概述
随着全球不断从化石燃料驱动的内燃机汽车转向清洁绿色的电动汽车（EV），我们需要攻克几大难题才能扩大电动汽车生态系统以实现全球零排放目标。首当其冲，我们需要解决电动汽车电池所需的充足锂供应问题。
本文概述了单纯增加锂开采量所导致的全球性挑战和限制，详细介绍了开发优化锂回收利用技术的重要性，同时探讨了先进电池设计实践如何有助于改善回收利用流程。
锂对实现零排放目标的重要性
国际能源机构（IEA）的数据显示，想要实现全球零排放目标，就必须在 2050 年前推动大约 20亿辆电动汽车上路行驶。然而，根据EV Volumes数据，即使近年来电动汽车的产量迅速增加，到2022年也仅售出大约1,000万辆。
目前相对较低的电动汽车产量已经对新开采锂的供应链造成了压力，而20亿辆电动汽车上路行驶的目标则将锂的供应置于决定胜败的关键位置。瑞士信贷预计，到 2025 年，锂的需求量将在短期内增加两倍。
开采新锂也有各种限制，包括：
- 储量有限：全球锂资源并不丰富。虽然世界各地都有锂矿藏，但经济上可行的储量却十分有限。矿体中的锂品位相对较低，必须开采大量矿石才能提取足量的锂。
- 环境影响：锂矿开采会对环境造成重大影响。露天开采等传统的采矿方法会导致栖息地破坏、土壤侵蚀和水源污染。此外，蒸发池等锂提取技术也会对当地生态系统和水资源造成不利影响。想要满足严格的环境法规并减轻环境影响，无疑会增加锂矿开采的相关成本和挑战。
- 能源密集：锂的提取和加工属于能源密集型的工序，会导致温室气体排放增加，并可能抵消电动汽车使用锂离子电池所产生的一些环境效益。开发节能的锂开采和提炼技术对减少锂生产过程的碳足迹至关重要。
- 社会和人权问题：锂矿开采作业通常在有原住民和敏感生态系统的地区进行，因此开采会对当地社区、文化遗产和传统生计造成影响。确保受影响社区的权利和福祉，解决社会问题（如公平的劳动实践和负责任的采矿标准），对于可持续的锂矿开采至关重要。
- 基础设施和供应链挑战：扩大锂矿开采需要修建充足的基础设施，包括交通设施、能源供应设施和水资源设施。一些锂矿床位于偏远地区。这给开采和运输带来了物流方面的挑战。此外，想要建立安全、韧性的锂供应链，必须建立提炼和加工工厂，以及安全的运输路线，这既复杂又耗时。
鉴于以上限制因素，探索锂的替代来源变得越来越重要，例如从回收过程中回收锂和开发更加卓效的锂提取方法。
提高电动汽车电池可持续性的技术方法
作为打造解决方案以支持电动汽车革命的先驱创新者，ENNOVI 开发了多项突破性技术，为电动汽车制造商提供可定制和高度可扩展的方法，以优化产量、可靠性和可持续性。
关键的是我们的 Cell-PLX™ 电池互连系统。该系统由轻薄、超扁平和牢固的电芯连接铝或铜母线排组成，旨在帮助电动汽车制造商克服可靠电池连接定制业务带来的挑战。Cell-PLX™ 采用我们获得专利的 U-Turn 创新设计，实现了出色的均匀化电流密度分布和低损耗能量传输。这是因为U-Turn 设计可以确保能量流在从正极流向负极（只需穿过一个导体层）的过程中的组织性明显改善。此项技术实现了理想的电池性能、延长了电池的使用寿命，并提高了电池的续航能力。
在电芯连接铝或铜母线排的组装过程中，顶部和底部电芯连接铝或铜母线排、控制板、互连器件、绝缘层、CCS塑料支架和单体电芯以卓效、牢固的方式组装在一起，几乎可适用于任何电池尺寸、功率要求和配置。
正如下一节所述，Cell-PLX™ 还为提高电动汽车电池设计能力提供了一个具有高度适应性的基础，以支持长期可持续性并消除锂供应限制。
减少、重复使用、维修、回收
Cell-PLX™ 技术堆叠已经为电动汽车电池的卓效和适应性组装设定了标准，同时也为未来的改进奠定了基础，既能延长电池的使用寿命，又能提高锂离子电池的修复、重复利用和回收能力。
