銅材料的循環(huán)利用 --- 新能源汽車(chē)節(jié)能減排的另一個(gè)途徑

隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展,新能源汽車(chē)在節(jié)能減排領(lǐng)域的貢獻(xiàn)有目共睹。根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业臏y(cè)算,基本上未來(lái)一半的交通行業(yè)的減排,是需要新能源汽車(chē)來(lái)解決。對(duì)于新能源汽車(chē)在碳減排領(lǐng)域的貢獻(xiàn),主要的關(guān)注點(diǎn)集中在使用階段。如果按照2030年電動(dòng)汽車(chē)占有率20%測(cè)算,屆時(shí)可減少碳排放量約4.86億噸。與之相對(duì)應(yīng),新能源汽車(chē)通過(guò)原材料循環(huán)再利用而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的潛力一直以來(lái)受到的關(guān)注較少。實(shí)際上,通過(guò)采用更多的可循環(huán)材料,新能源汽車(chē)在該領(lǐng)域也為節(jié)能減排做出了顯著的貢獻(xiàn)。

與傳統(tǒng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱主要使用鋼鐵材料不同,新能源汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)包括電池、電機(jī)、電控,和連接各系統(tǒng)的高低壓線束。除了采用種類(lèi)復(fù)雜的多種材料外,三電系統(tǒng)和高低壓線束都大量采用可循環(huán)利用的銅作為基礎(chǔ)原材料。根據(jù)IDTechEX公司的一項(xiàng)研究,大多數(shù)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)用銅量不超過(guò)23公斤。但是,混動(dòng)轎車(chē)用銅量為40公斤,插電式混動(dòng)轎車(chē)用銅量為60公斤,純電動(dòng)轎車(chē)用銅量為83公斤;混合電動(dòng)大巴的用銅量為89公斤。

銅材料的循環(huán)利用對(duì)于節(jié)能減排具有重要意義。國(guó)家發(fā)改委在2022年發(fā)布的“《關(guān)于加快廢舊物資循環(huán)利用體系建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》政策解讀”中提到,“廢銅能夠被直接利用生產(chǎn)銅材,顯著減少銅礦開(kāi)采,縮短冶煉流程。經(jīng)研究測(cè)算,與利用原生資源生產(chǎn)銅相比,每利用1噸廢銅可減少二氧化碳排放約2.5噸”

據(jù)公安部統(tǒng)計(jì),截至2023年6月底,全國(guó)新能源汽車(chē)1620萬(wàn)輛,如果按照每輛新能源汽車(chē)用銅80公斤計(jì)算,全國(guó)在用新能源汽車(chē)?yán)鄯e用銅達(dá)到130萬(wàn)噸。如果完全采用廢銅循環(huán)利用,可以減少324萬(wàn)噸碳排放量。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)2023年中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到900萬(wàn)輛,對(duì)應(yīng)的用銅量約72萬(wàn)噸,如果完全采用廢銅循環(huán)利用,每年可以減少180萬(wàn)噸二氧化碳排放,相當(dāng)于種植了1億棵樹(shù)。

銅材料主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)的電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、和高低壓線束。純電動(dòng)車(chē)鋰離子電池用銅箔約25-38公斤,與電池的容量和使用的銅箔厚度相關(guān);單車(chē)低壓線束導(dǎo)體用銅量約28公斤,高壓線束導(dǎo)體用銅量約5公斤;驅(qū)動(dòng)電機(jī)需使用9-12公斤銅桿。由于銅價(jià)格比較高,且線束中的銅導(dǎo)體和驅(qū)動(dòng)電機(jī)中的銅電磁線回收方便,基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%回收利用。電池中的銅箔回收較為困難,一般先是將退役的鋰離子電池轉(zhuǎn)為儲(chǔ)能電池實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用,最后再進(jìn)行拆解回收。由于鋰離子電池的拆解比較困難,且可能造成環(huán)境污染,因此還需要開(kāi)發(fā)更加安全的拆解回收技術(shù)。

雖然與新能源汽車(chē)使用階段的碳減排相比,原材料循環(huán)利用可以降低的碳排放相對(duì)較少。但由于以銅材料為代表的上游原材料如果完全來(lái)源于礦產(chǎn),其在礦山開(kāi)采與運(yùn)輸、冶煉與電解、型材制造等環(huán)節(jié)都需要消耗大量的能源,并產(chǎn)生碳排放。因此,充分發(fā)揮以銅為代表的可循環(huán)利用材料在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用,有助于減少新能源汽車(chē)全壽命周期的碳排放。