變“廢”為“寶” --- 可循環材料助推新能源汽車全壽命“減碳”

以純電動汽車為代表的新能源汽車由于采用電能代替化石燃料,在其使用階段能夠大幅度降低碳排放,成為我國實現“雙碳”目標的重要途徑之一。另一方面,由于新能源汽車在生產制造環節比傳統燃油汽車采用更多可循環材料,在產品生命周期結束之后配套有全面且嚴格的報廢回收法規。因此從全壽命周期考察,新能源汽車的發展普及過程中,通過提升可循環材料應用比例,可以更好的實現全壽命“減碳”目標。

與傳統燃油車比較,新能源汽車的使用壽命相對較短,更新更快。根據國家規定,當動力電池容量衰減至80%以下,則會進行強制回收。目前三元鋰電池的循環壽命在800次左右,磷酸鐵鋰電池可以達到2000次,因此動力電池的使用年限一般在5-8年。部分動力電池退役后可以通過梯級利用延長使用壽命,但依舊比傳統燃油車10-15年的使用年限短。因此,在電池的生產制造過程中,使用易于循環使用的原材料就能更有效的降低生產和回收過程中的碳排放。例如,鋰離子電池負極中采用銅箔作為集電體,就可以在電池回收拆解之后非常方便的進行回收再利用。

由于新能源汽車的動力系統主要采用電驅動。隨著技術的發展,系統電壓逐步提升到800伏特,高壓線束的額定工作電流達到200安培。為了達到更好的導電性,新能源汽車的高壓線束的導體基本都采用純銅材料。同時,在新能源汽車的驅動系統中,驅動電機的定子與轉子也大量采用銅電磁線。與傳統燃油車動力系統主要采用的鋼鐵材料比較,銅的碳排放相對較低。根據2020年的統計數據,中國銅冶煉環節CO2總排放量919萬噸,平均生產1噸電解銅CO2排放量為1.04噸。與之相對應,根據中國鋼鐵工業協會的數據,2019年中國鋼鐵企業的平均碳排放強度約為2.3-2.5噸二氧化碳當量/噸鋼。

此外,由于銅的回收價值較高,全球各大主要市場已經建立了一個相對比較完善的回收與再利用體系。根據國際銅業協會中國區總裁周勝先生提供的數據,與銅的開采(初級生產)相比,銅的回收(二次生產)可節約85%的能源,1900年以來被開采的銅中,有2/3沿用至今。而這些再生的銅材料,由于省卻了礦山開采、礦石運輸、以及初級生產階段的碳排放,其“減碳”效果更佳顯著。

以“銅”為例,我們可以看到新能源汽車通過技術進步帶來的全壽命階段“減碳”的潛力。相信隨著新能源汽車市場的增長,相關法規的完善、技術與產品的進步,報廢回收與再生體系的成熟,會有更多的可循環材料被應用,助力新能源汽車的全壽命“減碳”目標的實現。