電池材料經濟價值較低(LFP每度電約9塊美元；NMC111每度約25塊美元)；即便如此，LFP具長壽命且高安全之優勢，因此為定置型儲能之優先考量；Tesla長期使用三元正極材料，因有價金屬佔比高，材料回收價值遠大於其他降階使用途徑，且若回收效率高，更有機會降低電池製造成本。
不論導入梯次利用與否，動力鋰電池最終將走到回收程序，回收技術被視為原材料供應穩定性及價格浮動的關鍵解決方案，若能夠從鋰電池中提取有價金屬，就不需過度仰賴原料供應商，並能從中獲取額外利潤，因此許多國家開始提倡都市礦山(Urban mining)的概念，IDTechEx也預估2040年全球鋰電池回收市場將達到310億產值。
二、國際鋰電池回收大廠現況
IDTechEx報告列出目前於鋰電池回收市場主要大廠包括Umicore、GEM、Brunp Recycling、SungEel HiTech、Taisen Recycling、Batrec、Retriev Technologies、Tes-Amm(Recupyl)、Duesenfeld、4R Energy Corp、OnTo Technology，本篇章針對國際各家回收大廠之鋰電池回收技術做簡要概述。
OnTo Technology主要開發正極材料再生技術，將老化鋰電池拆解後分離正極材料，以水熱法及高溫鍛燒處理還原正極材料或正極材料前驅物，目前正極再生技術已有套用在鋰電池電極製程邊料。4R Energy Corp為Nissan與住友合資成立之鋰電池梯次利用企業，4R代表鋰電池之再利用(Reuse)、再製造(Refabricate)、再出售(Resell)、回收(Recycle)，此公司成立目的即為建立此4R的商業模式，將汰役動力電池依照客戶需求再設計成新模組，應用到其他儲能或備用電力等載具，如圖一所示。Retriev Technologies前身為Toxco，過去主要以濕法冶金提取鋰電池有價金屬，目前也開發正極材料再生技術，於水中破壞鋰電池，以浮選法分離碳及正極粉體，再以高溫鍛燒補鋰回復正極材料，如圖二所示。
圖一、4R Energy Corp商業模式
圖二、Retriev Technologies正極材料再生技術
Batrec自1980年開始進行電池回收，主要處理鹼性及碳鋅電池，回復元素鋅及汞，目前也有處理鋰電池，處理程序特色為二氧化碳氣氛下破壞及拆解，再進一步以火法提取有價金屬。SungEel HiTech為南韓最大電池回收商，回收產物包括鈷、鎳、錳、鋰、銅等金屬，2018年產能包括1,000噸鈷、720噸錳、720噸鎳及1,000噸碳酸鋰，並供應給主要電池廠商。Taisen Recycling原本使用手機電池企業供應的報廢鈷料為原料，生產硫酸鈷、碳酸鋰等產品，現在也大量處理三元系鋰電池，純化提煉成有價金屬化合物，除此之外也針對三元電極片回收再利用，目前年處理廢舊電池達3,000噸。
Duesenfeld結合機械處理及濕法冶金提取有價金屬化合物，再製成新電池，如圖三。TES收購法國鋰電池回收大廠Recupyl，沿用Recupyl濕法冶金回收技術，在磁選分離銅和鋁後，採用化學處理工藝回收鋰、鈷、錳等有價金屬，TES本身為IT生命週期服務之領導者，致力於結合動力電池梯次儲能應用及鋰電池回收的封閉系統。
GEM具備鈷鎳資源的循環利用技術優勢，年回收鈷5,000噸以上；鎳10,000噸以上，目前已建成---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。