Найкращі стартапи з переробки батарейок, що впливають на енергетичну галузь
Ми проаналізували 81 стартап з переробки батарейок. Li-Cycle, Lithion Recycling, AkkuSer, NAWA Technologies та Duesenfeld розробили 5 найкращих рішень, на які варто звернути увагу. Дізнайтеся більше на нашій Глобальній тепловій карті стартапів!
Нещодавно наші аналітики з питань інновацій розглянули нові технології та перспективні стартапи, що працюють над рішеннями для енергетичного сектору. Оскільки існує велика кількість стартапів, що працюють над різноманітними рішеннями, ми хочемо поділитися з вами нашими висновками. Цього разу ми розглянемо 5 перспективних стартапів у сфері переробки батарейок.
Теплова карта: 5 найкращих стартапів з переробки батарейок
Висновки цього аналізу, заснованого на даних, отримані з платформи StartUs Insights Discovery Platform, що працює на основі штучного інтелекту великих даних і охоплює 2.093.000 стартапів по всьому світу. Платформа дає вам вичерпний огляд стартапів, що працюють над новими технологіями в конкретній галузі, всього за кілька кліків.
Глобальна теплова карта стартапів, наведена нижче, показує розподіл 81 зразкового стартапу, який ми проаналізували для цього дослідження. Далі ми висвітлюємо 5 енергетичних стартапів, які ми відібрали на основі таких критеріїв, як рік заснування, місцезнаходження, залучене фінансування тощо. У цьому звіті ви дізнаєтесь про рішення цих 5 стартапів, які масштабують свою діяльність. Докладніше про інші 76 батарея рішення для переробки, зв’яжіться з нами.
Li-Cycle – гідро-металургійна переробка
Зростання виробництва високоякісних акумуляторів – це добре, оскільки воно відучує людей від енергії, що базується на викопному паливі. Однак з новими технологіями з’являються нові проблеми, і високий рівень акумуляторна батарея відходи, що утворюються, стають шкідливими для цінності електричних батарей. Гідрометалургійна технологія допомагає переробляти важливі матеріали для акумуляторів, такі як літій, марганець, кобальт та нікель. Цей процес переробки забезпечує найкраще відновлення металу, а отже, сприяє повторному використанню компонентів старих батарей. Ця економічно вигідна технологія забезпечує доступні рішення для переробки батарейок у різних галузях промисловості.
Li-Cycle – це стартап з Канади, який використовує комбінацію механічного зменшення розмірів та гідрометалургійних методів відновлення ресурсів, призначених для переробки літій-іонних акумуляторів. Компанія надає технологію переробки для безпечної переробки літій-іонних акумуляторів, яка має мінімальні викиди парникових газів. Як результат, це забезпечує сталий шлях до кінця терміну служби для всіх літій-іонних акумуляторів. Основна перевага їхньої технології переробки полягає у створенні безпечного продукту, який мінімізує відповідальність за транспортування та значно знижує витрати.
Літіонна переробка – пряма переробка катодів
Пряма переробка дозволяє легко витягувати цінні катодні матеріали та є дешевшою альтернативою для виробників акумуляторів. Цей процес потенційно прискорює глобальний перехід до екологічно чистої енергетики енергія і допомагає досягти цілей зі скорочення викидів вуглецю. Технологія переробки з прямим катодом також зменшує залежність від видобутку невідновлюваних ресурсів. Ці перероблені та регенеровані катоди, разом з деякими іншими матеріалами, придатні для прямого повернення в промисловість.
Канадський стартап Lithion Recycling розробляє рішення для переробки батарей, яке відновлює 95% всіх компонентів з літій-іонних акумуляторів і регенерує матеріали з високою чистотою. Їхня технологія значно зменшує тиск на видобуток сировини та мінімізує екологічну відповідальність електромобілів та інших машин, що працюють від акумуляторів.
