幾乎每天都有卡車拉著舊iPhone和其他廢舊個人電子產品運抵內華達州卡森市的一個倉庫,工人們將它們拆開,取出電池,再剝出電池原材料。
在特斯拉(Tesla Inc.)技術智囊之一的JB・斯特勞貝爾(JB Straubel)眼中,這些廢品對推動電動車革命有著至關重要的作用,也是讓人人都買得起電動車的關鍵所在。
斯特勞貝爾曾長期擔任特斯拉首席技術長,他開創了鋰離子電池動力系統的設計,特斯拉如今能成為汽車產業估值最高的公司,斯特勞貝爾功不可沒。大約一年前斯特勞貝爾離開了特斯拉,自此之後一直在努力解決他之前的巨大成就帶來的一個難題:特斯拉和其源源不斷湧現的競爭對手們都需要電池為汽車供能,去哪裡找製造這些電池所需的鎳、鈷和鋰呢?
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依靠採礦和其他工藝從自然界中提取這些材料,不但成本高昂,困難重重,而且產量遠遠落後於預期需求。斯特勞貝爾的Redwood Materials公司另闢蹊徑,他們悄無聲息定下目標,要建立美國最大的汽車電池回收業務。44歲的斯特勞貝爾篤信自己能打造出一套快速高效的方法,收集並重新利用材料,顛覆具有數百年歷史的採礦業。
內華達州卡森市的Redwood Materials公司倉庫內,成箱的電子產品等待回收利用。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
在回收利用環節中,熔解電池是一項很困難的工作,有時甚至十分危險。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
「整個市場一直都是由這些金屬的商品價格決定的。」首次接受深度採訪的斯特勞貝爾提及自己的新公司時如是說。他的公司成立於2017年,當時他還在特斯拉工作。「現在機會來了,我們可以改變整個方程式,用一種顛覆產業的方式實現材料成本的削減。」
儘管斯特勞貝爾和特斯拉首席執行長馬斯克(Elon Musk)對電動車一樣痴迷,但兩人在其他方面卻風格迥異。馬斯克熱衷於昂首立於台前,而斯特勞貝爾則喜歡居於幕後做他的工程師。特斯拉前雇員稱,斯特勞貝爾住在飯店時曾動手換掉了房間裡他認為不節能的燈泡。斯特勞貝爾在威斯康辛州長大,從小就對化學和電池感興趣,有一次他在做實驗時發生意外,左臉頰留下了一道疤痕,在史丹佛大學讀書時他常常提起此事。上大學時,他曾把一輛舊的保時捷改裝成電動車,還開去參加了競速比賽,因此在新興的電動車圈子裡聲名大噪。
如今,他所從事的是一項大規模艱鉅工作,有時甚至十分危險。用於電池回收利用的爐子要在華氏2700度(約攝氏1480度)高溫下運行,將材料還原成顏色鮮艷的粉末。一旦處理不當,鋰離子電芯很容易著火,而包裹它們的電池包通常重達數千磅,尺寸和構造也各不相同。回收汽車電池的市場如何,競爭對手是誰,目前都尚不清楚,因為各種長期回收商、採礦公司和新創企業都在關注這個市場,卻很少有人願意為這項產業所需的機器和工具進行巨額投資。
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Redwood Materials公司用於提取氧化鋰的爐子。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
經提取後的鋰。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
斯特勞貝爾表示,按照如今各汽車製造商的計劃,如果要趕上電動車增產的速度,電池回收利用的環節至關重要。降低排放的監管壓力和電池價格的下降,幾乎讓所有主要汽車製造商都將電動汽車納入產品線。研究機構Benchmark Mineral Intelligence的董事總經理摩爾斯(Simon Moores)預計,未來五年全球鋰離子電池需求將出現激增,從去年的177千兆瓦時增至近800千兆瓦時,相當於2019年特斯拉在雷諾城外超級工廠電芯產量的22倍左右。
一直以來,電池成本一直是「人人買得起電動車」的最大障礙。與燃油車相比,電動車仍存在很高溢價。麥肯錫公司(McKinsey & Co.)估算,這個溢價平均在1.2萬美元。現代汽車公司(Hyundai Motor Co.)是少數幾家實現同一車型雙版本化(全電動版和燃油版)的公司之一,他們電動版Kona SUV的售價比燃油版高出1.7萬美元。
特斯拉在降低電池成本上已取得長足進步,預計將在9月22日的「電池日」活動詳細介紹最新進展。電池早期的最大成本在於複雜的組裝工藝。斯特勞貝爾表示,隨著工藝完善,現在電池產業50%至75%的成本都是原材料,這讓他看到了回收利用降低成本的潛力。
化學工程師布里奇斯在卡森市的 Redwood Materials 工廠過濾金屬鹽。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
與此同時,廢舊電池供給量正呈爆炸式增長。專門研究回收利用和可再生能源的環境工程師凱勒赫(Maria Kelleher)稱,到2025年,將有50萬輛電動車報廢。她預計到2030年,這個數字將躍升至100萬輛以上。
