港商環保鋰電池 目標零廢棄無限回收

文章日期:2018年12月21日

【明報專訊】由智能手機、手提電腦到電動汽車,都使用鋰電池,但鋰礦的開採為地球帶來沉重的代價;每年產生的大批廢棄舊鋰電池,更是難以處理。有港商最近成功研發出水性回收及製造鋰電池技術,能夠實現接近零廢棄和不限次數的回收再造,從而顯著減低開採原材料的需求。

皓智能源(GRST Energy)主席黃星雄表示,公司成立於2015年12月,英文名GRST是代表綠色環保(Green)、可再生資源(Renewable Resources)、可持續發展(Sustainable)的意思。研發團隊早在2014年已成立,目的是要研發一套綠色環保的鋰電池回收及製造技術。

傳統回收方案成本高 污染較大

會有此想法,是因為幾年前從報章上得悉,原來市場上的鋰電池不算環保,其回收技術會產生頗大污染,而且回收材料的比例偏低,成本卻相當高。因此,實際上市場不流行將鋰電池循環再造,每年都有大批廢棄舊鋰電池,成為自然環境的負擔;所以決心研究, 要以比較環保的技術來回收及製造鋰電池。

皓智能源首席技術總監何錦鏢表示,傳統鋰電池主要有兩種回收技術,第一種是使用超過1500度的高溫燃燒,即「火法冶金」,但只能回收價值較低的材料,而且回收率低,以重量計最高只能回收約50%。此外,因為採用高溫燃燒,會消耗很多能源,產生大量二氧化碳。第二種回收技術是浸泡強酸性溶解液,即「濕法冶金」,同樣只能回收價值較低的材料,回收率最高能達80%至95%;由於只需使用超過70度的溫度處理,所以產生的二氧化碳比火法冶金少。

至於經濟效益方面,以回收每kWh儲電量的鋰電池來說,兩者工藝成本25至60美元,回收物料價值17美元,不算太吸引。由於這兩種回收技術的污染都比較大,所以兩者的廠房都必須遠離民居。

水溶技術 電極材料回收95%

皓智能源另闢蹊徑,成功研發出水性回收技術WATMAR3,只需使用水性溶解及物理分離方法來回收舊鋰電池的材料,不需用酸性溶解液或燃燒方法。水性溶解其中一個關鍵是因為該公司在其研發的鋰電池上,使用了一種可以溶於水的黏合劑,而不是傳統鋰電池的有機黏合劑。

水性回收技術的好處是能夠回收較多種類以及較高價值的材料,包括:各種金屬材料、鋰鹽,以及正極片及負極片上的粉末材料,回收率達80%至99%,所需的步驟亦比濕法冶金少;其中金屬材料回收率就高達99%,正極片及負極片上高價值粉末材料回收率達95%。

此外,水性回收技術只需在室溫下運作,所產生的二氧化碳比前兩者少得多。至於經濟效益,以回收每kWh儲電量的鋰電池來說,工藝成本不到15美元,回收物料價值41美元。

至於回收材料之後的製造鋰電池工序,則與一般鋰電池廠大同小異,只需更改小部分設備。而循環再造的電極片上的材料,仍可達到原先性能的99%。近年,公司在佛山市順德區設立一個研究中心兼廠房,聘用近100人,包括約30名工程師,一方面是研究WATMAR3水性回收技術,另一方面亦試產自有品牌ebatte的環保鋰電池。

廠房規模不大 擬以授權賺錢

公司生產的鋰電池已供應給企業客戶,應用於貨櫃車、礦場內的燈光,以及太陽能光伏系統。其中,應用於貨櫃車的鋰電池用來代替傳統的鉛酸蓄電池,令貨櫃車即使關閉燃油引擎,仍然可以開啟冷氣逾10小時。這款產品已生產約兩年,安裝在內地某個貨櫃碼頭的小量貨櫃車上;礦燈使用的鋰電池亦已生產逾一年,用戶是內地的礦場;至於應用於太陽能光伏系統作儲電的鋰電池,則出口到外國。

現時廠房每日只開一班,以儲電量來計,其每日產量大約相當於300至400個10,000mAh的移動電源,生產規模不算很大。因為該公司構思的主要商業模式是透過技術授權給其他廠商獲取收入。公司已在全球多個地區申請99項專利,涉及鋰電池的回收、製造、安全等各方面,其中7項專利已獲批。

改良鋰電池結構 減爆炸風險

營運總監黃星銘指出,公司除成功研究出環保的水性回收技術之外,亦改良了鋰電池部分材料和結構設計,包括使用更耐熱的隔膜材料來分隔正極片和負極片,令其生產的鋰電池,在部分性能上超越傳統鋰電池。其中最明顯的,就是不易出現短路和燃燒。例如,一般鋰電池若在使用期間被刺穿,其易燃的電解液就會流出,可能會起火或爆炸;但公司的鋰電池電解液也暫時不會流出,可以在短時間內繼續正常運作。

此外,公司的常規鋰電池可以在零下20度至55度正常運作,低溫系列可以在零下40度至55度正常運作。車用鋰電池通過加熱測試,證實在130度仍然安全。最低檔的鋰電池可充放電1000次,最高檔的可充放電5000次,亦比一般鋰電池的500至2000次為多。至於生產成本方面,公司估計,以同一儲電量來說,會比傳統鋰電池低5%至8%。

明報記者 薛偉傑

[企業創富]

相關新聞