AkkuSer – переробка відпрацьованих батарейок
Належне поводження з відходами має важливе значення для захисту довкілля та зменшення викидів парникових газів. Метод затвердіння полягає у змішуванні відпрацьованих первинних акумуляторів з інгредієнтами бетону. Технологія використовує дуже мало енергії енергія, практично не виділяє вуглекислого газу та усуває токсичні сполуки фтору. Використання відпрацьованих батарейок покращує якість бетону та зменшує забруднення, яке вони інакше спричиняють через характеристики бетону. Крім того, цей метод легко масштабується.
Фінська компанія AkkuSer використовує технологію полімеризації для забезпечення чистої, безпечної, локальної та сталої переробки свинцю. Процес переробки забезпечує безпечне поводження з реактивними батарейними відходами та високу ефективність переробки, при цьому відновлюється понад 50% матеріалів, що містяться в батарейках. Потім батарейки сортуються на різні фракції залежно від вмісту металу та хімічних речовин, щоб забезпечити максимальне відновлення цінних металів батарейок.
Технології NAWA – технологія біологічної переробки
Біохімічні процеси при переробці батарейок включають біологічне вилуговування, біоокислення, біосорбцію та біоакумуляцію. У цих реакціях органічні матеріали, кисень і бактерії взаємодіють, щоб розділити металеві компоненти. Основною перевагою технології біологічної переробки є зменшення забруднення навколишнього середовища, що робить цю технологію чистою. Але він також стикається з такими проблемами, як тривалий час вилуговування, низька швидкість вилуговування та низька загальна ефективність. Стартапери працюють над тим, щоб визначити, які матеріали найефективніше переробляти за допомогою цієї технології.
Французька компанія NAWA Technologies працює над надшвидкісною вуглецевою батареєю, використовуючи біологічну переробку батарейок для сортування відпрацьованих батарейок за їхнім хімічним складом. Їхній процес переробки зменшує потребу в рідкісних матеріалах і дозволяє отримувати вуглець з біомаси. Після подрібнення та очищення вони отримують продукт під назвою “чорна маса”, який містить електроліт, оксиди цинку, марганцю та інших металів. Процеси їхньої переробки не призводять до утворення летких нанооб’єктів і враховують обмеження щодо терміну служби ще на етапі проектування.
Переробка літій-іонних акумуляторів: Повний посібник
Багато наших гаджетів та електроніки працюють на літій-іонних батареях, але більшість людей не знають, як безпечно утилізувати їх після того, як вони вийдуть з ладу. Ось як це робиться насправді.
Використані батарейки десятиліттями були проблемою як з точки зору побутових, так і з точки зору промислових відходів. Хоча технологія акумуляторів сильно змінилася, навіть найсучасніші літій-іонні акумулятори все ще можуть містити матеріали, які вважаються небезпечними.
Проблема полягає не лише в забрудненні навколишнього середовища. На етапі закінчення терміну служби будь-якого сучасного електронного пристрою погане поводження, зберігання та утилізація можуть збільшити ризик пожежі або отруєння.
Набагато більша проблема полягає в тому, що справжня “криза батарейок” все ще попереду. І мова йде не тільки про літій-іонні павербанки для телефону.
Утилізація величезної кількості акумуляторів з електромобілів стане справжнім викликом, який ми повинні вирішити, використовуючи сучасні технології переробки.
На щастя, переробка літій-іонних акумуляторів починає ставати поширеною практикою.
Ось як ви можете зробити свій внесок.
Чи можна переробити літій-іонні акумулятори?
Так, літій-іонні батареї можна переробляти, але цей процес дещо складний. Це може бути причиною того, що вам важко знайти центр переробки, який переробляє такі відходи.
Перша проблема переробки літієвих батарей полягає в тому, що ви не можете поводитися з ними, як з будь-якими іншими електронними відходами.
Літій – дуже хімічно активний елемент.
Якщо залишити хімію осторонь, скажімо, що викидати літієву батарею разом з паперовою макулатурою – не найрозумніша ідея.
Підвищене нагрівання або електричний розряд може призвести до того, що елементи живлення спалахнуть. Такі випадки трапляються рідко, але про них повідомляють дедалі частіше.
