电动汽车电池与循环经济观察

回收，就业，研发及第三范围碳排放 K. Venkatesh Prasad, Ph.D.Lauren Mleczko Sam Begosso 关于作者 汽车研究中心（CAR）是一家位于密歇根州安纳堡的非营利性501(c)3组织。CAR的使命是通过独立的研究、教育和对话来提供信息和咨询，从而促进一个更可行和可持续的汽车生态系统。自2003年以来，CAR一直是一个独立的实体，以其提供领先、启发思考和具有影响力的研究而闻名。CAR专注于汽车产业的未来商业、经济、制造和技术趋势，并帮助关键利益相关者理解汽车行业正在发生的变化。CAR的研究员被广泛认可为专家。 CAR在评估汽车行业劳动力、教育和培训趋势方面拥有数十年的历史。CAR在这些领域的工作涵盖了包括密歇根州、其他州政府，以及加拿大联邦政府和安大略省在内的各种资助者。CAR还在进行关于电气化对汽车行业各方面影响的尖端研究。这项工作使CAR对将受到影响的技术和主题领域有了精确的理解，使CAR成为评估电池回收未来或如何最好地报告第三范围排放的理想合作伙伴。 请将信件联系地址发至K. Venkatesh Prasad，邮箱：kprasad@cargroup.org 关于对本出版物的引用和参考文献，请使用以下信息： 贝戈索，S.，姆莱茨科，L.，普拉萨德，K.文卡特什（2023）。电动汽车电池与循环经济观察：回收、就业、研发和范围3碳排放。密歇根州安阿伯，汽车研究中心。 880 Technology Dive, Suite C | 安阿伯，密歇根州 48108 | www.cargroup.org CAR的使命是通过独立研究、教育和对话来提供信息和建议，从而促进一个更具可行性和可持续性的汽车生态系统。 摘要 锂离子电池（LiBs）的循环经济概念及其驱动因素、障碍和促成因素最近已被研究（NREL 2021），目的是为了为联邦、州和地方各级的公共政策、相关政府倡议和相关目标设定提供信息。最近，关于每吨电池回收材料产生的货币价值的估计开始出现[McKinsey 2023]，随着私营投资者和公共部门机构寻求战略和运营指导。在汽车研究中心（CAR）我们观察到在北美——主要在美国（U.S.），其次是加拿大和墨西哥——电动汽车（EV）组装工厂、EV LiB制造以及相关的研发投资正在加速。 鉴于我们的目标是展望未来并向汽车政策制定者、投资者、制造商和供应商以及社区，包括州和地方经济开发商，提供信息，CAR在本文白皮书中总结了我们的初步观察结果。我们首先概述了截至2023年中期美国的电池回收厂位置和产能。随后，我们观察了美国对电池回收工作的市场需求、技能和角色。接着，我们概述了美国电池研发投入，最后我们提出一个早期观察结果，即帮助汽车投资者和社区进行第3范围报告日益紧迫。关键词：循环经济、电池、锂离子电池、回收、排放、第3范围、电动汽车、EVs、通胀减轻法案、IRA。 引言 随着对可持续性的普遍理解加深，对产品和流程的整个生命周期分析受到审查，电动汽车电池的可持续循环经济途径和范围3排放的重要性日益增长。在汽车行业，循环利用的广泛主题可以缩小到汽车零部件的回收，这现在包括电动汽车电池，因为企业竞相生产电动汽车。在美国，电池回收投资正在迅速增长，尤其是在《美国通货膨胀削减法案》（IRA）将任何在美国“回收”的材料视为“在美国来源”的背景下。用于电池的少数矿物可以在北美开采，因此在美国的回收对于企业满足IRA信用额度来源要求至关重要。然而，这些新公司必须能够且准备好可持续运营，因为欧盟对范围3排放的披露标准即将出台，美国可能会很快效仿。减少与运输相关的排放是限制范围3排放的一种方法。这对电池回收工厂的位置选择有影响，对经济开发商和私人投资者都具有很大兴趣。 电池回收厂位置与产能 电池回收工厂的分布遍布全美，只有一家工厂位于美国-加拿大边境以北，如图1所示。截至2023年8月，北美共有11家运行的电池回收设施，另外还有8家计划在2030年开始生产。