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從海水提煉的「未來電池」!IBM 研發出環保電池新技術,攜手賓士一年內推產品原型

2019.12.31
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IBM Research 的科學家,最近開發出一種新的電池技術,從海水中就能取得原料,完全不需要用到「鈷」,未來電動車的生產成本,有機會進一步降低。

數位時代/高敬原

天上飛的、地上跑的交通工具,都準備邁入全電動時代,加上各類電子產品,讓電池的需求日益增大。然而,現在用來製作電池的關鍵原料是有限資源,整個產業都必須未雨綢繆。

IBM Research 的科學家,最近開發出一種新的電池技術,可以在 5 分鐘內充飽 80% 的電量,效率、能量密度也都比現在鋰電池好,最特別的是,製作這種電池的原料,從海水就能取得,未來電動車的生產成本,有機會進一步降低。

不需要開採鈷礦,海水也能提煉電池

目前的鋰電池大致有「鎳鈷鎂」、「鎳鈷鋁」兩種組成形式,而「鈷(Cobalt)」正是生產鋰電池的關鍵原料,可以說是現代石油。這是因為鈷具有穩定物質、增加能量密度的特性,可以確保電池壽命以及充電速度,因此短期內電池產業都無法棄「鈷」而不用。

開採鈷(cobalt)、錳(manganese)、鎳(nickel )這些金屬原料,除了對環境、工人健康都會造成威脅,更重要的是這些金屬是有限資源,當電動車時代來臨,電池的關鍵原料將會以驚人速度減少。

IBM Research 電池實驗室的研究人員,想出一個不用金屬原料,就能造出電池的技術。研究人員使用一種不含鈷、鎳的陰極材料,搭配具有高閃點的安全液體電解質,陰極和電解液的獨特組合,在充電過程中具有抑制電池生成鋰枝晶、降低可燃性,能夠不使用金屬鋰作為陽極材料。

IBM 表示,這種不需要金屬原料的電池技術,只需要 5 分鐘就能充飽 80% 電力,且在功率、能量密度表現上,都勝過現有的鋰離子電池,低可燃性的特性,也能避免電池起火爆炸,使用起來安全性也比較大。

在官方資料中,IBM 沒有詳細說明電池製造的方法,僅表示由 3 種材料製成,且這些材料過去從沒在電池製造中用過,技術上最大的突破在於,這 3 種原料都能從海水中提煉,不需要開採金屬破壞地球資源。

與賓士攜手,一年內推產品原型

根據加拿大第一鈷業(First Cobalt )計算,目前全球每年有超過 50% 的鈷產量用於鋰電池,預計 2020 年比重將超過 60%;金屬顧問公司 Roskill 也指出,全球鈷的需求量在 2027 年將成長至 31 萬噸,其中 24 萬噸來自於電動車電池、筆電、手機的需求,可見鈷在電池產業中的重要性。

而全球 2/3 的「鈷」都來自非洲的剛果共和國,當地政局不穩定、雇用童工問題更是整體產業鏈的一大隱憂。IBM 這項電池技術若能實現並且普及,便能降低對環境的衝擊,以及童工勞動處境,因為電池原料從海水中就能提煉,生產成本能大幅降低,對於電動車、電動飛機、智慧型能源網路都有正面的發展。

IBM Research 提出的概念相當吸睛,目前已經跟戴姆勒(Daimler)旗下的賓士研究部門、日本電池電解質供應商中央玻璃株式會社、電池製造商 Sidus 等公司展開合作,加速新電池技術商業化的發展,目標在未來一年內,推出首款不需要鈷的原型電池。

全文轉載自數位時代,原文標題:電動車技術大突破!IBM用海水提煉「未來電池」,攜手賓士一年後推成品

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舊衣重回大型服飾店販售?!瑞典公司回收衣物製高品質再生布料,從源頭設計創造永續價值

社企流/編譯:張方毓

在所有被丟棄的衣物中,只有 1% 被回收,其他則被送進掩埋場。好消息是,明年初,一些舊衣物做成的新服飾即將在大型零售店裡販賣了!