Навіть якщо все зроблено правильно, накопичення водних літій-іонних акумуляторів є потенційно небезпечним та екологічно ризикованим. На відміну від інших матеріалів, ці батареї не можна використовувати безпосередньо, тому переробка є єдиним життєздатним рішенням. Крім того, літій переробка батарейок зменшує потребу у видобутку нових корисних копалин, що завжди є виграшем для довкілля.
По-перше, кваліфіковані фахівці повинні розібрати батареї на модулі. Ці професіонали – навчені фахівці з високих напруг, які використовують ізольовані інструменти, щоб уникнути ураження електричним струмом або короткого замикання акумулятора.
Коротке замикання акумулятора літієвий-Іонний акумулятор – це не пікнік. Це може призвести до швидкої розрядки та перегріву, які, у свою чергу, генерують шкідливі побічні гази, що можуть спричинити вибух елемента.
Ви навіть не хочете, щоб я продовжував говорити про коктейль канцерогенних добавок до електролітів, які потрапляють у навколишнє середовище таким чином.
Після того, як вони розберуть їх, технічні фахівці оцінюють, які елементи все ще мають достатньо здоров’я для повторного використання в інших додатках, а які потребують переробки.
Найважливішим моментом є те, що вам потрібно знайти кваліфікованого переробника електронних відходів, який зможе безпечно та відповідально переробляти літій-іонні акумулятори.
Чи можна викидати літій-іонні акумулятори? Розуміння впливу
Ні, літій-іонні акумулятори не можна викидати разом зі звичайним сміттям.
Навіть у вашому синьому сміттєвому баку!
Важкі метали, які вони містять, становлять небезпеку для навколишнього середовища
Існує певна плутанина, коли мова йде про літій-іонні акумулятори та їх вплив на навколишнє середовище.
Великі виробники електроніки часто посилаються на дослідження про те, що літій є одним з найменш токсичних металів, що використовуються в батареях, і в цьому є певна частка правди.
Але, як завжди, ви повинні сприймати ці заяви з (великою) часткою солі.
Деякі типи літій-іонних акумуляторів містять метали, які завдають значної шкоди навіть у відносно невеликих кількостях, коли ці акумулятори розпадаються.
Коли ці батарейки потрапляють на звалища, вони виділяють такі забруднювачі навколишнього середовища, як кобальт, марганець і нікель. Не кажучи вже про небезпечні солі літію та пластмаси.
Літій-іонні батареї можуть спричиняти підземні пожежі, які можуть повільно горіти протягом тривалого часу, забруднюючи навколишнє сміття токсичними хімічними речовинами.
Підземні пожежі важко виявити, і вони можуть створювати великі порожнечі на полігоні. Це може призвести до того, що поверхня звалища провалиться, закопавши легкозаймисті електроліти ще глибше в землю.
Проте 95% літій-іонних батарейок потрапляють на звалища, що викликає тривогу!
Все це не має сенсу, коли ми знаємо, що досить легко видалити понад 90% кобальту та нікелю з цих батарей.
На щастя, деякі технології літій-іонних акумуляторів замінюють кобальт на більш безпечні, нетоксичні та відносно поширені матеріали, такі як оксид марганцю або фосфат.
Токсичні для людей при поломці або пошкодженні
Нам не потрібно чекати, поки батарейки потраплять на звалище – вони можуть бути токсичними ще до того, як їх упакують разом зі сміттям на узбіччі.
Пошкоджені літій-іонні батареї можуть викидати дрібні частинки з аеродинамічним діаметром менше 10 або 2.5 мкм – сумнозвісні PM10 та PM2.5.
Проблема в тому, що ці частинки містять зв’язані метали, такі як миш’як, кадмій, хром, кобальт, мідь або свинець.
Пил може потрапляти в дихальну систему і викликати різні проблеми зі здоров’ям, такі як серцево-судинні та респіраторні захворювання, канцерогенність та дисбаланс ендокринної системи.
Фтористоводнева кислота (HF) – це небезпечний газ, який може витікати з відпрацьованих літій-іонних акумуляторів. HF є дуже їдкою і може потрапляти в організм людини через шкіру або при вдиханні. Легко проникає через шкіру і осідає в глибоких шарах, де вивільняє свої токсичні компоненти.