这些设施包括当前运行的或计划建造的非示范工厂，分别来自Nth Cycle、Jaewon International、Green Li-ion、Ascend Elements、Redwood Materials、Li-Cycle、American Battery Technology、CirbaSolutions、Aleon Renewable Metals和EcoBat。还有众多其他初创公司，其中一些拥有示范工厂，显示出回收行业快速增长的趋势。图1显示了电池回收工厂、纯电动汽车（BEV）组装工厂和电池制造工厂的分布情况。此外，还标注了拥有电池制造工厂和电池回收工厂的三座城市，以及拥有纯电动汽车组装工厂和电池回收工厂的一座城市。生产和回收地点的邻近性降低了电池材料在两个工厂之间的运输成本，并有利于提高循环利用和伙伴关系。 值得注意的是，密歇根州，一个传统的汽车工业中心，并没有大型电池回收工厂。Cirba Solutions总部位于密歇根州，Ascend Elements在该州有一个示范工厂，但在此处 目前该州还没有大规模的运营。为了吸引电池回收商在汽车组装和电池制造工厂中心进行投资，可能需要以下因素：对于电池回收工厂场地的选择机会相对较短，因为大部分预计的电动汽车组装和电池制造工厂投资将在2025年前到位，仅计划2030年有一套主要投资。现在（大约2024年）规划和执行电池回收将允许有时间测试和改进商业可持续性计划。这有助于确保创造一个可行的途径来吸收预测的旧电池供应，并将这些作为提取新电池制造所需的Critical minerals的“原料”。然而，了解预期的旧电池过剩的性质将为州和地方经济开发商创造新的投资和相关的机会。 电池回收：就业、技能与角色 在一个汽车电池回收设施中，为确保废旧汽车电池的高效和安全回收，需要各种角色和职位。这类工厂有标准的管理和组织操作流程，但需要更多专门技能来填补其他特殊角色。这些工厂需要环境健康与安全（EHS）经理来维护工作场所安全和遵守环境法规。另一个特殊角色是化学家和实验室技术人员，他们分析电池组件和废弃物。这些角色高度专业化，需要以往的经验。最后，创新和研究专家需要关注回收技术和方法，使适应性和创新对这些设施的成功至关重要。这些角色技能要求高，需要相关领域的经验，包括电池的生命周期——无论是其制造还是处置。在这些特定角色之外，其他职位通常可以由技能较低的劳动力担任。 值得注意的是，回收任何锂离子电池的成本中，50%或更多来自运输成本。这主要归因于两个因素。首先，由于车辆电池体积庞大，运输极其困难；电池很少能充分利用卡车的容量，导致每磅的运输成本增加。第二个原因是，自疫情以来，司机和集装箱的短缺不断增加对运输网络的压力。此外，回收地点数量有限，进一步推高了运输成本。为了使更多的回收设施可行，需要找到降低运输成本的方法，任何潜在的回收工厂都需要建立一支强大的驾驶员劳动力队伍。运输电池到工厂的卡车司机在回收过程中可能是最重要的角色。 观察美国和加拿大电池回收设施的整体劳动力规模（图2），我们发现不同设施所需的员工人数存在很大差异。尽管美国和加拿大电池回收设施的员工人数中位数为30，但分布存在较大的右偏斜，如Ascend Elements和Cirba Solutions等公司拥有超过200名员工。通常，较大的劳动力规模与更高的产能相关。例如，Ascend Elements拥有200名员工，年处理废弃物能力为30万吨，而Blue Star Recyclers拥有46名员工，年处理废弃物能力为10.5万吨。这并非是必然的，而是依赖于工厂的专业化和所采用的技术。观察劳动力专业化有助于确定所需的员工总数。 电池研究与开发 随着电池回收行业的增长，公司更可能致力于提高电池的回收性。不易回收的电池将面临需求下降。预测的生产能力增加将导致对易于回收的电池的需求相应增加，无论是供应商还是原始设备制造商（OEMs）。