3R（减少、再利用和回收）是良好材料生命周期的基础。我们在家庭、工作场所和工业中推广它。只是还没有达到锂电池的水平。用于电动汽车（EV）和储能（家用）的锂电池被认为是人类对全球净零排放气候目标追求的答案。国际环境署 (IEA) 估计，到 2050 年，需要有 20 亿辆电动汽车上路才能实现净零排放。*1是否有足够的锂和其他所需矿物质来实现这一宏伟目标？
作为 3R 第一个原则的一部分，人们不断进行研究以减少生产锂电池所需的特殊金属。电池制造商可以选择多种不同的化学物质，科学家们不断进行测试，寻找最佳组合来生产占地面积最小、能量最大且安全供电的电池。
在早期的电动汽车中，首选电池是钴酸锂 (LCO) 和镍钴酸锂 (NCA)。然而，由于使用钴的人道主义成本*5，科学家们一直在寻找尽量减少或完全消除钴的方法。他们现在发现了同样有效的电池化学成分。科学家们还减少了对镍和锰等其他有价值材料的需求。
目前，每个汽车电池需要约 8 千克（17.6 磅）锂。*1对电动汽车的需求急剧增加，预计 2020 年至 2030 年间电动汽车销量将增长七倍。如果电池的锂需求没有变化，到 2030 年，电动汽车电池将需要 200 万吨锂。据估计，全球锂资源总量为8900万吨，*2其中锂储量为2200万吨。（储量基于可行地点的可用锂，可以按当前价格和当前技术开采。）按每个汽车电池 8 公斤计算，2200 万吨足以为 27.5 亿辆汽车生产电池。重新为了到 2050 年实现净零排放，世界需要 20 亿辆电池电动、插电式混合动力或燃料电池电动汽车上路。但由于我们还将锂用于各种其他用途，例如药品、玻璃和陶瓷，仅用我们的锂储备为 20 亿辆汽车提供动力可能很困难。开采的锂中 71% 用于电池，14% 用于玻璃和陶瓷。*2
“减少”是 3R 的一个重要方面，但在世界上所有的锂都被消耗掉以及地球实现“净零”气候目标之前，这可能还不够。
当电池不再能够正常工作以达到其预期目的时，电池就达到了使用寿命。就电动汽车而言，大多数电池的保修期为 8 至 10 年或 160,000 公里（100,000 英里）。然而，最新的行业预期预计电动汽车电池可持续使用 15 至 20 年或 160,000 至 320,000 公里（100,000 至 200,000 英里）。*6在许多情况下，电池的使用寿命将超过车辆本身的使用寿命。
在车辆寿命结束时，电动汽车电池通常还剩下许多循环。这些电池可以重新利用或修复以供进一步使用。
现在有几家公司购买废旧电动汽车电池用于储能。这些企业重新利用电动汽车电池来存储太阳能，并在高峰时段将太阳能卖回电网以产生最大收入。这项活动有助于平衡电网并在最需要时提供能源。
至于储能电池，例如用于全屋备用或离网应用的储能电池，在寿命结束时几乎没有剩余寿命。一旦电池电压达到每节电池 3.0 V，电池的存储容量就会最小。由于储能电池在使用寿命结束时几乎没有剩余容量，唯一的选择就是回收。
回收是 3R 的最后一步，对于保持材料生命周期至关重要。截至 2022 年，回收锂电池几乎不存在。根据您居住的地方，2% 到 5% 的可充电锂电池会被回收。到2030年，预计每年将产生200万吨废旧锂电池。*4如果没有重大变化，大多数电池最终都会被填埋。
中国在回收方面处于领先地位，因为中国政府已强制要求回收可充电锂电池。尽管中国是锂的主要生产国之一，并控制着80%的锂供应链，但*3中国也是全球最大的电动汽车电池消费国。中国的储量不是很大，因此回收对其市场至关重要。
以下是回收锂电池在世界其他地区未成为主流的几个原因。
后勤。锂电池被视为危险品。因此，消费者无法轻易地将用过的可充电锂电池送回原始制造商或回收设施。这与铅酸电池不同。尽管铅酸电池的主要成分——铅和硫酸——是危险的，但如果将废旧电池送到原始制造商或回收设施，则铅酸电池的运输不被视为危险品。此警告目前不适用于锂电池。
体积。如果电动汽车电池的寿命是15到20年，到了2023年，我们可以从2008年销售年开始看到锂电池。2008 年电动汽车销量仍然很低，几乎没有关于全球销量的数据。ev-volumes.com上首次提供销售数据的年份是 2013 年，当时售出 206,000 辆电动汽车（包括插电式混合动力汽车）。2013 年销售年度的废旧锂电池将于 2028 年开始出现，但即便如此，数量可能也太小，无法证明当地或区域回收设施的合理性。铅酸电池的体积非常大，可以在任何地方进行回收。足以使运输法规适应允许将铅酸电池运输到制造商和回收设施。
回收成本。目前开采锂比回收锂更便宜。由于危险品运输成本高、锂电池回收技术不完善、锂电池回收缺乏规模经济等因素，回收锂电池的成本很高。
目前回收锂电池的方法包括将电池切碎，然后熔炼以分离不同的金属。其他人提出了包括重复使用阴极晶体结构的方法。
科学家和工程师正在测试寻找最佳的回收技术，这只有在规模经济的情况下才有可能实现。一些电池制造商选择租赁仓库空间来存放废旧电池，等待回收市场成熟，回收设施将支付废旧锂电池的费用。
3R（减少、再利用和回收）是良好材料生命周期的基础。关于锂电池，地球仍在研究最后一章：回收。通过广泛的研究和开发，制造商减少了生产每块锂电池所需的原材料。废旧电动汽车电池在能源储存中重新使用时，会获得第二次甚至第三次生命。回收是锂电池材料健康生命周期所缺失的一环。
尽管可能还有其他可再生能源选择来为我们的车辆提供动力，但如果锂的价格没有发生巨大变化，锂电池可能仍将占据主导地位。这是具有讽刺意味的，因为锂的承受能力是促进锂开采而不是锂电池回收的一个因素。
一旦回收锂电池的成本大幅下降，通过降低运输成本、规模经济和回收技术的进步，锂电池将能够持续为电动汽车提供动力并提供能量存储，以帮助人类应对气候危机。
*1 世界经济论坛，“世界需要 20 亿辆电动汽车才能实现净零排放。但有足够的锂来制造所有电池吗？”
*2 加拿大政府，“锂事实”
*3 国际能源署，“电动汽车电池全球供应链 - 分析 - IEA ”
*4 C&EN，“是时候认真考虑回收锂离子电池了”
*5 外交关系委员会，“为什么刚果民主共和国的钴矿开采需要紧急关注”
*6 电池大学，“ BU-1003a：电动汽车 (EV) 中的电池老化”