За оцінками, від 20 до 200 мг HF може виділятися на кожну Вт акумуляторної батареї електромобіля.
Це у 80-800 разів перевищує рівень безпосередньої небезпеки для життя та здоров’я, встановлений Національним інститутом охорони праці США (IDLH).
За жодних обставин не намагайтеся розібрати літій-іонний акумулятор!
Довіртеся професіоналам, які знають, як захистити себе та навколишнє середовище.
Потенційна пожежонебезпека
Правильна утилізація також важлива, оскільки літій-іонні акумулятори можуть становити пожежонебезпеку при неправильному поводженні або зберіганні.
У GreenCitizen понад 95% вибухнувших або випуклих батарей, які ми отримуємо, – це продукти Apple, які використовують літій-полімерний (LiPo) стиль.
Деякі з нас все ще пам’ятають відкликання Samsung Galaxy Note 7, коли неправильно спроектовані літій-іонні батареї були схильні до перегріву і вибуху.
Цей ефект називається тепловим стоком – літієвий елемент в основному самонагрівається, випинається і згорає.
Проблема не зникне сама по собі.
Veolia, одна зі світових компаній, що займається переробкою відходів, відзначила 38% зростання кількості пожеж з 2017 року через присутність літій-іонних батарей у потоці відходів.
За оцінками Асоціації екологічних служб Великобританії, майже 250 пожеж у центрах переробки відходів країни були спричинені маленькими літій-іонними батареями в період з 2019 по 2020 рік.
Німецька конференція переробників сталі (BDSV) повідомила, що колосальні 90% пожеж на їхніх об’єктах у 2020 році були спричинені літій-іонними акумуляторами.
Якщо заряджений літій Якщо елемент розчавити або проколоти, він закоротить, що також спричинить тепловий стік, який призведе до горіння або вибуху.
Це одна з найбільших проблем у переробці літій-іонних акумуляторів. Ви повинні робити це безпечно, тому що підпал усіх матеріалів, які ви хочете переробити, – не найкращий спосіб переробки.
Найбільший в Північній Америці гіга-завод з переробки літій-іонних акумуляторів “візьме на себе якомога більше” від сектора ESS
Компанія, яка стоїть за тим, що, як стверджується, буде найбільшим літієвий-Завод з переробки іонно-літієвих батарей у Північній Америці має намір переробляти якомога більше матеріалу, що надходить з галузі систем накопичення енергії (ESS).
Раніше цього місяця компанія Battery Resourcers оголосила, що в серпні цього року в штаті Джорджія, США, буде повністю введено в експлуатацію комерційний завод з переробки акумуляторів площею 154 000 квадратних футів. Завод зможе переробляти 30 000 метричних тонн викинутих літієвих батарей, а також металобрухт, створюючи зі старих пристроїв новий літій, кобальт і нікель для акумуляторів.
Насолоджуйтесь 12 місяцями ексклюзивного аналізу
Або продовжуйте читати цю статтю безкоштовно
Компанія має партнерські відносини з гравцем автомобільного сектору Honda і серед її інвесторів – венчурний підрозділ Jaguar Land Rover. Однак Battery Resourcers повідомили Energy-Storage.новина про те, що, хоча електромобілі будуть основним фокусом його зусиль, він також буде переробляти батареї зі стаціонарних джерел енергії енергетика системи зберігання.
“Ми маємо намір взяти на себе якомога більше від ESS, хоча ми очікуємо, що ринок електромобілів буде домінувати”, – сказав представник компанії, підтвердивши, що його підприємство зможе приймати та переробляти батареї ESS.
Вироблені матеріали не будуть продаватися безпосередньо на ринку ESS, натомість вони “швидше за все, пройдуть через виробників елементів”, – сказав представник Battery Resourcers.
В даний час, маючи пілотні заводи і дослідницькі центри в Мічигані і Массачусетсі, Battery Resourcers розміщує новий завод в Ковінгтоні, штат Джорджія, щоб бути ближче до центрів виробництва електромобілів і електромобілів літій-гігафабрики з виробництва іонних акумуляторів, причому SK Innovation в даний час будує в штаті два заводи з десятками гігават-годин річної потужності виробництва акумуляторів.
