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如何構(gòu)建持久耐用的電池:是降低成本還是延長壽命?

鋰離子電池技術(shù)如今正在迅速推動(dòng)交通運(yùn)輸業(yè)和能源行業(yè)的電氣化。然而,電池本身往往是一種工作壽命短暫的商品,到目前為止,電池的回收和再利用還沒有成為電池行業(yè)的主要優(yōu)先事項(xiàng)。總部位于英國的可再生能源開發(fā)商AceleronEnergy公司首席執(zhí)行官AmritChandan博士對以鋰離子電池為基礎(chǔ)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的意義進(jìn)行了闡述,并表示鋰離子電池的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)該更長,并且考慮到二次使用的目的。

在過去的10年中,鋰離子電池技術(shù)取得了顯著的發(fā)展和進(jìn)步,其表現(xiàn)為容量的顯著增長以及電池成本下降了85%。

電池行業(yè)取得的成就很大程度上要?dú)w功于卓越的技術(shù)、不斷的創(chuàng)新,以及來自行業(yè)先驅(qū)(例如特斯拉公司)改進(jìn)的制造工藝。事實(shí)上,在特斯拉公司于今年9月舉辦的首屆電池日上,該公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克描述了對鋰離子電池未來的愿景,即更大、更好、更便宜,確切地說成本還將再降低56%。

Aceleron公司的二次使用的鋰離子電池組

雖然人們希望電池儲能系統(tǒng)更大、更好、更便宜。但是還要從其他方面充分挖掘電池儲能系統(tǒng)的潛力。

除了降低成本外,還必須提高電池的固有價(jià)值和長期價(jià)值。換句話說,必須從每個(gè)電池中獲得更多價(jià)值。為此,可以延長電池工作壽命并使它們適合于二次使用。

電池廠商在技術(shù)方面的競爭中將會開發(fā)出成本最低的電池,但對于延長電池的工作壽命(有的甚至最短為3年)來說卻收效甚微。雖然電池的成本在下降,但由于工作壽命不高,需要定期更換,導(dǎo)致部署成本仍然很高。

這意味著,當(dāng)幾塊電池?fù)p壞時(shí)將導(dǎo)致整個(gè)電池組被更換丟棄,而這些電池通常會剩余80%的使用壽命。隨著電池行業(yè)的蓬勃發(fā)展,廢棄的電池將會產(chǎn)生大量垃圾和嚴(yán)重的環(huán)保問題,并加速對自然資源不可持續(xù)的開采。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)的預(yù)計(jì),到2030年,僅電動(dòng)汽車(EV)電池就會產(chǎn)生1100萬噸垃圾。

這種做法最終將付出更加昂貴的代價(jià),因?yàn)槊慨?dāng)電池?fù)p壞時(shí)更換電池的成本很高。因此必須構(gòu)建一個(gè)更加可持續(xù)的新模式,該模式可以延長電池的使用壽命,提高使用價(jià)值并降低成本。

以汽車為例。如果汽車出現(xiàn)故障,通常人們將其修復(fù)。由于前期費(fèi)用太貴,大多數(shù)人不愿意直接購買新車替換。但是也有人購買二手車,對其進(jìn)行維修和升級。這種模式可用于電池的設(shè)計(jì)、制造和所有權(quán),以減少電池浪費(fèi),提供更具價(jià)值的儲能資產(chǎn),并通過創(chuàng)造技術(shù)性工作崗位支持綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)

通過將電池技術(shù)設(shè)計(jì)為可維修、重新利用或再利用,而不是更換,可以顯著提高電池的使用壽命。而通過在電池在首次使用后重新調(diào)整其用途,并賦予其第二次使用壽命,可以進(jìn)一步提高每個(gè)電池的價(jià)值。這采用的是循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則,可以延長電池壽命,為電池技術(shù)帶來更大的價(jià)值,并減少資源的使用和浪費(fèi)。

更重要的是,如果電池可以維護(hù)和維修,那么它將更容易地適應(yīng)服務(wù)和訂閱模式,即電池產(chǎn)品可以由客戶租賃,然后再歸還或維修,并租賃使用其他電池。

在客戶現(xiàn)場維修電池還可以為客戶節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用,因?yàn)殡姵夭恍枰腿ゾS修,客戶也不需要臨時(shí)更換。它還促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè),因?yàn)楫?dāng)?shù)厝丝梢越邮茈姵鼐S修和維修方面的培訓(xùn),就像汽車修理工一樣,可以現(xiàn)場修理電池。

設(shè)計(jì)持久耐用的電池

電池是實(shí)現(xiàn)全球零碳能源的關(guān)鍵,隨著全球儲能市場規(guī)模從2019年的590億美元增至2035年的5460億美元,未來10年內(nèi)將會使用數(shù)百萬塊二次電池。

通過將循環(huán)經(jīng)濟(jì)與儲能技術(shù)相結(jié)合,可以延長電池壽命,并從設(shè)計(jì)開始就考慮電池的重新利用以減少浪費(fèi)。人們可以改變處理電池所有權(quán)的模式,以保護(hù)環(huán)境并為經(jīng)濟(jì)帶來更多的長期價(jià)值。

因此,電池不應(yīng)成為一種一次性技術(shù),而生產(chǎn)可持續(xù)電池的關(guān)鍵在于創(chuàng)新的工程技術(shù)和生產(chǎn)工藝。

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