運具電動化你應該知道的事（下） 循環經濟下的電池趨勢

上一篇文章中，我們解析了運具電動化的反對者是如何刻意運用佔比約5%的「全國平均數據」，淡化移動污染源對民眾健康可能產生的危害。移動污染源的密度在各縣市及都會區都有顯著的落差，其中機車密度越高的地區，在懸浮微粒、非甲烷碳氫化合物及一氧化碳等污染物上，都明顯高於其他區域，顯見其對人口及交通稠密的地區影響不容小覷。

在重新認識移動污染源對空氣品質可能造成的損害後，在這一篇文章裡，我們將把重點放在電動車輛興起後的電池製造與回收議題。事實上廢棄電池若沒有經過妥適的處理，確實可能對環境造成負擔，電動化就像所有的技術革新一樣仍然伴隨著風險與挑戰，但上至電池原料選定的策略轉移，下至電池回收機制的建立，都能有效在運具的整體生命週期上，大幅減輕如今燃油車輛對環境所造成的傷害。

往下，我們將以燃油車輛的電瓶污染為借鏡，帶出全球電池最新的應用技術及研發成果，唯有充分認識電池產業的發展趨勢，台灣才有機會搶得先機，在循環經濟、能源管理的國際市場中，找到屬於自己的定位。

 

問題五：電動車用完的電池會傷害環境，燃油車輛比較好？

從歷史經驗回顧，我們可從燃油車輛的電瓶污染，看出電池回收機制的重要（許多以「電池污染」反對運具電動化的論者，往往忽略燃油車輛也有電池污染問題）。燃油車輛的廢棄電瓶，以鉛酸電池為主，在過去回收機制尚未完善、法規建置不全的年代，多年來對土地及水源造成了嚴重的危害。

根據環保署《廢鉛酸電池回收率提升冶煉技術開發》研究一文提到，鉛是有害環境與人體健康的重金屬，鉛酸電池行業是一個典型的高能源消耗和重污染產業，在生產過程中需要消耗大量電力，並排出污染物質，如鉛塵、酸性含鉛污水、酸霧以及廢渣。其中鉛酸電池的含鉛量高達6成以上，若不加以回收將成為環境的污染源。然而根據環保署公告列管材質回收率統計資料，民國90年廢鉛蓄電池的回收率僅有64.68%、民國95年攀升至80％、100年提升到87.73%，截至108年回收率才終於達到94.63%。

環資中心在2016年8月的報導中指出，汽機車重要零件電瓶需定期更換，汰換下來的廢鉛蓄電池每一年就有約近600萬顆，若隨意棄置則可能造成強酸污染土壤、重金屬鉛危害人體神經系統、腦部與腎臟等。過去在二仁溪畔廢五金事件中，環保署也曾在處理過程中發現廢鉛蓄電池的部分殘骸，對當地土壤與溪水造成危害。

經過數十年來環保團體及政府部門的努力，汽機車電瓶回收機制才逐步建立，大幅降低傳統電瓶的環境危害。若新型態的鋰電池不能及早透過回收再利用，降低開採及廢棄物產生，確實可能重蹈燃油車輛鉛酸電池的老路。但相反的，濫用鋰電池開採及回收議題來阻止電動化，恐怕只是刻意迴避、忽視傳統油車的發展歷史。傳統燃油車輛的經驗正是全球永續交通發展的借鏡，保留電池系統的優勢、提早面對並解決難題，才是科技促成進步的根本之道。

 

問題六：國際市場如何看待電池技術及其價值？

事實上，鋰電池早已普遍存在於日常生活中，舉凡手機、平板及筆記型電腦都是以鋰電池為電力核心。可喜的是，電動車輛的出現，因其夾帶著綠色運具的政策目標及環保思維，反倒讓鋰電池可能造成的污染問題浮上檯面，加強檢視，而獲得技術及政策上的討論與重視。

近來歐盟動作頻頻，積極搶進電池的製造及回收市場，APEC能源國際合作資訊網指出，歐盟已在2017年搶先成立歐洲電池聯盟，多次召開部長級會議推動電池產業鏈的形成，2019年12月更批准高達32 億歐元的技術研發基金，用於推動電池技術和產品研發推廣。

2020年彭博社Electric Vehicle Outlook 研究報告指出，全球車輛用鋰電池的平均能量密度因為相關技術的不斷投入及研發，正以每年4-5%的速度持續增長，同時2010年至2019年為止，鋰電池組價格已下跌約87％，未來將隨著技術進步持續降低。而電池與內燃機在成本上的交叉，極有可能在2025年前後就會發生，屆時將對傳統車輛市場帶來翻天覆地的改變。