Забезпечивши фінансування в розмірі 70 мільйонів доларів США у вересні минулого року і 20 мільйонів доларів США в рамках раунду серії B трохи більше року до цього, компанія інвестує 43 мільйони доларів США в завод в Джорджії.
Губернатор Джорджії Брайан Кемп тепло привітав цю новину, назвавши Battery Resourcers “останнім творцем робочих місць, який переїхав до Джорджії через нашу лідерську позицію у виробництві електромобілів”, назвавши завод у Ковінгтоні “найсучаснішим”.
З планами також відкрити об’єкти в Азії та Європі, а також нові заводи в Північній Америці, Battery Resourcers хоче мати можливість переробляти до 150 000 метричних тонн матеріалу з літій-іонних акумуляторів щороку.
Перероблені матеріали можуть бути конкурентоспроможними за продуктивністю і вартістю
Процес переробки може бути конкурентоспроможним з видобутком нових матеріалів з точки зору стійкості та продуктивності, а також вартості, стверджують у компанії. Процес, який компанія розробляє для виготовлення катодно-активних матеріалів, під назвою “Hydro-to-Cathode”, може бути на 93% чистішим, ніж видобуток і виробництво з нової сировини, і коштуватиме менше половини вартості.
Дослідження, опубліковане в науковому журналі Joule, навіть стверджує, що перероблений катод може перевершити нові катодні матеріали на цілих 53%.
Директор і генеральний директор Battery Resourcers Майкл О’Кронлі (Michael O’Kronley) заявив, що його компанія хоче запропонувати автовиробникам “відповідальну та економічно ефективну утилізацію” їхніх “гір викинутих батарей і брухту”, мінімізуючи при цьому потребу в видобутку корисних копалин шляхом повернення цінних матеріалів акумуляторів назад у ланцюжок поставок.
“Як індустрія, ми повинні відповідати потужності гігафабрик, що виробляють мільйони акумуляторів, з нашим власним “гігарециклом” об’єкти який може переробити мільйони батарейок”, – сказав О’Кронлі.
“Наш об’єкт у Ковінгтоні стане найбільшим у Північній Америці цього літа, але ми заохочуємо розвиток переробки відпрацьованих батарейок об’єкти ще більший, ніж цей. Ми всі виграємо, коли запобігаємо потраплянню батарейок на звалище.”
Представник компанії розповів Енергетика-Зберігання.Новини процес Hydro-to-Cathode може запропонувати збільшений термін служби батарей, що може представляти особливий інтерес для галузі ESS. Крім того, деякі процеси отримання дозволів на проєкти ESS тепер вимагають від розробників або власників проєктів взяти на себе зобов’язання щодо виведення з експлуатації та утилізації обладнання в кінці терміну експлуатації проєкту, щоб отримати дозвіл на його реалізацію.
Будучи в змозі поставити на місце батарею переробка контракти можуть бути вигідними для сектору ESS з цієї точки зору, сказав речник.
“У нашій технології або бізнес-моделі немає реальної різниці, чи походять батареї з електромобілів або ESS, але хімія матиме вплив”, – додав представник компанії.
Наприклад, існуватимуть відмінності між технологіями виробництва літій-залізо-фосфату (LFP) і нікель-марганцево-кобальтового (NMC) – або інших катодних матеріалів на основі оксидів – та їхньою економічністю.
Інші зусилля з переробки літій-іонних акумуляторів у комерційних масштабах докладають такі компанії, як Li-Cycle зі штаб-квартирою в Канаді, яка відкриває об’єкти на західному та південному узбережжі США, а також існуючі заводи на батьківщині та в північній частині штату Нью-Йорк. Li-Cycle також має угоди з низкою компаній, що обслуговують сектор ESS, включаючи нещодавню угоду про переробку нікелю, підписану з LG Energy Solution і LG Chem.
