電動汽車革命的一部分是制造電池——大量的電池。但在不久的將來,革命的另一個部分將是拆除同樣數量的電池,回收電池內部的材料,再次用于制造新電池。什么東西可以從舊電池中回收?鋁,銅,鋰,錳,鎳,鈷,還有各種塑料。“我們的目標是創造我們自己的循環過程,在這個過程中,我們的每個電池都有90%以上的材料可以被回收,”大眾汽車零部件公司技術規劃主管托馬斯·蒂杰(Thomas Tiedje)在一篇博文中說道。
在大眾汽車(Volkswagen),對電池回收技術的探索始于十幾年前,當時博士生斯特拉·科涅茨科(Stella Konietzko)表示,她希望研究鋰、鈷、鋼和鋁的回收方式,以及大眾集團在這一過程中可以發揮什么作用。當時,沒有其他汽車制造商對探索回收電池的方法感興趣。
她的想法導致了布倫瑞克科技大學的一個重大研究項目,該項目得到了其他10家公司的支持。在2009年至2011年期間,他們研究了幾個鋰離子電池回收方案,最終選擇了LithoRec工藝,該工藝現在是大眾薩爾茨吉特工廠的試點項目。“我們沒有啟動得太早,但開始得很及時。大眾汽車生命周期優化主管Marko Gernuks解釋道,他已經在LithoRec項目部門工作了好幾年。以下是來自大眾博客的更多內容:
到目前為止,用過的電池大多通過火法回收。簡單地說,它們最終被送入高爐。大眾汽車集團的零部件首先采用的是機械流程:一旦電池進入回收流程,首先進行排水和拆卸。鋁制外殼、銅電纜、塑料等最初的原材料已經在這個步驟回收,重新投入生產周期。然后,電池模塊在保護環境下被徹底粉碎,逸出的液體電解質將它們變成一個潮濕的團塊,即顆粒。經過干燥,通過各種篩子和磁選器,從而變得越來越細。
最后,一種所謂的“黑粉末”就產生了,它含有許多貴重的石墨、鋰、錳、鈷和鎳。然后,化學工業的合作公司使用濕法冶金過程,即用水和溶劑將其分離成單獨的組分。這些材料可以作為新電池陰極的二次原料——與新的原材料相比,沒有任何質量損失。
大眾汽車和循環鋰離子電池的部件可以回收和再利用,以制造新的電池——這是循環經濟的定義,在循環中,耗盡的電池被回收,而不是焚燒或送往垃圾填埋場。試點階段將從一個適度的目標開始——每班回收5批電池。每年的容量將達到3600批電池。每批電池400公斤,回收材料約1500噸。一旦系統被優化,它就可以被放大以處理更多的電池。滿負荷工作預計要到本世紀末才會出現——這應該與電池回收高峰出現的時間相一致。
但在回收開始之前,每個電池模塊都要經過仔細分析,以確定它是否仍然足夠強大,可以用于梯次利用,如儲能或低速電動汽車和機器人。只有當它的使用壽命完全耗盡時,它才會成為回收過程的一部分。
從400公斤電池中回收的各種材料
大眾汽車集團董事長赫伯特·迪斯(Herbert Diess)對電池回收試點項目的啟動有這樣的看法。“大眾汽車的目標是在所有階段控制電池的原材料循環。電池及其原材料構成了未來交通循環經濟的基礎。這不僅是一個盡可能完全回收有價值的電池原材料的問題,而且涉及到電池在汽車上的第一個生命周期完成后在其他地方使用的問題。”
“即使在正常的汽車生命周期——20萬至30萬公里之后,電池仍是目前汽車中最有價值的部件,在汽車壽命結束后的數年時間里,電池可能會被用作固定式儲能。”只有到那時,它才會被回收——盡可能地回收。這創造了一個可持續的價值循環,我們將利用大量新的商業機會為大眾汽車服務。”
大眾并不是唯一一家開發電池回收系統的公司。特斯拉(Tesla)前首席技術官JD斯特勞貝爾(JD Straubel)成立了一家名為紅木材料(Redwood Materials)的新公司,專門回收鋰離子電池,美國和世界各地的實驗室正在對這一過程進行研究。回收是電動汽車相對于內燃機汽車的另一個優勢。電動汽車與循環經濟能以傳統汽車無法做到的方式攜手并進。
(原文來自:清潔技術 全球儲能網、新能源網綜合)
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史海拾趣
當涉及到采用算術邏輯單元(ALU, Arithmetic Logic Unit)組成的二進制加減電路時,網友們可能會提出多種問題,這里列舉一些常見問題及其解答:
1. ALU 如何實現二進制加法?
回答:
在二進制加法中,ALU 使用全加器(Full Adder)或一系列的全加器(對于多位二進制數)來實現。每個全加器接受三個輸入:兩個加數位(A 和 B)以及一個來自低位的進位(Cin)。它產生兩個輸出:一個和位(Sum)和一個向高位的進位(Cout)。通過級聯多個全加器,可以完成多位二進制數的加法。
2. ALU 如何實現二進制減法?
回答:
二進制減法可以通過加法來實現,利用“補碼”的概念。具體地,將減數取反加一(即求其二進制補碼),然后將該補碼與被減數相加。結果的正負由最高位(符號位)決定,其余位表示數值大小。ALU 內部可以包含專門的電路來處理這種補碼加法,從而間接實現減法。
3. ALU 如何處理進位和借位?
回答:
在加法中,進位(Carry)是從低位向高位傳遞的,每個全加器都會輸出一個進位信號給下一個高位的全加器。在減法(通過補碼加法實現)中,由于使用了加法器,進位的概念仍然適用,但在某些情況下,它可能被視為“借位”的相反操作,尤其是在直觀理解減法過程時。不過,從電路設計的角度來看,ALU 內部處理的是加法操作,包括進位。
4. ALU 如何支持更復雜的算術運算,如乘法和除法?
回答:
ALU 通常支持基本的算術運算(加、減)和邏輯運算。對于乘法和除法,ALU 可能不支持直接計算,或者僅支持部分乘法和除法的簡化版本(如移位操作,可以視為乘以2的冪或除以2的冪的簡化形式)。復雜的乘法和除法運算通常需要額外的硬件單元(如乘法器和除法器)來執行,這些單元可能作為ALU的補充或與之并行工作。
5. ALU 的設計如何影響計算機的性能?
回答:
ALU 的設計對計算機的性能有直接影響。更快的ALU 能夠更快地完成算術和邏輯運算,從而提高整個計算機的處理速度。此外,ALU 的指令集和設計的靈活性也會影響其能夠執行的操作種類和效率。現代CPU中的ALU通常非常高效且靈活,能夠執行多種復雜的算術和邏輯操作,以滿足現代應用程序的需求。
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