吳笙卉、方家振／工研院材化所
全球為了減低二氧化碳排放量，透過補助政策大力推廣電動車，進而帶動鋰電池市場蓬勃發展。然而許多有價金屬如鋰、鈷取得資源有限，隨著鋰電池原材料需求大增，很快將面臨原料短缺；另一方面隨著電動車普及化，將伴隨大量廢棄動力鋰電池之處理難題。為此，全球開始提倡鋰電池封閉式循環經濟，不但減緩廢棄鋰電池對環境造成的危害，更是創造循環經濟所帶來之價值。本文將介紹目前國際針對鋰電池循環經濟之政策導向以及我國對於鋰電池循環經濟產業的規劃。
【內文精選】
全球鋰電池循環經濟產業趨勢
據波士頓諮詢公司(Boston Consulting Group; BCG)分析報告，2030年全球預計將有300萬輛電動車上路，也預計將有400萬輛電動車汰役，其中50%來自中國，歐洲及美國則各占有20%。汰役之動力鋰電池的回收或梯次利用將成為必然趨勢，鋰電池循環經濟所創造出的產值也上看至100億美元。當動力電池自電動車汰役後，根據其殘存電量、健康、安全性等狀態可分為三種循環途徑：其一為材料回收再利用，鋰電池中含有許多有價金屬包括鈷、錳、鎳、鋰，將鋰電池材料重製後再販售給電池製造商，也是目前大多數回收大廠(Umicore 、Onto Technology、JX)所採用的途徑；其二為梯次利用或降階使用，若汰役電池仍具備足夠殘存電量，且健康安全狀態良好，許多模組系統廠會進行電池重新評價、重組、匹配，一般作為工業定置型儲能應用；最後一種途徑即為最不為樂見的廢棄掩埋處理。圖一為動力鋰電池生命週期循環示意。
圖一、動力鋰電池循環示意
1. 鋰電池回收產業面臨之困境、發展及轉型
鋰電池回收產業界中，中國擁有最大及最有經驗的一線回收廠。根據BCG分析，在中國具規模之回收廠回收鋰電池三元正極材料所帶來的利潤為原材料成本的15%，以NMC622為例，NMC622成本以25美元/kWh計算，其中30%來自取得及運輸、20%為勞力、20%為材料及能源成本，所獲毛利剩30%，回收所得到的稅前利潤(EBIT)則為15%，相當於4美元/kWh，還得加上折舊、銷售及行政開支為15%（圖二）。
3. 鋰電池循環經濟產業中的關鍵主力
鉛酸電池循環產業相較於鋰電池單純，參與主力僅涵蓋電池製造商及相對應的獨立回收廠，但鋰電池價值鏈中物質流相對複雜許多，更無單一動力電池回收廠，主要參與者可涵蓋各類型電池回收商、電池製造商、電池系統廠、電池材料供應商（如正極材料廠）及精煉廠。圖四為目前全球車廠、鋰電池廠、電池材料廠及獨立回收廠的代表主力廠商。中國在政策的積極推動之下已建立起全球僅有的鋰電池封閉循環產業鏈，如單就比亞迪(BYD)公司便橫跨電動車廠、電芯廠，甚至到電池正極廠，串聯起專屬的鋰電池封閉循環；格林美(GEM)、華友鈷業(Huayou Cobalt)、贛鋒鋰業(Ganfeng Lithium)為主要鋰電池材料供應商，掌握全球最大市場占有率，也同時主導鋰電池材料循環再利用。除了中國以外，全球也逐漸開始出現主導鋰電池循環體系的廠商，包括車廠VW、正極材料商Umicore、獨立回收商SungEel等，日產也與住友商事合資成立4R Energy帶起再利用(Reuse)、再製造(Refabricate)、再出售(Resell)、回收(Recycle)之新型商業模式。
圖四、動力電池循環產業鏈
4. 歐盟國家實例
歐洲電池聯盟(EBA)為了因應歐盟委員會於2018年要求開發符合歐盟標準的綠色電池，由歐洲研究計畫Horizon 2020資助，結合歐洲國家之研究機構、鋰電池相關業界（圖五）執行歐盟大規模研究計畫BATTERY 2030+，提出永續電池開發的藍圖（圖六）。其主要目標是減低二氧化碳排放量，執行策略包括…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》411期，更多資料請見下方附檔。