Також у Північній Америці працює компанія Redwood Materials на чолі з колишнім головним технічним директором Tesla Джей Бі Страубелом, яка минулого року залучила понад 700 мільйонів доларів США інвестицій. Штраубель заявив міністру енергетики США Дженніфер Гранхолм на заході кілька місяців тому, що переробка матеріалів дійсно може бути конкурентоспроможною порівняно з витратами на закупівлю нових.
Northvolt, яка будує гігафабрики з виробництва акумуляторів загальною потужністю 150 ГВт-год на рік на півночі Європи, відкрила власне підприємство з переробки, а в листопаді оголосила, що виготовила елемент з 100% переробленого нікелю батарея елемент зі 100% переробленого нікелю, марганцю та кобальту. У майбутньому підприємство з переробки під назвою Revolt може бути розширене до 125 000 тонн батарей, що еквівалентно приблизно 30 ГВт-год на рік.
Уряд США наголосив на важливості сталого розвитку і, відповідно, переробки в ланцюгах постачання акумуляторів, тоді як Європейський Союз планує ввести вимоги до перероблених матеріалів у нормативні акти щодо акумуляторів протягом наступних кількох років.
Керівник Fortum, компанії Northvolt, яка займається виробництвом акумуляторних батарей енергія компанія, що належить державі Фінляндія, повідомила Energy-Storage.У червні минулого року з’явилася новина про те, що галузь ESS стане важливим джерелом акумуляторів для переробки, що повторює думку, висловлену комерційним директором Li-Cycle Куналом Фалфером (Kunal Phalpher) в інтерв’ю сайту раніше в тому ж місяці.
Які компанії займаються переробкою батарейок?
За останні роки по всьому світу сформувалося багато компаній з переробки батарейок. Тут ми розглянемо деяких з основних гравців та проектів з переробки.
American Battery Technology (ABT, раніше American Battery Metals Corporation) зосереджена на створенні чистої технологічної платформи, яка забезпечує більш ефективне виробництво металів, що використовуються в електромобілях, мережевих накопичувачах та електронних акумуляторах. Платформа виробництва екологічно чистих акумуляторів спрямована на створення циркулярної економіки, яка забезпечує стійке постачання критично важливих матеріалів для акумуляторів. Використовуючи замкнутий цикл переробки батарей, компанія відновлює окремі метали зі старих батарей і доводить їх до кондицій, необхідних для виробництва нових батарей. Платформа зеленого виробництва акумуляторів передбачає кілька кроків:
- Переробка та відновлення літій-іонних акумуляторів та повторне використання відновлених металів
- Розробка нових зелених технологій видобутку акумуляторних металів з первинної сировини
- Дослідження та управління новими мінеральними ресурсами в усьому світі
Нещодавно компанія ABT оголосила про відкриття заводу з переробки акумуляторних металів в Інклайн-Віллідж, штат Невада. Нещодавно компанія досягла трьох важливих етапів, що дозволило їй просунутися в отриманні дозволів, будівництві та введенні в експлуатацію пілотного заводу з переробки батарейок. Планується забезпечити переробку 20 000 тонн металобрухту та старих батарейок на рік.
Процес переробки складається з двох етапів. Перший крок – розділення подрібненого заліза, подрібненого алюмінію, подрібненої міді та чорної маси. На другому етапі з чорної маси витягують такі метали: сульфат кобальту (CoSO4), гальванічну мідь, сульфат марганцю (MnSO4) і гідроксид літію (LiOH).
Battery Resourcers – стартап-компанія, що займається виробництвом нових катодних порошків для літій-іонних акумуляторів з постіндустріальних відходів. Компанія переробляє літій-іонні батареї та виготовляє цінні катодні матеріали.
Battery Resourcers синтезує NMC катодні матеріали з відпрацьованих Li-ion акумуляторів з будь-якої акумуляторної хімії. Вироблені катодні матеріали NMC повністю сумісні за розміром і хімічним складом з матеріалами, що використовуються на заводах з виробництва акумуляторів, і можуть бути безпосередньо використані для виробництва нових акумуляторів. Виробничий процес використовує менше енергія ніж звичайний катодний синтез і не утворює жодних токсичних відходів. з батарейок можна відновити понад 90 відсотків усіх матеріалів. У процесі виробництва батарея виготовлена з перероблених матеріалів у пілотному проекті Battery Resourcers, мала на 32% довший життєвий цикл, ніж еталонна батарея, виготовлена з провідних галузевих матеріалів. Батарея NMC111 досягає 80-відсоткової ємності за 4 100 циклів, що перевищує еталонний показник акумулятор на 3 100 циклів.
