吳笙卉 / 工研院材化所
近年來，便攜式電子設備和電動車的普及導致鋰電池的消耗急遽增加，預期未來2~3年內將產生大量的汰役電池，各國終須正視電池回收及環保永續等議題。為了達到2050年淨零碳排，歐盟已制定一連串《歐盟綠色政綱》和《循環經濟行動方案》等電池相關政策，並於2023年8月17日正式實施新《電池法》。本文討論全球鋰電池回收法規的現狀，並基於對鋰電池市場影響力，重點關注歐盟、美國、中國和日本的法規；同時探討鋰電池回收技術現況，概述並評估了目前鋰電池回收和再利用技術，分析比較主流回收技術包含火法與濕法冶金，以及新穎回收技術─直接回收之優缺點，並聚焦未來進展之方向。
【內文精選】
歐盟新電池法推動
2. 新循環經濟行動計畫(Circular Economy Action Plan; CEAP)
歐洲執行委員會於2020年3月通過了新的循環經濟行動計畫，這是歐洲綠色政綱的主要組成部分之一。歐盟轉型為循環經濟將減輕對自然資源的壓力，並創造永續發展和就業機會，這也是實現歐盟2050年氣候中和目標和環境保護的先決條件。新的行動計畫涵蓋產品整個生命週期，目標是改善產品設計、促進循環經濟過程、鼓勵永續消費，並確保減少廢棄物產生，將使用的資源盡可能長時間保留在歐盟經濟中。
4. 新電池法(Battery Regulation)
自2006年以來，歐盟已根據電池指令對電池和廢棄電池進行規範。由於新的社會經濟條件、技術發展、市場和電池用途，歐盟委員會於2020年12月提出修訂該指令的建議。接著，新電池法於2023年8月17日生效，將規範在歐洲進行收集、重複使用和回收電池，並確保未來的電池具有低碳足跡、使用最少的有害物質，以減少對非歐盟國家原材料的需求。這將支持轉向循環經濟，增加原材料和能源供應的安全性，並增強歐盟的戰略自主性。與歐洲綠色政綱的循環性雄心相一致，電池法規是歐洲立法中第一款採取全生命週期方法的法律，其中涵蓋源頭、製造、使用和回收，並納入單一法律之中。
5. 電池護照聯盟(Battery Pass)
電池護照包含之資訊如圖二，除了基本資訊(電池製造廠、電池分類、重量、狀態)外，還包含標籤認證、碳足跡、供應鏈、材料組成、循環資源利用率(再生料含量、拆解方法、安全措施等)、性能與耐久性。
圖二、電池護照內容
各國電池回收管理政策之推動
2. 各國針對電池回收政策之推動
(2) 美國
為了滿足不斷增長的電動車電池需求，美國政府和企業正在投資國內所需礦物的開採—包括鎳、錳、鈷和鋰(其價格在2021年增長到四倍多)。其同時也在尋找方法，透過回收來減少對天然資源採礦的依賴。2022年3月，美國總統拜登引用《國防生產法》增加高需求礦物的供應，引導國內對採礦和其他形式的回收進行投資。
美國能源部(DOE)宣布提供7,390萬美元補助10項計畫，以推動電動車電池回收和再利用的技術。未來幾十年對鋰和石墨等關鍵電池材料的需求預計將成長40倍，這些補助金將可支援美國境內電池供應鏈的回收和再利用。若加上受補助業者的分擔成本，這筆補助金將帶動超過1.26億美元的資金投入回收技術研發。
(3) 日本
由於儲能電池的需求預計將持續上升，日本正在加大力度發展其電池回收技術，並確保電池材料的穩定供應。在先進經濟體中，回收電池材料越來越成為一種趨勢。然而，日本沒有鋰、鈷和鎳之天然資源，目前幾乎完全依賴進口關鍵金屬以生產電池，在競爭日益激烈的國際市場上，尤其是在俄羅斯入侵烏克蘭後，全球大宗商品貿易受到干擾，對穩定供應的擔憂也在增加。再加上日本的電池回收技術進展有限，由於回收製程成本高，根據日本經濟產業省(METI)的說法，目前幾乎沒有可以通過回收過程供應給新電池之金屬再生料。
現行鋰電池回收技術統整
目前鋰電池回收事業主要以提取有價原物料(如鈷、鋰、鎳元素)及安全處置危害廢棄物為主，通常先以物理機械方法進行前處理，步驟包含電池篩選、放電、破碎、研磨、過篩、材料分選等，再以火法冶金(Pyrometallurgy)或濕法冶金(Hydrometallurgy)或濕法搭配火法進一步取得再生料產物，多為較具經濟價值的鋰、鈷、鎳合金或化合物為主，如圖六所示 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖六、現行廢電池處理流程示意圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》451期，更多資料請見下方附檔。