在查看从2022年起CAR《交易簿》中跟踪的汽车制造商和供应商的投资以来，北卡罗来纳州在美国的R&D投资中领先。完整投资情况如图3所示，其中大部分投资发生在北卡罗来纳州和密歇根州。 以下为图4所示的美国投资地理分布（田纳西州的一项投资未在图3中显示，因为投资金额尚未公布）。通过观察各地点的投资情况，可以看出生产向南方转移的趋势，但这并不保证电池研发也将向南移动。这一点得到了密歇根州三个投资地点的支持，这使得密歇根州的投资总量位居各州第二，但这些投资主要基于电池生产的安全生产和可靠性，而不是改变电池的组成或化学成分。这表明研发投资应该帮助电池回收。然而，对于密歇根州来说并非如此。展望未来，可能会有更多针对提高可回收性的电池化学研发投资。目前，密歇根州拥有多个投资地点，尽管现在它们在投资方面并不领先，但这种状况可能会在未来几年发生变化。 图4：识别美国宣布的电池研发投资地点图。密歇根州地点包括Superior Township、York Township和Auburn Hills。 范围3报告 目前在美国，尚无报告范围3排放的要求。虽然证券交易委员会（SEC）已提出此要求，但尚未全面实施。然而，由于欧盟规定要求进行范围3报告，许多美国公司可能会受到影响，并可能提前开始报告或至少内部记录范围3排放，并要求供应商提供报告。报告主要通过对温室气体（GHG）协议的视角进行，该协议有一套不同类别的框架，公司可通过这些类别报告排放。这为排放来源的分类提供了视角，包括上游和下游运输。由于范围3是全球碳中目标的一部分，预计到2030年将需要报告。在公众经济发展和私人投资考虑因素中，关键是最大限度地减少运输排放和成本，因为这是在相对较短期内确保效率和降低价值链排放的一种方式。 结论 在审视美国电池回收业务的地域分布时，回收业务主要集中在电池制造和纯电动汽车（BEV）组装领域。然而，有两个地区缺乏电池回收业务；密歇根州和堪萨斯城大都市区。在密歇根州，尽管纯电动汽车组装和电池制造工厂集中度较高，但电池回收业务寥寥无几。堪萨斯城周边也存在类似情况，尽管有电池制造工厂，但回收业务却极为匮乏。这两个地区都将从建立电池回收工厂中受益，使回收材料留在本地区，降低运输成本，减少排放，并有助于实现IRA所需的来源阈值。借助这些益处，吸引一家利用现场回收技术的新或现有电池回收公司，如Nth Cycle所提供的技术，将对这些地区产生巨大的经济和环境效益。 参考文献 NREL. (2023 年 6 月 30 日). 锂离子电池供应链数据库。国家可再生能源实验室。2023年10月9日检索自https://www.nrel.gov/transportation/li-ion-battery-supply-chain-database- download.htmlNREL. (2021年8月). 移动和固定储能用锂离子电池的循环经济：驱动力、障碍、促进因素和美国政策考量。检索日期：2023年10月9日，来源：https://www.nrel.gov/docs/fy21osti/77035麦肯锡公司。（2023年3月）。先进行业实践：电池回收引领潮流。2023年10月9日检索自https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our- insights/battery-recycling-takes-the-drivers-seat 附加阅读 Aleon Metals.（2022年6月16日）Aleon可再生能源金属公司宣布完成7500万美元的融资。Aleon Metals. 摘自2023年8月24日，来源：[此处应填写来源链接或名称]https://aleonmetals.com/2022-06-16/.升维元素. （2023年3月30日）升维元素在乔治亚州开设 了北美最大的电动汽车电池回收设施之一。攀升元素。检索日期：2023年8月24日，来源