“Що, якби я сказав вам, що в Battery Resourcers ми виробляємо в пілотному масштабі катодний матеріал NMC, який може прослужити 300 000 миль, тобто, по суті, термін служби вашого автомобіля? А якщо я скажу вам, що ми виготовляємо ці матеріали з відпрацьованих акумуляторів за допомогою запатентованого процесу відновлення та переробки? Як би це змінило ваш підхід до електрифікації транспортних засобів??”, – написав Джо Буш, віце-президент компанії з розвитку продуктів.
Northvolt – шведський стартап з виробництва акумуляторів, заснований колишніми керівниками Tesla у 2016 році. Northvolt вже побудувала пілотний проект з переробки під назвою Revolt. У співпраці з алюмінієвою компанією Hydro, Northvolt планує відкрити завод з переробки в Норвегії в 2021 році з потужністю переробки 8 000 тонн на рік. Компанія має амбітний план побудувати гігантський завод з переробки літій-іонних акумуляторів з початковою потужністю 4 ГВт-год. Завод також зможе переробляти літій на додаток до кобальту, нікелю, марганцю та інших металів. Мета Northvolt – охопити 25-відсотковий ринок Європи до 2030 року, на якому 50 відсотків матеріалів для акумуляторів будуть складатися з перероблених батарей. Батарея переробка включає в себе багато складних завдань з розбирання упаковок до рівня комірок. Оскільки Northolt також розробляє нові батареї, вона може враховувати можливість їхньої переробки при проектуванні.
Northvolt залучив 600 мільйонів на гігабайтний завод з переробки акумуляторів та НДДКР. (Зображення надано Northvolt).)
Tesla. найдорожчий у світі виробник електромобілів, оголосив, що його батареї можна переробляти на 100 відсотків. Tesla вже розпочала будівництво заводу з переробки акумуляторів на своїй гігафабриці в Шанхаї в Китаї. Однак першочерговим завданням Tesla є продовження терміну служби акумуляторів перед їх переробкою. В електромобілях Tesla зазвичай використовуються батареї NCM, в яких основними матеріалами є нікель, марганець, кобальт і гідроксид літію. Tesla також планує використовувати літій-залізо-фосфатні (LFP) батареї з карбонатом літію в якості основного будівельного матеріалу.
Погляд експерта з переробки акумуляторів з American Manganese
Щоб дізнатися більше про поточний стан переробки акумуляторів, інженерії.com поспілкувався з Зарко Месельджією, головним технічним директором American Manganese. Ця компанія спеціалізується на переробці матеріалів для літій-іонних катодів за допомогою запатентованого процесу переробки під назвою RecycLiCo. Компанія вже протестувала різні катодні хімікати (типи акумуляторів), такі як NMC, NCA, LMO і LCO.
“Ідея інноваційного підходу до переробки народилася в 2010 році, коли компанія працювала над розробкою процесу для родовища марганцю з дуже низьким вмістом марганцю (2-3 відсотки)”, – пояснив Месельдзія. “Оскільки традиційні методи обробки матеріалу не були економічно вигідними, ми створили процес, який використовує техніку сірчанокислотного вилуговування з використанням SO2 в якості відновника.”
Традиційні переробка методи є неефективними та екологічно недружніми, з високим споживанням енергії та токсичними побічними продуктами. Використання високих температур для вилучення катодного матеріалу не є ефективним, оскільки воно має низький коефіцієнт відновлення від 40 до 60 відсотків нікелю та кобальту і не відновлює літій. Подрібнення та виплавка спричиняють шкідливі викиди – близько 2 тонн CO2 на тонну металу.
Процеси подрібнення та виплавки мають низький коефіцієнт відновлення та спричиняють шкідливі викиди. (Зображення надано American Manganese.)
