李清華、黃于睿、黃梓倫 / 大葉大學環境工程學系；林鈺棋 / 恒亮電子有限公司；王進益 / 中華民國廢機動車輛回收處理商業同業公會聯合會
減碳與空污防制已成為全球廣受重視之議題，世界各國乃紛紛鼓勵發展以鋰電池為動力之電動交通工具，且鋰電池除了可應用於電動車外，亦常使用於不斷電系統。然而隨著電動車與不斷電系統日趨普及，未來勢必亦會衍生大量亟待處理之汰役鋰電池，為瞭解這些汰役鋰電池之後續可能去向，本文乃探討汰役鋰電池的可行處置方式。研究成果顯示，汰役鋰電池目前主要係以降階與回收兩大方式進行處置。一般而言電動車鋰電池汰役後仍能維持約80%之電容量，可透過汰役鋰電池之拆解與降階測試等一連串步驟，將電池狀況較佳且性能相近者進行重組，以將其降階應用於儲能系統、充電站、低階電動車等設備，提升汰役鋰電池之加值化應用效益。而經檢測品質差無法降階使用之鋰電池，則可送往廢鋰電池回收廠進行回收處置，如透過濕法冶金及火法冶金等方式，將電池中之鋰、鈷、鎳、銅等有價資源予以回收，以作為新鋰電池原料使用，達成鋰電池循環經濟之最終目的。
【內文精選】
前 言
鋰電池(Lithium Batteries)以高能量密度、高工作電壓、低自放電率以及長壽命週期等優點，已成為電動車(Electric Vehicle; EV)、電子通訊設備及不斷電電源供應器(Uninterruptible Power Supply; UPS)等多個領域的主要電力來源。
由於全球對再生能源與高效能儲能的需求持續增加，尤其是在EV與UPS市場之應用，也大幅加速全球鋰電池的需求與產量之增長。圖三為2010年至2050年全球鋰電池市場規模趨勢，顯示鋰電池在消費電子、儲能系統以及EV三大應用領域之需求量皆持續增長，尤其是從2020年開始，鋰電池應用於EV領域的數量大幅增加，並隨著對於EV與再生能源儲能的需求，預估在未來幾十年間鋰電池之應用市場將會持續大規模成長。
圖三、2010~2050年鋰電池全球市場需求規模
一般而言，為了延長鋰電池的使用壽命，從第一次使用生命週期汰換下來之汰役鋰電池，可透過降階(Downgrade)測試步驟，將其轉而應用於較低階的應用領域。如一般電動車鋰電池在平均使用約8~12年後，電池的續航力會顯著下降，其電池剩餘容量約70%~80%，通常使用者或車廠會將該電池進行汰換更新，以維持電動車之續航力，而這些汰換下來的汰役鋰電池，雖不再適用於電動車，但其電池電容量仍具有一定充放電功效，可應用於其他較低階系統，如綠電儲能系統等方面。
汰役鋰電池的組成成分
目前市場上最常見的鋰電池類型是鋰鐵電池和三元鋰電池，這些電池被廣泛應用於EV、UPS和儲能系統等。不管是鋰鐵電池還是三元鋰電池，其內部結構主要皆由正極、負極、隔離膜和電解液等組成，且負極通常係以銅箔塗佈碳材所製成，而正極係於鋁箔上塗佈鋰等金屬材質。鋰鐵電池與三元鋰電池兩者的主要區別在於正極材料的不同，三元鋰電池的正極係於鋁箔上塗佈鋰、鈷、鎳、錳等材質，而鋰鐵電池的正極則於鋁箔上塗佈鋰、鐵(Fe)等材質。這兩種電池各有其優勢和特點，因而受到國內外汽車製造商的高度重視和喜愛，成為現今汰役EV與UPS鋰電池的主要來源。
汰役鋰電池之拆解
一般而言，EV中鋰電池依其外觀物理組成可分為最外層之電池包、中間之電池模組與最內層之電池單體，亦即一個電池包內含有多個電池模組，而每個電池模組又是由多個電池單體所構成，不同廠牌之車用鋰電池，其電池包、電池模組與電池單體之形狀、大小、數量與重量皆有所不同。圖四彙整提供Tesla、BMW、Nissan三個廠牌車用鋰電池之電池包、電池模組與電池單體之電壓、重量、形狀、大小與數量。
圖四、Tesla、BMW與Nissan車用鋰電池內部電池包、電池模組與電池單體之結構
根據文獻，目前大多數EV汰役鋰電池通常由多名工人以手動方式進行拆解，手動方式可以快速分類和識別電池包的不同組件，並縮短拆解時間，但缺點是會增加人力成本與人員操作安全之風險。另有國外學者針對不同廠商製造的商用EV鋰電池包，分別進行手動、半自動和全自動拆解之耗時與成本分析，其結果顯示，實施自動化流程可以使每個電池包的拆解成本降低97%，並顯著提高其拆解效率。因此預期未來EV汰役鋰電池包應以自動化拆解流程來進行，以提升拆解效益 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。