這項好消息背後的功臣是瑞典公司「Renewcell」,他們將無法進行二次販售的舊棉製衣物收集起來,加工成一種新型的布,命名為「Circulose」,其外觀和觸感都跟新的布一模一樣。

這間新創公司目前擁有一間大型化學回收工廠,並且開始將產品投入紡織品供應鏈市場。他們尚未宣布明年春天哪個品牌會販售用他們的原料做成的產品,不過有鑑於 H&M 在 2017 年時持有少部分 Renewcell 的股份,所以應是最有可能的選項。

解決回收痛點,拒絕低品質的再生品

Renewcell 旨在解決現行回收機制無法達成的痛點——如何用回收物做成高品質的產品。舉例來說,假如現在回收一條牛仔褲,它很可能變成絕緣材料,而不是一條新的牛仔褲。

Circulose 的品牌長 Harald Cavalli-Björkman 說明:「目前回收紡織品似乎等同於被迫接受次等的品質,因為製過程涉及破壞纖維、撕碎然後再編織,這樣的方式無法產出符合市場品質的再生品。因此,我們的獨到之處在於概念上的創新,我們認為,如果要產生顛覆性的影響,就不能要求消費者改變喜好,而必須由我們想出怎麼改善回收製程。」

在 Renewcell 的工廠裡,收集來的棉布被撕碎,並移除諸如拉鍊、鈕扣這些「汙染物」。接著,這些絨毛狀的碎棉進入 Renewcell 開發的化學流程,這個專利註冊的技術能夠移除染料、聚酯纖維、尼龍等合成物。

通過流程的成品會看起來像是水裡的一團紙漿。Cavalli-Björkman 生動地描述:「它摸起來很像一張被你忘在褲子口袋裡的收據、拿去洗衣機洗之後的觸感。」

接下來,紙漿被送進製紙機移除水分。大片、長得像紙板的成品轉移到紡織廠,紡織廠會將它們溶解並塞進蓮蓬頭形狀的噴嘴,塑形成纖維。最終將產出為溶解性纖維(lyocell )或是或是嫘縈(Viscose)。紡織廠亦可根據不同用途改變製程細節,讓這些材料摸起來像絲或是像棉。

創造真正的衣物市場循環經濟

比起用真正的棉做衣服,Renewcell 的作法協助省下許多資源:不需要占用土地種植棉花,可減少使用 99% 的水,也可以省去種棉花最需要的農藥。

越來越多衣物品牌漸漸意識到,種植棉花要耗費大量資源,未來很可能面臨棉花短缺。Cavalli-Björkman 說:「因為紡織業界知道棉花物料用量已達高峰,所以轉向使用人造纖維,基本上已成為一個共識。」

他也表示:「業界開始覺醒他們應該做點什麼,他們準備好了,只是不知道怎麼做。這個產業很大,價值鏈很長,在原物料和品牌之間有很多中間商,所以他們可能會不知所措、不知道該從何下手。他們目前所能做的就是使用回收物料,因此像我們這種技術供應商就應該挺身而出,供應物料並展現大規模改變價值鏈的野心和行動。」

Cavalli-Björkman 建議,品牌可以做的另一件事是:以回收為前提進行設計,避免使用棉和聚酯纖維的混和物料。他說:「品牌應該要起頭做出更好的設計決策。」而 Renewcell 的助益就是對原物料製程做出創新,讓設計師可以捨棄合成纖維,改用天然材質進行設計,如此可以更輕鬆地創造服飾的特點,例如衣物的彈性。

除了 Renewcell 以外,有一些新技術也致力改善混和物料的回收過程。IBM 開發出一種技術,像一把「分子剪刀」一樣,把一件混和做成的 T-shirt 拆解成乾淨的棉和聚酯纖維原料;歐洲也有幾間公司正在開發名叫「Fibersort」 的技術,能夠自動根據廢棄衣物的材質進行分類。而 Renewcell 則是擅長處理純天然物料衣物。更重要的是,假如衣物從設計源頭就以循環經濟為本、採用易回收的物料進行設計的話,整個循環回收系統就能夠順利運轉。

反思快速時尚造成的汙染

雖然許多人努力改善衣物回收的弊病,我們仍不可輕忽快速時尚所造成的環境破壞。從 2000 到 2014 年,平均來說,全球每位消費者每年購買的衣物數量成長了 60%,同時在這 15 年間,廢棄衣物的數量也成長了 68%。根據波士頓諮詢公司(Boston Consulting Group)估計,從 2015 到 2030 年,全球衣物購買數量又會再成長 63%。

因此,最終問題還是回到大眾對衣物消費的態度。Cavalli-Björkman 說:「我們應該更重視衣服的價值,如果我們總是習慣只穿一件衣服幾次就把它丟棄,那你也無法真正體會回收衣物所帶來的永續意義。」

即使消費者減少買衣服,Cavalli-Björkman 說,每年還是有大約 2 到 3 千萬噸的廢棄棉。對 Renewcell 來說,他們可以拿來再製的廢棄原料仍然是「供過於求」。

Renewcell 的下一個計畫是擴廠以增加產量,在 2050 年以前,他們希望每年可以回收 10 億件衣物。Cavalli-Björkman 表示:「乍聽之下野心太大,但考慮到廢棄衣物的龐大數量,這其實是切合實際的目標。」

核稿編輯:李沂霖

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參考資料
This tech can turn your old jeans into a brand new pair of jeans(Fast Company)

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