斯特勞貝爾已經獲得了一批知名投資者的支持。在今年的第一輪融資中,他從Capricorn Investment Group和突破能源基金(Breakthrough Energy Ventures)領軍的投資者處籌得約4000萬美元(約台幣11.6億元),突破能源是一家環保投資基金,其成員包括亞馬遜(Amazon.com Inc.)的創始人貝佐斯(Jeff Bezos)和微軟公司(Microsoft Corp.)的聯合創始人比爾蓋茲(Bill Gates)。Capricorn的董事總經理薩魯佳(Dipender Saluja)表示,斯特勞貝爾提出的建議代表了一種思維轉變。「這是利用完全相同的材料來重新製造剛剛廢棄的產品。」他說。
儘管斯特勞貝爾與他的前雇主保持著友好關係,但特斯拉和馬斯克沒有參與這個風投項目。斯特勞貝爾的目標是與整個汽車產業合作,開發適用於所有電池和汽車設計的回收利用工藝。
斯特勞貝爾最初迷上車用鋰離子電池是在2003年左右。當時他在洛杉磯的一家汽車商店附近閒逛,這家店嘗試將電芯塊串在一起,為一輛名為Tzero的汽車供能。當時27歲的斯特勞貝爾想替自己製造一輛搭載1萬塊電芯的汽車,他預計這些電芯單次充電足夠支撐車輛橫跨美國,於是他去向馬斯克要投資,馬斯克當時坐擁一筆從PayPal股份中得來的財富,並投資了一家名為太空探索技術公司(Space Exploration Technologies Corp.)的火箭初創公司。
正好此時馬斯克想要一輛電動跑車,但AC Propulsion並沒有興趣為他改裝。他轉而求助於門洛帕克一家名為特斯拉汽車(Tesla Motors)的小型初創公司,這家公司剛剛起步,希望能製造出自己的跑車,並將其命名為Roadster,當時正在尋找投資者。
經過一系列機緣巧合,馬斯克成為了特斯拉最大的投資人,也成了這家公司的公眾形象,他高調立於台前,使得這家初創公司成為家喻戶曉的名字。斯特勞貝爾也成為了特斯拉的元老,他貢獻巨大,被馬斯克視為聯合創始人。
這層合作關係使得斯特勞貝爾變成了有錢人。根據FactSet數據,他去年離職時持有的特斯拉少量股份,如果不出售,如今價值將超過6億美元。他在特斯拉工作時還結識了妻子鮑里亞納(Boryana),雙方於2013年結婚。女方自稱是個書呆子,和丈夫一樣鍾情於數據。兩人在卡森市郊外和矽谷各有一處房產。
儘管斯特勞貝爾參與製造了世界上速度最快的汽車,但他的真愛不是汽車,而是電池。他還喜歡駕駛飛機,大部分時間開的是一架德國製造的Stemme S10滑翔機。他稱這是「為數不多的比汽車效率高得多的飛機」。
斯特勞貝爾深諳電動車艱難曲折的發展史。最初,汽車製造商嘗試過昂貴的電池,它們重量大,保電量也相對較低,因此電動車價格昂貴又不實用,銷售也難有起色。
內華達州卡森市Redwood Materials的倉庫內,等待回收利用的豐田普銳斯電池。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
2008年,斯特勞貝爾和馬斯克開始交付特斯拉Roadster跑車,改變了這種局面。近7000個電池單元緊緊地排列在一起,組裝在汽車後部的盒子裡。典型的筆記本電腦電池一般只有少量這樣的單元。這種設計讓汽車單次充電可行駛200英里以上,0到60英里加速只需3.9秒。
2012年推出的Roadster和隨後推出的Model S豪華轎車,主要針對的仍然是小眾豪華市場。2013年,馬斯克定下目標,要將特斯拉打造成一家面向大眾市場的汽車製造商。他和斯特勞貝爾策劃了第一個超大型電池工廠,生產未來幾年Model 3緊湊型汽車(compact car)所需的數十億塊電芯,這是公司對電動車可能成為主流的最大押注。
兩人定下了宏偉計劃。特斯拉與日本合作夥伴松下公司(Panasonic Corp.)合作建造的所謂「超級工廠」(Gigafactory) ,最初設計目標是讓內華達州斯帕克斯的工廠每年生產約35千兆瓦時的電芯,可供50萬輛汽車使用,大致相當於整個電池產業2013年的總產量。
從那以後,電動車產業呈現爆炸式發展。2014年,特斯拉生產了約3.5萬輛汽車。新冠疫情爆發前,該公司計劃今年銷售約50萬輛汽車,隨著行業走向全球,通用汽車(General Motors Co.)、日產汽車(Nissan Motor Co.)和韓國現代汽車(Hyundai)等競爭對手也紛紛加入。
為了滿足更大的電池需求,世界各地正興起一股建設熱潮,複製特斯拉的超級工廠模式。摩爾斯稱,中國每周都興建一座超級電池工廠,而在美國,每四個月就有一座工廠開工。
最近一次財報電話會議上,馬斯克發出公開懇求。「請開採更多的鎳。」他說,「如果你能以高效環保的方式開採鎳,特斯拉將提供巨額長期合約。」
斯特勞貝爾多年前就預見到了危機的來臨。幾年前,他以特斯拉首席技術長身份考察加拿大一處鎳礦時,調查了這個規模龐大的業務。它的規模和複雜性讓他意識到,單單開採更多礦井並不是真正的解決之道。他想,為什麼不回收利用現在或不久將來的存量電池呢?
