电动汽车充电技术与电池循环寿命助力电动汽车革命

“希望在一年内，我们能够开始生产电动汽车。”这是亨利·福特在 1914 年接受《纽约时报》采访时所说的话。福特汽车公司在 1908 年推出了汽油驱动的T型车。然而，与托马斯·爱迪生的友谊促使福特制定了下一个宏伟计划：推广电动汽车（EVs）。电动汽车自19世纪以来就已经存在了。甚至连福特的妻子克拉拉也更喜欢驾驶福特的底特律电动车。但这个想法并没有流行起来，福特遇到了现代汽车制造商同样的问题：设计一种能够“在无需充电的情况下行驶长距离”的电池。在福特尝试之后的一个多世纪，电动汽车终于迎来了属于自己的时刻，并且由于能源和材料的进步，这一次，电动汽车的发展将势不可挡。人类活动对气候的影响已经到了一个关键时刻，全球28%的温室气体排放来自交通运输。事实上，一辆普通汽车每年会向大气中排放4.6公吨二氧化碳。环境后果已经使天平从化石燃料向电动汽车倾斜。汽车制造商正在以极快的速度生产电动汽车，白宫最近宣布了一项任务，确保到2030年，50%的汽车销售是电动汽车。但在电动汽车成为道路上的主要车型之前，仍有一些障碍需要克服。首先，可靠的充电站分布不足，美国每25辆电动汽车才配备一个公共充电端口，且最低充电时间约为20分钟。然后是放弃汽油动力汽车，转而使用锂离子电池驱动汽车的权衡，因为锂离子电池会耗尽地球的矿产资源，并且其开采方式对环境造成破坏。这些障碍正是富有远见的企业家和创新者看到的机会，他们希望通过这些机会来改变汽车行业，并最终加速电动汽车的广泛采用。

强化电动汽车充电技术以吸引买家

根据皮尤研究中心的数据，美国一半的购车者不太可能购买电动汽车。原因之一就是不知道在路上去哪里充电。电动汽车充电站尚未赶上加油站：全国共有14.1万个充电站，而加油站则有16.8万个（每个加油站有6到12个加油泵），这进一步强化了人们对汽油动力汽车的依赖。但联邦政府正在投资建设50万个电动汽车充电桩，并规定充电站的正常运行时间需达到97%——即用户到达充电站、插入充电器并成功为车辆充电的时间比例。然而，加州大学伯克利分校最近的一项研究发现，仅在电动汽车的热门地区——旧金山湾区，就有27%的充电端口无法正常工作，甚至根本无法使用。

ChargerHelp!是由Kameale Terry和Evette Ellis创建的，旨在为电气化基础设施铺平道路。“我们看到了充电站的制造；我们看到了充电站的部署；我们看到了充电站的安装，”ChargerHelp!学习与发展高级副总裁Kianna Scott说，“安装完成后，运营和维护方面存在一个巨大的缺口。”作为Autodesk基金会“工作与繁荣”组合的一部分，这家初创公司为充电地点提供可靠性即服务（RaaS）。充电站运营商可以与ChargerHelp!签订合同，让电动汽车供电设备（EVSE）可靠性技术人员使用ChargerHelp!的Empwr应用程序在移动设备上重新启动软件。

在成立的头三年里，ChargerHelp!已经与充电站进行了1.8万次接触，从而了解到机器故障的原因。“数据始终表明，大约96%的情况下，问题出在软件上，”Scott说，并指出这些分析“减少了技术人员在现场的时间，从而有助于实现97%的正常运行时间。”

然而，这种高科技的现场工作需要一种许多人尚未掌握的全新技能集。“这是一个需要亲临现场、亲手操作机器的实地工作职位，”Scott说。“但它也象征着我们正处于的转型过程。你仍然需要螺丝刀；你仍然需要扭矩扳手，可能还需要万用表。你仍然需要了解一些软件。”

尽管ChargerHelp!主要是一家致力于更可持续汽车行业的科技公司，但它抓住了这个独特的机会，为绿色经济提升人们的技能。“这场能源转型实际上是一场人的转型，”Scott说。“因为没有用于运营和维护的劳动力，我们不得不培训人员。我们并没有打算这么做，但这是一次令人惊叹的尝试，也是我们真正围绕其创建愿景和使命的事情。”该公司使命的一部分是确保下一代劳动力更加多元化和包容。“ChargerHelp!由两位非裔美国女性经营，一个来自康普顿，一个来自洛杉矶南中央区，这并不是什么秘密，”Scott说。“这些地方本身并不意味着机会。”