American Manganese переробляє катодні матеріали, оскільки катод є найціннішою частиною батареї і становить 25 відсотків від загальної вартості батареї. За даними Аргонської національної лабораторії, активні катодні матеріали складають 31 відсоток від усіх матеріалів в акумуляторі. Процес переробки називається прямим підходом “катод до катода”, в результаті якого суміш катод-активних матеріалів готова до безпосереднього використання для виробництва нових акумуляторів. Він не відокремлює кожен окремий матеріал. Процес переробки RecycLiCo забезпечує високу чистоту катодних матеріалів, які можуть бути безпосередньо інтегровані у повторне виробництво катодів акумуляторів з використанням мінімальних етапів обробки. Науково-дослідні та дослідно-конструкторські проекти компанії досягли 99.7 відсотків вилучення матеріалу та чистота матеріалу до 99.9 відсотків.
American Manganese наразі зосереджена на переробці відходів виробництва акумуляторів. Цікаво, що люди зазвичай зосереджені на кінцевих продуктах і переробці відпрацьованих батарей, але процес виробництва батарей також слід розглядати, щоб врахувати виробничі відходи. Відходи містять дуже цінні матеріали, які відразу ж доступні для кінцевого етапу переробки. Це чудова можливість для переробки, оскільки в процесі виробництва батарей утворюється від 10 до 30 відсотків відходів.
Виробництво та утилізація літій-іонних акумуляторів. (Зображення люб’язно надано з презентації для інвесторів Panasonic, звіти компанії Tesla.)
Процес прямої переробки “катод до катода”, що використовується компанією American Manganese, дуже добре підходить для переробки виробничих відходів.
“Замість того, щоб відправляти виробничі відходи на утилізацію, звалища та переплавку, чому б не взяти ці відходи і за допомогою прямого процесу переробки “катод до катоду” просто інтегрувати їх назад у нові акумулятори??” Месельдзія запитав. “Я вважаю, що це може зменшити витрати на виробництво батарей”.”
Підхід RecycLiCo
Переробка відходів батарейок складається з декількох етапів. Спочатку обрізки катодів розрізають на дрібні шматочки, а катодно-активний матеріал відокремлюють від алюмінієвої фольги. Після етапу різання та розділення матеріал готовий до процесу вилуговування. Розчин вилуговування містить домішки, які необхідно відфільтрувати перед осадженням.
Процес вилуговування є найважливішою частиною процесу переробки, і він визначає, наскільки ефективно переробка процес буде таким. Запатентований RecycLiCo процес вилуговування використовує SO 2 в якості відновника, що є важливим кроком, оскільки він збільшує швидкість розчинення металів – особливо кобальту і марганцю, які мають високий ступінь окислення. Відновник робить матеріал більш придатним для вилуговування в розчин. Інші підходи можуть використовувати перекис водню (H 2 O 2 ) як відновник, але American Manganese вважає, що SO 2 краще, тому що H 2 O 2 швидко розкладається, що може призвести до великої витрати реагентів і, отже, більш високих витрат.
Наступним етапом переробки є осадження всіх катодно-активних матеріалів з розчину вилуговування. Ключова відмінність підходу American Manganese від інших підходів до переробки полягає в тому, що багато процесів мають тенденцію до вибіркового вилучення кобальту, нікелю та марганцю у вигляді сульфідів металів. Ці підходи передбачають додаткові етапи екстракції розчинником та витрати, а отриманий продукт все одно знаходиться нижче в ланцюжку створення вартості (солі металів). American Manganese видаляє всі ці матеріали разом як катодні активні матеріали. Наприклад, для акумуляторів NCA вилучається гідроксид нікелю та кобальту як суміш, а не окремі матеріали. Заключним етапом є відновлення літію у вигляді гідроксиду або карбонату літію, залежно від формату. Цей підхід має менше етапів переробки з метою використання відновленого матеріалу безпосередньо для виробництва нових батарей.
Натомість переробка процес від відходів виробництва акумуляторів до відновлених катодних матеріалів. (Зображення надане компанією American Manganese.)