英國能源諮詢公司循環儲能產能預測（Circular Energy Storage）整理各國約50家鋰離子回收公司的資料後發現，電池回收比率超乎預期，2018年共全球共回收約9.7萬噸電池，而大多數回收廠與實驗室都集中於中國、南韓、歐洲、日本與美加等地，其中中國和南韓由於電池收購價或獎勵的價格更高，已成為電池回收大戶，占比高達70%。

從電池的先期製造到終端回收，電池技術和回收的競逐早已成為循環經濟的顯學，誰能搶得先機，誰就能在永續經濟、能源穩定的戰略地位上取得優勢。

 

問題七：電池造成的污染怎麼解？

全球各國車廠及主管部門，早已注意到鋰電池在原料開採上可產生的供給與生態風險，因此有兩大作為正在加速進行，其一是根本的調整原料結構，降低毒性高、開採風險大的原料使用；其次是投入研發量能在後端的回收處理技術，促進金屬原料的再利用。

在調整原料結構部分，電動車電池正極材料主要使用鋰、鎳、鈷三種金屬，但鈷的含量較低、成本高且毒性較強，反觀鎳因具備在高溫運轉下穩定，又能防止過度充電等特性，獲得市場青睞，近來電池生產將逐步走向「高鎳化」。除傳統鋰電池的技術革新已投入市場外，日本預計在2021年展開「全樹脂電池」的量產、中國電池商則正朝向「無稀有貴金屬」的目標邁進。若能根本的減少稀有貴金屬在電池中的含量，電池循環經濟將能更大幅度地降低人類活動對環境所造成的傷害。

而在電池回收的處理上，現行電動車動力以鋰電池為主，電池壽命若低於80%，為行車安全就不能運用在車輛使用上。這些退役的電池將依據製造結構及生產成本進行回收再利用，可區分為兩大類型，其一將重複利用為「靜態儲存電力設備」，成為電網中儲備電力的一環，達成台灣分散式電網、降低輸電風險的重要利器。其次將直接對廢棄電池進行分解，取出稀有貴金屬後循環再製為電池。

從生產原料結構的根本調整到後端回收處理技術的建構，電池污染的風險並沒有成為世界各國運具電動化的阻礙，積極投入技術的研發和法規的制定，才是開創新局的重要關鍵。

 

問題八：循環經濟崛起，全球蓄勢待發，台灣有能力嗎？

為爭取全球電池製造及回收的市場，各國在政策和技術上無不積極佈局。根據工業材料雜誌鋰電池循環經濟（下）一文中指出，美國能源部已成立鋰離子電子回收技術研發中心「ReCell Center」，集結阿貢國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室、國家再生能源實驗室與各大學術機構以及新創企業如Farasis Engery，共同推動具商業加值之鋰電池回收技術。而歐盟正啟動Battery 2030鋰電池計畫，包含循環經濟(Circular Economy)之規劃，串起材料供應商、電池製造商、應用端及回收商整合成電池循環產業，並規定新電池設計必須符合永續環保設計、易拆解設計以及易循環設計等三項指標。

回到台灣，在靜態儲能設備上，國家中山科學研究院早已投入「汰役動力鋰電池組再轉用」技術開發，建立起鋰電池組診測、重製翻新、進階監控管理、再轉用電池系統產品設計與研製等關鍵技術。而工研院現行研發的RAIBA系統也能將各類不同種類、型式、大小的汰役電池整合成儲能系統，平均可以再延長1-2倍的使用壽命，以目前一般儲能系統保固八年為例，加上RAIBA技術後，就可延長到20年。

除研究機構的研發動能充沛外，市場價格的因素也迫使廠商積極搶進電池回收市場。因為貴金屬的價格成本高昂，國內外電動車廠皆致力於研發提煉貴金屬並重新再製電池的技術，而協助國際電動車龍頭特斯拉回收貴金屬的關鍵廠商，就在台灣！

商業周刊報導，台灣的電池廠商康普、美琪瑪都有將產品回收、再利用的能力。康普可回收氧化觸媒、美琪瑪能將產品裡95%的鈷提煉出來，重新利用，降低原料成本，美琪瑪的董事長指出，目前技術能保證達到90%的回收率，可協助客戶可省下70%以上的費用，同時大幅減少製造過程中所產生的廢料。

而在回收量能上，環保署回收基管會也表示，2019年我國電池回收量達到3727公噸，未來5年二次鋰電池將大量增長，2025年開始預計每年將有1100公噸的電動車鋰電池待回收，而目前台灣有5家專責鋰電池回收處理商，每年處理量能可達1600公噸，應足以應對即將來到的回收需求。整體來看，台灣不論在技術端或回收量能上，在國際上具有一定水準與實力。

 