该公司与劳动力发展机构合作，为在技术领域通常被忽视的人群提供再技能培训。ChargerHelp!开发了一套开创性的课程，汽车工程师学会（SAE）已将其采纳为培训标准，并旨在快速让技术人员进入现场。它正在为人们提供支持电动汽车大规模采用的技能，同时也为个人在这一新的可持续世界中提供有生活工资的职业发展机会。“

ChargerHelp!希望继续支持人们在电动汽车大规模采用中所需的信心，”Scott说。“但我们真的非常重视，我们希望在这个领域帮助人们学习、成长和提升技能，并赋予他们在气候修正中发挥同等影响力的权力。”

通过循环电池技术推动汽车行业的可持续发展

和大多数积极的进展一样，汽车行业向电气化的转型也伴随着权衡。尽管电动汽车减少了温室气体排放，但生产它们需要大量的关键资源。电动汽车的制造所需的矿物质是传统汽车的六倍，到2035年，为满足日益增长的需求，将需要新建300座矿山。

锂离子电池需要锂、镍、钴、锰和石墨。当它们到达生命周期的尽头时，95%的电池被丢弃，这些有价值的资源也随之而去。事实上，到2030年，将有超过1,500万吨的电池被丢弃，其中的金属价值超过180亿美元。随着汽车行业电气化的加速推进，这些薄弱环节正是Nth Cycle看到的机会，他们可以借此创造资源的循环利用以及更好的提取方式。

“Nth Cycle与市场上的传统电池回收商不同，原因有两个：我们的分散化商业模式是关于与矿商合作，寻找原料所在地，以及我们使用的‘电提取’技术正在现代化金属精炼的方式，”Nth Cycle公关主管Colin Mahoney说，“这使得Nth Cycle能够与矿商合作，在他们的场地进行共址，以确保市场上供应的更高纯度产品，减少对环境生产更多资源的依赖。它还为回收商提供了最有效的方式，用于在电池的使用寿命结束时精炼金属，因为我们不是将废旧材料运往全球各地进行熔炼，而是为国内和本地精炼创造了解决方案。在这两种情况下，通过我们的模块化资产——牡蛎（Oyster），可以节省大量的温室气体排放。”

牡蛎（Oyster）可以从手机、磁铁和电动汽车电池等原料中靶向提取、回收和精炼特定金属。其核心技术由Autodesk Fusion设计，仅使用电力和水，其精炼排放量比传统采矿低92%，比当前回收方法低44%。Nth Cycle不仅在俄亥俄州费尔菲尔德拥有自己的独立生产中心，而且由于其模块化系统的物理占地面积较小（大约2,000平方英尺），它可以轻松安装在电池制造工厂内，用于提取和回收金属。“我们的商业模式将与矿商、废品回收商和原始设备制造商（OEM）合作，满足他们的金属精炼需求，确保他们拥有可持续的解决方案，”Nth Cycle市场营销主管Erika Gammon说，“我们的创新设计具有快速处理时间、小占地面积和高回收率的特点，专注于减少浪费和自动生成消耗品。”它还使价值180亿美元的矿物质不进入垃圾填埋场，而是持续循环利用。

凭借其发明，Nth Cycle成为美国首家生产混合氢氧化物沉淀物（MHP）的公司。这是一种镍产品，是国产电动汽车电池的必要成分。大多数MHP来自海外，其纯度水平参差不齐，而Nth Cycle的MHP镍浓度接近90%。

拥有一个可靠、本地的MHP来源，为即将到来的电动汽车热潮创造了更强大的供应链。这同样符合汽车制造商的利益。2022年的《通胀削减法案》要求加大对国内清洁能源的投资，到2029年，汽车制造商必须从国内来源获取100%的电动汽车电池组件。Nth Cycle的技术将确保这一目标的实现。“随着越来越多的法规付诸实施，随着汽车行业对金属供应的需求不断增加，我们看到Nth Cycle在他们的循环经济中将发挥更大的作用，”Gammon说。

清洁能源转型终于在汽车行业站稳了脚跟，这已经期待已久。交通是实现全球可持续发展目标和减少环境碳排放的关键因素。像Nth Cycle和ChargerHelp!这样的公司正在为这个电气化的未来铺平道路，并且正在构建劳动力以确保这一未来的发展。