从数学上讲,回收利用显然是解决我们不能永远从地下挖东西这一事实的答案。但经济上呢?事情就变得棘手了。原始材料往往在价格上低于回收材料,而且随着电动汽车技术的快速发展,还有一个额外的转折:当一辆车报废时,行业可能已经转向了不同的电池化学成分,使得旧电池的价值就像用过的餐巾纸一样。

尽管如此,南京大学辛欣领导的一项新研究表明,在中国,回收可能成为未来几十年电动汽车制造所需许多关键材料的主要来源。研究人员模拟了2010年至2050年回收供应与制造需求的对比,涵盖了混合动力、纯电动甚至燃料电池汽车的电池材料——锂、钴、镍、锰、磷、钠、硫和石墨——以及电机元素,如铜、钕、镝、钐和铈。

他们运行了四种电池和电机技术可能演变的场景,从缓慢转向固态锂和钠电池,到快速过渡到使用更少稀土的电机。该模型计算了每种元素的“循环潜力”——即当年回收材料能满足的制造需求份额。它还考虑了中国最近旨在将某些电池元素的回收率从目前的40%提高到至少98%,以及到2030年将电动汽车在新车销售中的份额从45%提高到60%的政策。

在模型中,混合动力和插电式混合动力最终会消失,但纯电动销量到2050年持续攀升。这意味着进入回收站的车辆数量滞后但稳步增长——尤其是因为模型假设电池会因容量损失而在车辆寿命结束前频繁更换,特别是在重型商业使用中。再加上中国的换电站,就会有额外的电池被制造和回收。

在所有场景中,回收利用通常能满足相当大一部分制造需求,尽管模式有所不同。早期,随着电动汽车繁荣最终产生相应的报废电动汽车繁荣,回收供应增加。但对于钴等一些元素,随着行业转向低钴化学成分,需求可能下降,突然回收供应过剩。相反,镍和锰的需求可能膨胀,使回收份额相对持平。

电机元素的情况类似,但它们对技术变化敏感——比如如果铈开始取代更昂贵的稀土。根据你相信哪个场景,模型显示了哪些需求回收可以覆盖,哪些仍需要传统采矿。

当然,这一切都取决于“有效回收”中的“有效”。研究人员指出了几个需要加强的薄弱环节,以达到他们数字的高端。中国已经在利用法规帮助——强制要求“电池护照”以识别每个电池的化学成分,并推动更多报废电池流向有执照的回收商。但他们指出,中国尚未要求新电池中含有最低水平的回收成分。而且,随着规模扩大以处理更多电动汽车,复杂的回收链可能会遇到瓶颈。

正如电池中的石墨现在通常不被回收,因为它便宜,钠电池等新技术可能是一把双刃剑:更便宜的电池很好,但它们给回收商提供的价值更低。然而,尽管存在复杂性,模型表明许多材料的数学计算可能相当有利。