改进互连拆卸和重新连接流程
随着 Cell-PLX™ 在众多电动汽车制造商中的广泛应用，电芯、模块和整个电池包的组装和互连流程实现了简化和标准化，下一步就是基于标准化互连流程，提高流程的可持续性。
虽然激光焊接是一种快速、自动化和可扩展的连接方法，但在电动汽车电池当前实施过程中，由于铝连接永久焊接到电池端子上，因此，使用激光焊接来连接电芯和电池包存在问题。这意味着需要采用破坏性方法才能进入电池包进行锂回收。
这不仅增加了回收过程耗费的成本和时间，还使得拆卸互连元件以便更换单个锂离子电池变得不切实际，也就意味着电池包中的好电池被不必要地浪费掉。因此，我们无法以理想方式从许多仍有使用寿命的电池中进行锂的回收利用。
ENNOVI 正与电动汽车制造商、电芯制造商和回收商密切合作，规划出一条未来发展的技术路线图，用支持清洁且易于分离的“无焊接”工艺来取代激光焊接等永久性连接方法。通过简化回收流程，可以实现循环经济，避免有害物质污染环境，并缓解某些材料供应量有限的问题。此外，由于无需处理整个电池包（而只需更换故障电芯），更换成本也显著降低。
尽量减少材料浪费
消除永久焊接后的第二个重点就是减少整个电池设计过程使用的其他材料，例如有助于在焊接过程中保持对齐的塑料支架。这不仅简化了制造流程，降低了材料成本，还简化了回收程序，减少了材料浪费。
利用互补技术，增强功能性
无焊接夹式互连系统和简化的整体电池设计还为有效集成电池管理系统 (BMS) 监控点等相关功能打开了大门。
除了改善电池充电管理、使用监控、使用寿命长度和每次充电的续航里程之外，新增功能还有助于避免锂的浪费。
例如，电动汽车制造商可以通过有针对性的监控来识别问题电芯，并逐个进行更换。这意味着可以用新电芯对电池包进行翻新，从而延长电池包的使用寿命。制造商无需报废整个电池包，也无需丢失或回收所有电池中的锂，只需使用新电芯更换故障电芯即可。
小结
通过考虑下列因素，改进电动汽车电池设计，从而显著简化回收过程：
标准化：设计采用标准化元件和接口的电池（如 Cell-PLX™），实现在回收过程中更轻松地拆卸和分离不同材料。这样可以有效地去除有害元件，提高有价值材料的回收率。
模块化设计：采用模块化设计方法，可将电池拆卸成更小的单元或模块。这样就能更容易地识别和更换有故障或性能下降的元件，从而减少更换整个电池的需要。模块化设计还可以选择性地拆卸特定模块或电池（而非整个电池包）进行回收，从而简化了回收过程。
材料选择：电池设计应考虑使用环保材料和可回收材料。避免或尽量减少使用有害或难以回收的物质，可以简化回收过程，减少对环境的潜在影响。设计师可以探索替代材料或开发可在不影响性能的前提下更易于回收的创新材料成分。
便捷的接入点：设计易于拆卸和回收的电池可以简化回收过程。利用可拆卸盖板或检修面板等功能，可简化电池模块或电芯的拆卸，从而实现更卓效的回收操作。
拆卸设计：如本文所述，在设计阶段就考虑到拆卸的便利性，可以大大减少回收耗费的时间和精力。采用永久焊接连接较少的电池设计，有助于回收过程中的元件拆卸和分离，以及/或者为延长电池使用寿命而进行的故障电芯更换操作。
电池跟踪和追踪：采用追踪系统来监控电池的使用情况、性能和报废信息，有助于简化电池的回收过程，并在电池使用寿命结束时对其进行有效识别，从而确保电池正确回收并送往适当的回收设施。
与回收商开展合作：电池制造商与回收商之间的合作至关重要。通过让回收商参与电池设计过程，电池制造商可以深入了解回收行业的问题和要求。这种合作可以优化电池设计，更好地匹配回收基础设施和流程，提高整体回收效率。
通过考虑以上因素，电池设计师可以开发出更易于回收的电池，从而降低电池成本、提高资源效率，并助力向更具可持续性的循环经济过渡。
