Възможно ли е рециклирането на батерии за електромобили в индустриален мащаб?

В световен мащаб днес се продават милиони електрически превозни средства (ЕПС), оборудвани с големи литиево-йонни батерии. От гледна точка и на безопасността, и на устойчивостта, тези батерии трябва да бъдат рециклирани или обезвредени внимателно, когато достигнат края на експлоатационния си живот. Както при всички форми на рециклиране, и при бизнеса с рециклиране на батерии от ЕПС движеща сила ще бъдат материалите, чието възстановяване би било най-рентабилно. В случая на литиево-йонните батерии това са метали като кобалт и никел. Тези материали са скъпи и често се добиват в страни с по-ниски доходи при проблемни условия.

Възстановяването на никел и кобалт от излезли от употреба батерии може да намали необходимите новодобити количества, особено като се има предвид, че теоретично могат да бъдат регенерирани над 95% от тези материали. Поради прехода на света към ЕПС обаче търсенето на тези материали далеч ще надмине доставките от рециклирането, така че добивът на метали като кобалт все още ще бъде нужен.

Една батерия за ЕПС съдържа много повече от просто никел и кобалт. Тя е комбинация от пластмаса, мед, алуминий и други материали, някои от които няма да бъдат възстановени напълно, тъй като не са достатъчно ценни, за да се оправдаят усилията и разходите за това. Материалите, които не се рециклират, трябва да бъдат депонирани или, ако са прекалено опасни, да бъдат съхранявани по безопасен начин.

За да бъдат рециклирани, батериите за ЕПС трябва първо да бъдат разглобени, което не е лесна задача, защото те не са стандартизирани – батериите на отделните автомобилни производители са с различни размери, изградени са от батерийни клетки с различна форма, които са заварени или съединени по друг начин и трябва да бъдат разделени.

След като бъдат разглобени, има няколко възможни метода за рециклиране на материалите от старите батерии. При пирометалургичните процеси материалите се подлагат на много високи температури в пещ, за да се възстановят някои от металите. При хидрометалургичните процеси частите от батериите се подлагат на химични разтвори, с помощта на които се отделят (излугват) желаните метали. И двата метода имат недостатъци – пирометалургичното рециклиране изисква много енергия, докато хидрометалургичното изисква предварително разделяне на компонентите.

Възможност за рециклиране в промишлен мащаб

Производителите на електромобили и батерии за тях вече могат да рециклират употребяваните и дефектните батерии в индустриален мащаб чрез лазерна технология на TRUMPF, която бе представена премиерно по време на водещото търговско изложение за батерийни технологии Battery Show Europe 2024, състояло се през юни в Щутгарт. Високотехнологичната компания разработва лазерни системи, които разрязват по безопасен начин използваните батерии и отстраняват ценните суровинни материали от батерийното фолио.

"Рециклирането на батерии има смисъл от екологична гледна точка, а благодарение на лазерната технология – вече и от икономическа. TRUMPF се уповава на богатия си опит в лазерното заваряване и рязане за производството на батерии за електромобили. В продължение на години работим с всички водещи производители на автомобили и батерии. Вложихме този опит в разработването на новите процеси", обяснява Хаген Цимер, главен изпълнителен директор на отдел "Лазерни технологии" в TRUMPF.

Голям пазар за рециклиране на батерии за електромобили

Батериите за електрически автомобили не биха могли да съществуват без ценни суровини като кобалт, литий или никел. Добивът на тези суровинни материали обаче струва скъпо и невинаги е устойчив. Производителите трябва да се примирят с дълги и несигурни снабдителни вериги. В допълнение, ЕС изисква ниво на рециклиране от до 90% за батериите.

"Затова индустрията трябва да рециклира в голям мащаб. Пазарът на лазерни процеси за рециклиране на батерии, който се развива в момента, е огромен", казва Александър Зауер, директор на Института Фраунхофер за производствено инженерство и автоматизация IPA. Само в Европа до 2030 г. индустрията ще трябва да рециклира 570 000 тона материали от батерии.

Лазерите гарантират високи нива на рециклиране

Електродите за новите батерийни клетки се създават като ленти фолио с покритие от ценни материали като кобалт и никел. В едно бъдещо рециклиращо предприятие лазерните процеси ще могат да отстраняват този изключително тънък слой от фолиото, твърдят от TRUMPF. Тогава производителите могат да събират ценния прах и да го преработват за получаването на нови покрития. Досега не беше необичайна практика километри от фолио с нанесено покритие да попадат сред отпадъците.

В бъдеще лазерните технологии могат да се използват и за рециклиране на батерийни модули. Лазерната технология е единственият начин да се осигури ефективно и автоматизирано разглобяване, например за отстраняване на капаци от батериите или за срязване на кабели. След това суровинните материали могат да бъдат сортирани, а все още годните за употреба батерийни клетки да бъдат отделени и директно да бъдат използвани повторно. До този момент разглобяването на батерии за електромобили беше ръчен процес – трудоемък, бавен и понякога опасен за работниците, добавят от TRUMPF.

Източник снимков материал: TRUMPF