斯特勞貝爾還知道電動產業的一個骯髒秘密:儘管電動車產業渴望享受環保帶來的利益,但該行業對於環境而言是極大浪費。在特斯拉雷諾超級工廠的建設期間,他親眼目睹了這個過程有多麼浪費。特斯拉在2018年努力提高Model 3汽車的產量時,電池工廠成了一大痛點,有前員工稱該公司在廢舊材料方面浪費了高達2億美元。特斯拉公司表示這個數字過於誇大。
斯特勞貝爾不願透露他以前工作過的工廠產生了多少廢料,但他表示,此事堅定了他的想法,即回收利用那些昂貴且難以處理的材料。
「我們需要真正意識到,有必要反向建造一個超級工廠。」他說。
像在特斯拉時一樣,斯特勞貝爾懷有雄心壯志,但他準備從小處著手,因為在這種情況下,他要對付的是有著數百年歷史的礦業公司。Redwood公司正透過處理手機等消費電子產品的電池來磨練自己的工藝,與來自汽車的大型電池組相比,這些電池體積更小,更易處理。
對於Redwood Materials公司來說,手機電池比來自汽車的大型電池組體積小,更易處理。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
由於即將報廢的電動汽車數量相對較少,對斯特勞貝爾來說,更有利可圖的市場是回收電動汽車電芯製造過程中的廢棄電池材料。
根據Benchmark Minerals公司摩爾斯的說法,工廠生產電芯時平均廢料率是10%左右。他預計,這可能代表到2025年,會有大約80千兆瓦時的電芯要被廢棄,相當於2016年整個電池市場的規模。
他說,這些廢料中含有6.4萬噸的鋰,相當於兩個以上礦山一年的可能產量,市場價值約在5億至15億美元之間,具體則視市場價格變動而定。這些廢棄物中還包括鈷、鎳等其他貴重原料,潛在價值總共可達數十億美元。
「能破解這項技術、並將其轉化為電池優質材料的公司,將迎來巨大商機。」摩爾斯說。
斯特勞貝爾表示,他希望在10年內,他的回收利用能使原材料的價格下降到比礦山開採低一半左右。他說,這將有助於讓從卡車到火車的電動車變得無處不在。
斯特勞貝爾的願景已經贏得了許多人支持,其中包括他在超級工廠的老合作夥伴松下。去年年底,松下開始與Redwood合作進行一項試驗,嘗試回收製造電池過程中產生的400多磅廢料,現在數量已增加到了2噸。現在,所有來自其內華達州電池工廠的廢料都被運往Redwood。
「從環境角度來看,他的工藝似乎更具永續性。」松下能源北美公司副總裁、前特斯拉電池專家米科拉伊扎克(Celina Mikolajczak)說,她曾擔任Roadster原始電池問題的顧問,「他不需要填埋任何東西,而目前典型的處理流程會填埋掉很多價值較低的材料。」
回收利用的材料目前被用來生產新的產品。米科拉伊扎克表示,松下正與斯特勞貝爾合作,看看他的回收材料是否能充分提煉,重新用於生產電池,她還指出,舊的手機電池可以成為新電池很不錯的鈷來源。
斯特勞貝爾設想了一個效率非常高的過程,未來幾年內,堆積如山的廢舊電動車上的電池可以被快速拆卸下來,核心材料回收並用於製造新的動力電芯,形成一個幾乎沒有任何材料損失的閉環。
Redwood Materials的化學工程師桑德斯在監控用來熔化回收電池的爐子。(MAX WHITTAKER FOR THE WALL STREET JOURNAL)
與特斯拉一樣,Redwood也有面向全球的抱負。斯特勞貝爾已經計劃擴大規模,在其他電池工廠周圍建造新設施。「展望未來,我看到這趟列車正向我們駛來。」