問題九：如果納入電池生命週期評估，電動車還有環保優勢嗎？

所謂生命週期評估，就是將產品從製造端的原料到終端的回收廢棄處理，都納入評估的一種研究方法。許多論者會質疑，電動車輛只有在使用階段對環境有利，如果加計生產製造及廢棄物處理，可能對環境產生更大的危害。

論者近來多引述2019年德國IFO經濟研究院發表的報告稱，若把耗電量折算為二氧化碳排放量，並把生產過程中的耗能考慮在內，其產生的二氧化碳排放量可能比燃油車更多。然而引述並未提及的是，該份報告非但在德國遭到當地多家知名媒體的質疑，更引來歐盟事實查核機構的闢謠澄清。

歐盟事實查核機構指出，引用該篇研究得出「電動車排放量比柴油車更高」的普遍結論是有誤的。理由有三，第一是該篇研究僅比較了特斯拉Model 3與Mercedes C220d柴油車兩款車輛，研究標的相當限定；其次，德國的電力結構中有較高的佔比是以燃煤為主，與其他國家的發電結構未必相同；其三，電動車輛的技術在近年內有長足進步，電池的生產技術與時俱進，該研究調查的標的非但不具備廣泛的代表性，也較為過時。

2020年5月，自然通訊期刊發表一份針對電動車輛生命週期的淨排放研究報告，該份研究由英國劍橋大學、埃克塞特大學與荷蘭奈梅亨大學學者共同提出，研究涵蓋超過59個地區，結果發現在現今發電的結構下，全球仍有53個地區電動車輛的碳排放量低於傳統燃油方案。

2019年12月瑞典環境科學院針對電動車輛及電池提出最新的研究報告指出，同以生命週期評估法進行分析，每生產1千瓦小時的鋰離子電池，平均將產生61-106千克的二氧化碳當量，該數值在2017年的技術及生產環境中，平均為150-200千克二氧化碳當量，整體平均降幅約達52%，而中間時隔僅有兩年。可看出電池發展速度飛快，持續降低其對環境的傷害。

如前所述，電池從製造方式到回收技術，目前都處在高速成長的階段，許多研究電動車輛污染的報告，若只研究單一車種或單一國家的發電模式，往往會高估整體生命週期下電動車輛的污染程度。可以肯定的是，長期趨勢下，在全球各國逐步調整發電結構之際，電動車輛相比燃油車輛的環境優勢只會越加顯著，即便納入電池生命週期評估，電動車也較燃油機車更環保。台灣已經走在能源轉型的路上，能源結構也正逐步改善之中，除了政府的政策推動之外，企業、民眾更也需要扮演更積極的角色。

當然，許多研究確實也點出，電動車輛雖在減低碳排、空汙上比起燃油車輛更具優勢，但仍須注意各地回收機制與環保法規的落實，才能確保友善環境的優勢能發揮最大值。

問題十、推動運具電動化的同時，政府可以做些什麼，以避免電池造成的環境負擔？

除了技術精進與市場競爭外，為確保環境永續的目標能夠確實達成，政府法規也應從旁協助，建立起應有的監督機制。環資中心於2020年8月《電動車能幫助解決氣候問題？國際報告這樣說》一文提到，中國2019年已訂下「生產者責任」條款，要求生產電池業者同時必須負責回收再利用鋰離子電池。而歐盟則直接成立了電池聯盟，開始審查電池指令有關之政策。美國則在《加州第2832號議會法案》中要求成立鋰離子汽車電池回收諮詢小組，並對鋰電池回收政策向立法機構提供建議。

回到台灣，政府有過去燃油車輛廢棄電瓶的管理經驗，或許可嘗試制訂相關標準及立法，強化電池後端的回收及處理機制，引導電池產業的正向循環。現階段台灣在電動機車產業的發展以換電站為大宗，反而在電池回收及能源管理上能夠發揮集中處理的優勢，降低過往廢棄電瓶難以掌握流向的弊病，主管機關也能更精確執行回收規範。

結合以上，我們不難發現，從運具電動化所衍生的電池製造及再利用市場，已成為獨立的循環經濟體系，未來將成為全球市場上角逐的兵家必爭之地。論者質疑電池污染可能造成的傷害，恰好是綠色產業努力投入創新、研發，更加強降低污染的重要動力。

當全球各國都正加速進入運具電動化的全新時代，國際能源總署在最新的2020年電動車輛展望報告中也再次肯定，電動車輛是減少人口稠密地區空氣污染的關鍵技術，也是有助於實現能源多樣化和減少溫室氣體排放目標的重要選擇。迄今為止，已有17個國家宣布2050年將實現100％零排放的車輛目標，那麼，台灣準備好了嗎？